VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Аннотация

Данная статья посвящена возможности использования системы «Теплый плинтус» для отопления жилых помещений. Рассмотрены устройство и принцип работы данной системы, выявлены ее преимущества. Экспериментально проверена и подтверждена эффективность данной системы, проведены необходимые расчеты. В настоящее время предъявляются высокие требования к надежности, эффективности и экономичности систем отопления, данная система полностью им удовлетворяет.

Введение

Учитывая климат большинства регионов России, к системам отопления жилых помещений предъявляются высокие требования (надежность, эффективность и экономичность). Современные приборы отопления по принципу работы или, иначе говоря, способу теплообмена с окружающей средой подразделяются на два основных типа: конвекционные и панельно-лучистые. Конвекционные, за счет большой разницы температур между поверхностью прибора и воздухом помещения, сначала нагревают воздух, который, активно циркулируя, обогревает комнату и находящиеся в ней предметы. А панельно-лучистые наоборот, сначала греют предметы, находящиеся в помещение, способом теплового излучения, а уже от них, вторично, прогревается воздух. Распределение температуры по помещению, ее равномерность, и как следствие, комфортность микроклимата зависят от типа установленной системы отопления.

Цель исследования: проверить и подтвердить эффективность системы «Теплый плинтус».

Материалы и методы исследования: экспериментальный метод исследования с использованием тепловизора, гигрометра и, собственно, системы «Теплый плинтус» с электрическим методом нагрева.

Устройство и принцип работы системы «Теплый плинтус»

Теплый плинтус – это нагревательный прибор высотой 14 см от пола и шириной 3 см, который устанавливается на стены по периметру помещения вместо плинтуса. Конструктивно плинтусная система состоит из теплообменных греющих модулей, которые представляют собой две медные трубы с насаженными на них ламелями и закрытые внешним разборным алюминиевым коробом. По способу нагрева модуля, плинтусная система разделяется на водяную и электрическую.

Принцип его работы заключается в следующем: по периметру наружных стен в специальном кожухе устанавливается отопительный прибор. В основе прибора - теплообменный модуль, который состоит из двух медных труб с насаженными на них металлическими пластинами или трубчатый электронагреватель (тэн). В случае водяного отопления, по трубам отопительного прибора циркулирует горячая вода. Воздух, проходя через систему, нагревается и поднимается вдоль стен, как бы "прилипая" к поверхностям, в свою очередь их прогревая. Теплые стены излучают энергию, обогревая помещение, в итоге, получаем:

• Тепловой экран вдоль наружных стен и окон, который препятствует оттоку тепла из помещения;

• Тепловое излучение вместо конвекции, создающей конденсат на холодных наружных стенах;

• Теплые, сухие и без плесени стены, при этом более свежий воздух в помещении.

Эффект Коанда

Возникает вопрос, а каким образом поток теплого воздуха, распространяясь вдоль поверхностей, не отрывается от них и повторяет их форму? Это объясняется проявлением "эффекта Коанда". Он назван в честь румынского конструктора Анри Коанда (Henri Coanda, 1886-1972), который зафиксировал и описал условия, при которых струя воздуха при движении как бы "прилипает" к поверхностям и распространяется вдоль них. Действие эффекта можно наглядно продемонстрировать с помощь дыма или опытов со струей воды. Если струя воды течет вдоль поверхности твердого тела, которая слегка искривлена в сторону струи, вода имеет тенденцию следовать этой поверхности. Это одно из проявлений эффекта Коанда, которое легко демонстрируется, например, с помощью ложки и тонкой струйки воды из водопроводного крана.

Этот эффект создается за счет зоны пониженного давления возле поверхности (струя прилипает к поверхности и движется по ней). Еще одним примером проявления эффекта является домашнего чайника. Когда струя воды выходит из носика чайника, то при небольшом наклоне норовит отклониться от вертикали и прилипает к носику с внешней стороны, вода вместо чашки проливается на стол. Объясняется это тем, что наружная стенка носика препятствует свободному поступлению воздуха с одной стороны струи, создавая вихрь в зоне и понижение давления. Понижение давления между стенкой носика и струей способствует прилипанию ее (струи) к стенке носика. Аналогично и поведение воздуха, выходящего из плинтусной системы и движущегося воль стены за счет проявления "эффекта Коанда".

Нагретые с помощью теплового излучения предметы (потолок, пол, мебель) излучают, в свою очередь, тепло во все стороны. Воздух нагревается уже вторично, от предметов. Этим достигается равномерное распределение температуры по всему помещению. Метод теплового излучения благоприятно влияет на здоровье, более экономичен, и помогает избежать ущерба от последствий действия влаги, так как:

• Отсутствует принудительный нагрев и циркуляция воздуха;

• Нет подъема пыли как при конвекционном принципе отопления, что очень важно для людей, страдающих аллергией и астмой, стены помещения и легкие остаются чистыми;

• Предотвращается образование конденсата на наружных стенах и как следствие сырости - плесень.

• Уменьшается коррозия конструктивных элементов;

• Тепловая энергия напрямую обогревает конструкции, и в них непосредственно аккумулируется;

• Отпадают дополнительные затраты на регулирование и поддержание оптимальной температуры и влажности воздуха при их колебаниях, обусловленных работой систем вентиляции.

Экспериментальная часть

В помещении с установленным плинтусом без дополнительных отопительных приборов были зафиксированы начальные параметры влажности, температуры воздуха и температуры стены (табл.1).

Таблица 1. - Начальные показания

Размеры помещения	3.2 Х 6.18 Х 2.80 м
Температура в помещении	t = 20,8 °С
Влажность	RH = 52,3 %
Температура стены	tст = 21,5 °С
Длина нагревателя	6 м
Мощность нагревателя	500 Вт

После включения прибора в сеть через каждые 20 минут фиксировались изменения данных показателей (рис. 1, 2, 3).

Рис. 1. График изменения температуры помещения с течением времени.

Рис. 2. График изменения влажности в помещении с течением времени.

Рис. 3. График изменения температуры стены с течением времени.

Расчет распределения мощности по длине

1. Рассчитаем количество теплоты, выделившееся за время работы прибора,Q₁:

Q₁ = U•I•t= W • t = 500 • 6000 = 3 МДж

2. Количество теплоты, необходимое для нагревания комнаты до данной температуры,Q₂ :

Q₂= c • m • ∆ t

где с – удельная теплоемкость воздуха = 1000 Дж/кг•К

Δt = 296,5 – 293,8 = 2,7 К

где m – масса воздуха

Объем комнаты:

V=a• b• c = 3,2 • 6,18 • 2,80 = 55,4 м³

1м³≈1,29 кг => m= 55.4*1,29 = 71,5 кг

Q₂ = 1000 • 71,5 • 2,7 = 193,05 кДж

3. Отношение количества теплоты, выделяемой при работе «теплого плинтуса» к необходимому теплу для обогрева комнаты:

Q= Q₁ Q₂= 3000000 Дж / 193050 Дж =15,5 раз

Заключение

Система «Теплый плинтус» достаточно эффективна в качестве системы отопления жилого помещения. Она вырабатывает достаточно тепла для обогрева помещения. При использовании системы с термоэлектрическим нагревателем во избежание лишних затрат на электроэнергию, существует возможность установки регулятора мощности для регулирования температуры в помещении.

Плинтусная система отопления отвечает всем требованиям и обладает следующими преимуществами:

• Мягкое, лучистое тепло (без активной конвекции, как у радиаторов);

• Здоровый микроклимат в помещении, нет подъема пыли;

• Равномерное распределение температуры;

• Отсутствие "холодных" и сырых стен;

• Препятствует образованию плесени;

• Простой монтаж, как в новых, так и в старинных домах

• Малый объем теплоносителя в системе;

• Экономия энергии;

• Отличный дизайн.

Список литературы

1. http://xn----itbkcjcpkdxbjn8h.xn--p1ai/index.php/otoplenie-doma

2. http://pol-master.com/pol-pokritiya/plintus/teplyj-plintus-svoimi-rukami.html#h2_0

3. http://ru.wikipedia.org/wiki/

 

6

 

Код для цитирования: Скопировать