КПД
г.Москва, Нахимовский проспект, д.24с9, пав.3, офис 401, info@kpdmax.ru,
т. +7(495)981-36-46, +7(495)799-19-82
Оглавление курс: 1уе=87 руб

Изучаем теплый пол, часть I

Обогрев кровли
Теплый пол
Обогрев уличных
площадок
Обогрев труб
Ремонт
теплого пола
Кабельные системы
обогрева
Нагревательные кабели
резистивные
Саморегулирующиеся
кабели
Крепление
кабеля
Терморегуляторы
Регуляторы
мощности
Полотенцесушители
электрические
Полотенцесушители
водяные
Электрокотлы

Тепловой комфорт: при оптимальных затратах максимальный эффект

Борисюк Ю.В., Жданов С.К., Королев Л.В., Мозгрин Д.В., Смирнов В.М., Ходаченко Г.В.

1  2  3  4
Введение

Если вы что-то строили, то перед вами неминуемо возникала (а если соберетесь строить, то неминуемо возникнет) проблема утепления вашего "детища". Наш национальный подход применительно как к этой проблеме, так и ко многим другим, может быть сформулирован так: "числом поболе, ценою подешевле". Другими словами, если не вникать в проблему глубоко, то несведущему человеку, на первый взгляд, совершенно очевидно, что чем толще выбрать слой утеплителя, тем будет лучше. Это "интуитивное ощущение" на языке науки можно сформулировать следующим образом. Известно, что стационарный тепловой поток, определяющий расход тепла из помещения, растет с ростом разности температур на границах слоя утеплителя и убывает с увеличением его толщины (говоря "по научному", прямо пропорционален градиенту температуры):

Р[Вт/м2] =[Вт/м°К].Т[K]/L[м].

Здесь - коэффициент пропорциональности, который называется коэффициентом теплопроводности, а Т = Т12 – разность температур на границах утеплителя, толщина которого обозначена буквой L. Мы видим с очевидностью, что при заданном перепаде температур Т12 (скажем, градусов 40°C), тепловой поток, уносящий наше драгоценное тепло из помещения, будет меньше, если утеплитель будет толще. Ага!, скажем мы себе, наука за нас и все ясно: берем утеплитель в два раза толще, мощность нагревателя в два раза меньше, выигрыш очевиден, и проблема решена!

Но это только на первый взгляд. Пропорционально толщине слоя растет его стоимость, кроме того, толстый слой утеплителя потребует много тепла на нагрев его самого, и не может идти речи о быстрой смене теплового режима – толстая утеплительная "шуба" требует много времени на прогрев и охлаждение, а, значит, весьма инерционна. При таком подходе к проблеме утепления, очевидно, не может идти речи о полном тепловом комфорте, который предполагает не только удержание тепла, но и возможность разумно быстрой смены теплового режима, что, зачастую, куда более важно, чтобы мы ощущали себя комфортно! Представьте себе человека в толстой шубе, который не может ее снять, попав в теплое помещение с улицы. Знакомое ощущение?

Конкуренции двух противоположных требований – удержания тепла и теплового комфорта и оптимальных затрат на нагрев и утепление – становиться особенно актуальной в популярном сейчас методе "теплого пола", когда как раз и возможно обеспечение наиболее комфортных условий: за нас "думает" электроника, которой мы задаем желательный и наиболее благоприятный режим. При таком подходе для разумно быстрой перестройки теплового режима, скажем часы, а не сутки или недели, недопустимы слишком большие толщины, а , значит, и объемы, теплоизоляции. Сейчас существует достаточно широкий спектр такого рода материалов, вполне доступных и способных удовлетворить пожелания любого заказчика.

Более качественные теплоизоляторы, естественно, стоят дороже, например, фольгированные вспененные пластики заметно дороже нефольгированных. И возникает законный вопрос, чем эти теплоизоляторы, помимо"более презентабельного" вида, отличаются от других, не покрытых блестящей металлической пленкой? Стоит ли переплачивать "за блеск"?

Некоторые преимущества таких теплоизоляционных материалов очевидны сразу, например, технологичность сборки утеплителя и заметно большая прочность, есть и ряд других, которые здесь не упоминаем. Но будут ли такие теплоизоляторы лучше и в плане удержания тепла? На первый взгляд, как можно было бы думать, ответ на него будет отрицательным. В самом деле, теплопроводность металла высокая, слой его очень тонкий, в обычный механизм проведения тепла этот слой практически вклада не дает. Подчеркнем здесь, однако, термин "обычный". Обычный – это когда мы прислоняемся спиной к теплой печке. Но существует и еще один не менее обычный способ согреться – включить электронагреватель с рефлектором, и наслаждаться потоком тепла в виде излучения нагревателя. При этом вовсе не обязательно прислоняться к рефлектору (что опасно для жизни), излучение "достанет" до вас и на расстоянии порядка метра. А если ваш рефлектор снабжен еще и вентилятором, то живительный поток тепла будет быстрее распространяться на гораздо большие расстояния. Эти три компоненты теплового потока - столкновительный (то есть обусловленный непосредственными столкновениями молекул или атомов вещества, иногда еще называемый кондуктивным) перенос, лучистый перенос и конвективный перенос и являются основными. Поэтому мы можем записать суммарную плотность теплового потока как:

Р = Ртепл + Ризл + Рконв

В принципе все эти компоненты равноправные, но в разных веществах их вклад различный. В плане кондуктивного переноса, лучшим теплоизолятором является воздух, так как у него сравнительно мал коэффициент теплопроводности, примерно = 0,025 Вт/м°К. Тепловое излучение относительно слабо поглощается в воздухе, но воздух весьма подвержен конвекции, другими словами, легко могут возникать процессы перемешивания холодного и теплого воздуха. Эта компонента теплопереноса зачастую оказывается главной. Именно поэтому широкое распространение в качестве теплоизоляции получили пористые или вспененные материалы: их коэффициент теплопроводности не на много хуже, чем у воздуха ( для лучших вспененных пластиков он составляет примерно примерно = 0,03 Вт/м°К), а конвекция в таких материалах по вполне понятной причине затруднена.

Оказывается, что лучистый перенос тепла остается существенным и при значительно более низких температурах "излучателей", чем накаленная спираль электронагревателя. Именно, "серебрение" стенок термоса почти прекращает охлаждение налитого в термос кипятка, так как резко сокращает лучистый теплообмен между стенками, а это уже температуры порядка 60-70°С.

Покрытие границ теплоизолятора, прокладываемого между бетонными плитами, слоем отражающего излучение вещества, каковым является металлическая пленка, также существенно улучшает теплоизоляцию и при температурах в интервале 0-30°С,когда мощность потоков излучения с "черных стенок" составляет примерно 310 Вт с каждого квадратного метра площади при температуре 0°С и примерно 480 Вт с каждого квадратного метра площади при температуре 30°С. Величина этого потока оценивается с помощью хорошо знакомого всем еще со школы закона"сигма тэ в четвертой":

Р[Вт/м2] =[Вт/м2К4].(Т[K])4,

где через

= 5,67.10-8[Вт/м2К4],

обозначена постоянная Стефана – Больцмана, а температуру для вычисления потока излучения следует подставлять в градусах Кельвина, которые получаются прибавлением двухсот семидесяти трех градусов к величине температуры, заданной в градусах Цельсия:

Т[°K] = Т[°С] + 273°C

Например, если температура равна Т = 0°С, то, прибавив двести семьдесят три градуса, мы получим Т = 273°К, что и дает приведенное выше значение плотности теплового потока 310 Вт/м2.

Металлические пленки при чистой поверхности очень хорошо отражают тепловое (так называемое "инфракрасное") излучение. Поэтому тонкая пленка металла на поверхности теплоизолятора в наружной стене площадью, например, десять квадратных метров эквивалентна дополнительному нагревателю мощностью в три – четыре киловатта! Конечно, ничего в природе совершенно чистого не бывает, но и сильно загрязненные пленки (в разумных пределах, конечно) сохраняют приличную отражательную способность - на уровне 20 – 30%. Конкретная величина отражательной способности сильно зависит от степени загрязненности и от наличия дефектов поверхности. Поэтому окончательный ответ на вопрос, какова отражательная способность конкретного фольгированного материала, может дать только эксперимент. Проведенный нами эксперимент, описанный ниже, показал, что теплоизолирующий слой толщиной в 15 мм из вспененного теплоизолятора без дополнительного покрытия фольгой эквивалентен по сохранению тепла примерно пяти сантиметровому слою бетона, а покрытый фольгой – уже тридцати сантиметровому слою бетона. То есть, две тонкие пленки фольги дают примерно тот же эффект, как и увеличение вдвое толщины наружных стен обычного панельного дома!

Естественно, возникло желание продемонстрировать эффект не только в эксперименте, надо сказать, достаточно сложном и дорогостоящем, но и как-то осознать его и теоретически с помощью модели как можно более простой по возможности, но все же обладающей достаточной предсказательной способностью, чтобы надежной прогнозировать результаты экспериментов. Предложенная нами теоретическая модель как раз и учитывает, в первом приближении, влияние отражающих пленок на лучистый теплообмен.

1  2  3  4
Внимание! При использовании данного материала без ведома автора ссылка на источник обязательна.
DEVIreg Touch™ - элегантный, надежный и умный
Управление теплыми полами по радиоканалу
Обогрев кровли
Поступай разумно - сделай свой новый дом теплым и экономичным
Ноги в тепле, болезнь - в стороне
Теплый пол XXI века
ТЕПЛЫЙ ПОЛ
электрические кабельные обогревательные системы - современно и перспективно
Быстрый тонкий теплый пол от DEVI
Важней всего – погода в доме
Тепловой комфорт:
при оптимальных
затратах
максимальный эффект
Экспериментальное
исследование
динамики тепловых
полей систем кабельного
отопления
WebMaster
Политика конфиденциальности персональных данных    1997-2020 © Группа компаний КПД
Прайс на кабельный обогрев Теплый пол Fenix Заказ теплого пола