Практическая значимость. Практическую значимость работы представляют:

- метод расчета холодопроизводительности системы панельно-лучистого охлаждения;

- рекомендации по выбору целесообразного расположения систем панельно-лучистого охлаждения в помещении;

- рекомендации по выбору оптимального по технико-экономическим соображениям соотношения холодильной мощности СКВ и СПЛО при их совместной работе;

- вычислительный комплекс для расчета и анализа режима и параметров совместной работы СКВ и СПЛО при переменном соотношении их производительностей.

Внедрение результатов исследований. Разработанные в ходе диссертационной работы рекомендации были использованы при проектировании более чем 30 объектов. Внедрение системы панельно-лучистого охлаждения гарантировано произошло на 4 объектах: в офисных помещениях общественно-административных зданий на ул. Остоженка, ул. Угрешская в городе Москве; на двух жилых объектах в Подмосковье – в индивидуальном жилом доме в пос. Барвиха, малоквартирном жилом доме пос. Первомайское.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на кафедре отопления и вентиляции МГСУ в 2007 и 2008 г.г., на Второй Международной научно-практической конференции «Теоретические основы теплогазоснабжения и вентиляции» в 2007 г. в МГСУ, в Академических чтениях «Актуальные вопросы строительной физики» НИИСФ 2009 г., на региональной научно-практической конференции “Земля- наш дом” г. Анапа в 2009г., на 26 конференции “Москва: проблемы и пути повышения энергоэффективности”, г. Москва в 2009 г.

На защиту выносятся следующие основные положения диссертации:

- математическая модель теплообмена в помещении в теплый период года с системой панельно-лучистого охлаждения;

- критерий теплотехнической эффективности СПЛО и его зависимость от различных исходных данных;

- результаты анализа режимов совместной работы СКВ и СПЛО в течение суток и охладительного сезона для трех климатических зон территории

- рекомендации по оптимизации холодильной мощности систем панельно-лучистого охлаждения.

Публикации. По материалам диссертации имеется 7 публикаций [1-7].

Объем и структура работы. Работа состоит из 5 глав, общих выводов и содержит 185 страниц печатного текста, 40 таблиц, 61 иллюстрацию и два приложения. Библиография включает 125 наименований, в том числе 7 иностранных.

Автор выражает искреннюю благодарность за научную, практическую и консультационную помощь к.т.н. Сергею Геннадьевичу Булкину.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе обоснована актуальность выбранной темы, описана ситуация и сформулированы предпосылки для развития системы панельно-лучистого охлаждения помещений в нашей стране в настоящий момент. Описаны различные конструктивные варианты панельно-лучистых систем. Сделан краткий исторический очерк развития системы. Сформулирована цель работы и задачи исследования для ее достижения.

Помимо конвективного тепла в помещение поступают лучистые тепловые потоки, прежде всего, от солнечной радиации. Если избытки конвективного тепла быстро ассимилируются охлажденным воздухом, то лучистое тепло накапливается в ограждениях, что приводит к их существенному разогреву. При наличии в помещении развитой поверхности охлаждения, которая включается в лучистый теплообмен, происходит понижение радиационной температуры помещения, а следовательно - улучшение комфортности тепловой обстановки в нем.

Гигиенические особенности системы панельно-лучистого охлаждения состоят в том, что при наличии в теплое время года в помещении развитой охлаждающей поверхности интенсифицируется лучистый теплообмен организма человека с внутренними поверхностями.

Условия комфортности тепловой обстановки оцениваются:

Специальные исследования гигиенистов условий теплового комфорта в теплое время года при использовании лучистых способов охлаждения ограничены. Конкретные указания в этой области, как правило, относятся к зоне зимнего теплового комфорта, которая соответствует летним температурным условиям. Систематизация известных исследований Фангера, МакНалла, Биддисона, Богословского, в области теплового комфорта в помещении позволила выделить зону теплового комфорта при использовании СПЛО, указанную на рис. 1.

Рис. 1. Зона теплового комфорта при панельно-лучистом охлаждении помещений различного назначения:

1 - зона теплового комфорта при панельно-лучистом охлаждении;

2 - зона теплового комфорта при конвективном охлаждении В качестве рекомендуемой минимальной температуры охлаждающей поверхности можно использовать величину, регламентируемую СНиП 2.04.05-91*, которая должна быть выше температуры точки росы не менее чем на 1 ?C.

На минимальную температуру вертикальных панелей налагается дополнительное требование не допускать переохлаждения воздуха у пола помещения (на расстоянии 1 м от панели) более чем на 2 ?C ниже нормируемой температуры. При высоте панели < 3 м и разности температур воздуха и поверхности до 10 ?C максимальная скорость в потоке не превышает общую нормируемую подвижность воздуха 0.3 м/с, а температура в струе ниже температуры воздуха на 1.6 ?C. При этом расстояние от поверхности до оси струи оказывается существенно меньше 1 м, т.е. ось струи лежит за пределами обслуживаемой зоны. Общим ограничением температуры поверхности панели является значение температуры точки росы.

Вторая глава посвящена исследованию теплообмена в помещении при панельно-лучистом охлаждении.

Специфика условий теплообмена в помещении в теплый период года состоит в отсутствии развитых холодных поверхностей наружных ограждений и нагретых поверхностей системы отопления. В результате температура поверхностей в помещениях оказываются достаточно близкими. Это позволяет упростить постановку задачи лучисто-конвективного теплообмена и перейти от полной системы уравнений теплообмена в помещении к ограниченной системе уравнений, что характерно для модели с частично распределенными параметрами. В постановке задачи приняты следующие допущения:

1. Все поверхности ограждений в помещении объединены в три изотермические поверхности (рис. 2):

- охлаждающая поверхность с заданной температурой t1 и произвольной или заданной площадью F1;

- поверхность ограждений рабочей зоны, включающая пол и прилегающие стены высотой 2 м и имеющая температуру t3 и площадь F3;

- поверхность остальных ограждений с температурой t2 и площадью F2.

2. Температура воздуха одинакова во всем объеме помещения.

3. Лучистая составляющая теплопоступлений в помещение от внутренних источников равномерно распределена по поверхностям ограждений пропорционально их площади.

4. Охлаждающая поверхность может иметь произвольное расположение, в том числе и в пределах рабочей зоны.

5. Помещение окружено другими помещениями с таким же температурным режимом, при этом отсутствует теплообмен с окружающей средой.

Рис. 2. К постановке задачи расчета лучисто-конвективного теплообмена в помещении, при панельно-лучистом охлаждении

Система уравнений лучисто-конвективного теплообмена при двух неизвестных: температуре поверхности рабочей зоны t3 и температуре поверхности остальных (нейтральных) ограждений t2 имеет вид:

- уравнение баланса конвективного тепла в помещении:

- уравнение баланса тепла на поверхности 3:

где: ?k и ?л - коэффициенты конвективного и лучистого теплообмена на поверхностях, Вт/(м2 °С); Fi - площадь поверхности ограждения, м2; tв - температура воздуха помещения, °С; Qk - конвективный тепловой поток, поступающий в помещение, Вт; qл - плотность лучистого теплового потока, поступающего в помещение, Вт/м2; QПЛ и QПК - лучистая и конвективная составляющие теплового потока, поступающего от охлаждающей поверхности, Вт; ?1-3 - коэффициент облученности с охлаждающей поверхности на поверхности рабочей зоны.