Некоторые формы лучистого отопления были использованы еще в древности и в средние века, представляя собой отопительные устройства, встроенные в пол или стены.
Возвращение к этому способу отопления и его широкое распространение в современное время можно объяснить следующими ключевыми факторами:
1. Существенное различие между условиями лучистого и конвективного теплообмена.
a = ac + as
При анализе теплообмена в отопительных устройствах, коэффициент теплообмена а играет ключевую роль и состоит из двух компонентов:
— ас (конвективный теплообмен);
— as (лучистый теплообмен).
При конвективном теплообмене, коэффициент ас определяется законом Ньютона и зависит от разницы температур между поверхностью и окружающей средой. Однако для лучистого теплообмена, коэффициент as зависит от закона Стефана — Больцмана и разницы в четвертых степенях температуры.
Это различие делает лучистый теплообмен более эффективным с точки зрения передачи энергии, поскольку он учитывает высшие степени разницы в температуре.
2. Согласно теории теплопередачи, стальные трубы с определенной толщиной покрытия, чья собственная температура превышает температуру окружающей среды, передают больше тепла этой среде, чем без такого покрытия.
Коэффициент теплопередачи изолированной трубы, рассчитанный на единицу длины, может быть выражен с использованием известной формулы.
Это утверждение основано на принципе теплопередачи и термодинамики. Покрытие стальных труб собственной температурой выше, чем окружающей среды, влияет на передачу тепла в окружающую среду. Суть заключается в следующем:
- Теплота всегда передается от объектов с более высокой температурой к объектам с более низкой температурой. В данном случае, стальные трубы имеют более высокую температуру по сравнению с окружающей средой.
- Чем больше разница в температуре между поверхностью труб и окружающей средой, тем больше тепла передается. Покрытие на поверхности трубы повышает разницу в температуре, что способствует более эффективной передаче тепла.
- Покрытие может быть специально разработано для увеличения коэффициента теплопередачи. Это позволяет повысить эффективность передачи тепла из стальных труб в окружающую среду.
В результате использование определенного покрытия на стальных трубах с более высокой температурой позволяет им передавать больше тепла окружающей среде, чем без такого покрытия. Это может быть полезным, например, для эффективного теплообмена в различных системах отопления или охлаждения.
где индекс cs означает трубу, sz — изоляцию, b — внутренний диаметр, k — наружный диаметр трубы, szk — наружный диаметр с изоляцией.
3. Ощущаемая температура выше, чем реальная.
Научные исследования в сфере тепловых восприятий позволили уточнить условия выделения и восприятия тепла у людей, находящихся в закрытых помещениях.
Давно установлено, что теплообмен между телом человека и окружающей средой в равновесном состоянии подчиняется следующей формуле: a = ac + as
Можно утверждать, что в помещениях с лучистым отоплением температура воздуха может быть ниже, чем при конвективном отоплении.
Человек передает тепло окружающей среде, которое образуется в результате физиологических процессов, главным образом через лучистый теплообмен и конвекцию.
При использовании лучистого отопления лучистая составляющая теплообмена между человеком и окружающей средой сокращается из-за более высокой температуры, как на поверхности отопительного устройства, так и на некоторых внутренних ограждающих конструкциях.
В результате при сохранении одинакового уровня комфорта конвективные теплопотери могут быть выше, и, следовательно, температура воздуха в помещении может быть ниже.
4. Температура воздуха в помещении по вертикали изменяется более равномерно, чем при использовании конвективной системы отопления.
5. С учетом вышеизложенного можно сделать вывод, что теплопотери в помещениях с использованием лучистой системы отопления значительно меньше, чем в помещениях, где основной принцип отопления основан на конвекции.
Экономия тепла становится особенно заметной при использовании лучистого отопления в больших одноэтажных промышленных сооружениях.
6. Системы лучистого отопления не занимают ценное пространство в помещении.
Это относится как к встроенным отопительным установкам, которые спрятаны в ограждающих конструкциях и поэтому невидимы, так и к радиаторам лучистого отопления, которые обычно устанавливаются под потолком помещения и не мешают размещению другого оборудования.
7. Греющая поверхность летом может быть без переделки использована для охлаждения соответствующим хладагентом.
8. В случае конвективного отопления, часто происходит оседание пыли на стенах помещения, в то время как при лучистом отоплении данный эффект отсутствует.
9.В некоторых случаях при использовании лучистого отопления капитальные затраты меньше, чем при применений обычных систем отопления.
Для обеспечения полноты обзора, следует кратко упомянуть и некоторые недостатки, которые будут подробно рассмотрены позднее. Например, в помещениях с высокими удельными теплопотерями, иногда может быть сложно достичь приятного теплоощущения, особенно при использовании потолочного отопления.
