Полная версия научной работы 174 КБ

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СИСТЕМЫ «ТЕПЛЫЙ ПЛИНТУС»
В ЖИЛИЩНО-КОММУНАЛЬНОМ ХОЗЯЙСТВЕ
Литвиненко Н. Г.1
1
студент физико-энергетического факультета
Кольский филиал Петрозаводского государственного университета, г. Апатиты
Ключевые слова: излучение, обогрев помещения, эффективность, Теплый плинтус,
устройство и принцип работы
Key words: radiation, heating of the room, efficiency, warm plinth, design and principle of
operation
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.
1
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
2
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
6м
Мощность нагревателя
500 Вт
3
После включения прибора в сеть через каждые 20 минут фиксировались изменения
данных показателей (рис. 1, 2, 3).
T (°C) 24
23,5
23
22,5
22
21,5
21
20,5
0
20
40
60
80
100
120
t(сек)
Рис. 1. График изменения температуры помещения с течением времени.
RH(%)
54
52
50
48
46
44
0
20
40
60
80
100
120
t(сек)
Рис. 2. График изменения влажности в помещении с течением времени.
T(°C)
31,5
29,5
27,5
25,5
23,5
21,5
0
20
40
60
80
100
120
t(сек)
Рис. 3. График изменения температуры стены с течением времени.
4
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,Q 2
:
Q 2= 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
5
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