12.1 Загальні відомості

Панельно-променевими системами опалення називають системи з плоскими гріючими панелями, що віддають значну частину тепла шляхом випромінювання. У системах панельно-променевого опалення в якості нагрівальних поверхонь використовуються обігріваючі стіни, стеля та підлога, а також окремі приставні панелі.

Обігрівання поверхонь здійснюється шляхом закладання в зазначені конструкції нагрівальних елементів, переважно змійовиків із сталевих труб невеликих діаметрів (від 15 до 20 мм), по яких переміщується гаряча вода або пара. У якості теплоносіїв для нагрівальних елементів панельно-променевого опалення, крім гарячої води та пари, можна застосовувати також електричну енергію і нагріте повітря. У першому випадку замість сталевих труб можна використовувати електрокабель, а у другому – в будівельних конструкціях підлоги, стелі або стін для пропускання нагрітого повітря передбачають канали (повітроводи).

Променева енергія від обігріваючих панелей потрапляє на інші поверхні огородження і меблі, що знаходяться в приміщенні. Частина теплових променів поглинається, а частина відбивається знову. У результаті декількох поглинань і відбитків теплова енергія розподіляється між усіма огородженнями та предметами.

У конвективних системах опалення (водяні та парові системи з радіаторами й конвекторами) тепле повітря обігріває огородження, тому температура огороджень нижче температури повітря. При панельно-променевому опаленні навпаки – температура огороджень вище температури повітря.

Частину тепла обігріваючі панелі віддають шляхом конвекції. Найбільша тепловіддача конвекцією у панелей, розташованих у підлозі, а найменша – у панелей, що знаходяться в стелі. Обігріваючим панелям в стінах властива у цьому відношенні середня тепловіддача.

Дослідженнями встановлено, що панель у стелі віддає випромінюванням до 70÷75%, а вертикальні панелі в стінах – від 30 до 60% загальної тепловіддачі.

Променевим опаленням може бути назване по суті тільки стельове панельне опалення, тому що воно передає випромінюванням більше 50% усього тепла. При низьких стінових або плінтусних панелях і при підлоговому опаленні найбільше тепла передається конвекцією. Проте, системи стельового, стінового та підлогового опалення, в яких обігріваючими елементами є плоскі поверхні, прийнято називати системами панельно-променевого опалення.

Будь-яке панельне опалення буде променевим, якщо в результаті його дії середня температура внутрішніх поверхонь огороджень буде вище температури повітря приміщення .

Температуру називають радіаційною або середньою зваженою температурою приміщення.

Через те, що значення внутрішньої температури на внутрішніх поверхнях приміщення різні, то для урахування їх загального впливу на тепловологісний обмін людини визначають за такою емпіричною формулою:

,

(12.1)

де – середня температура стелі, °С;

– середня температура, внутрішніх поверхонь зовнішніх стін, °С;

– середня температура, вікон, °С;

– середня температура, внутрішніх стін, °С;

– середня температура, підлоги, °С;

, , , , – відповідні поверхні огородження, м².

Для нормального самопочуття в умовах зимового періоду середньозважена температура для людини, яка виконує помірну роботу всередині приміщення, визначається за формулою:

,

(12.2)

де – температура приміщення, прийнята для звичайних приміщень із невеликим рухом повітря (0,1÷0,15 м/с):

,

(12.3)

Значення залежить від категорії робіт (табл. 12.1).

Таблиця 12.1 – Значення

Категорія роботи	Тепловіддача організму, Вт ∙ ккал/год.	Значення у період року
		холодний	теплий
Легка	до 172 (150)	21	26
Середньої тяжкості	до 293 (250)	18,5	24
Важка	більше 293 (250)	16	21

– температура повітря приміщення.

Рівняння (12.2) використовується при відносній вологості повітря 30÷50% і швидкості руху повітря не більше 0,1 м/с, причому результат може змінюватися на ±1,5°С без порушення відчуття теплового комфорту.

Температура повітря приміщень і температура внутрішніх поверхонь огородження при нормальній вологості й рухом повітря впливає на самопочуття людини.

Організм людини постійно виділяє тепло, яке передається в навколишнє середовище. Це тепло людина віддає конвекцією, випромінюванням, випаруванням з поверхні тіла та видиханням. При конвективній системі опалення, коли температура повітря в житлових приміщеннях становить 18÷20°С, температура внутрішньої поверхні зовнішніх стін звичайно не вище 12°С, а внутрішньої поверхні подвійних вікон – 4÷5°С. Люди, які знаходяться в таких приміщеннях, віддають велику частину тепла випромінюванням на холодні поверхні. Наприклад, при температурі повітря в приміщенні 14÷20°С та конвективному опаленні людина віддає тепла: конвекцією – 34÷41 Вт, випромінюванням – 54÷70 Вт, випаром і видиханням – 23÷29 Вт.

Чим більші втрати тепла конвекцією і менші – випромінюванням, тим краще самопочуття людини.

З метою збільшення тепловіддачі конвекцією і зменшення віддачі тепла випромінюванням, слід підняти температуру внутрішніх поверхонь огороджень вище температури повітря. Такі умови і забезпечуються променевим опаленням.

Поряд із цим для збільшення тепловіддачі людей шляхом конвекції при панельно-променевому опаленні можна знизити температуру повітря в приміщенні на 1÷2°С. Це одна з основних переваг панельно-променевого опалення.

На поверхнях панелей повинні підтримуватися певні максимальні температури. З економічної точки зору вигіднішими є більш високі температури, проте з гігієнічних розумінь їх обмежують.

У системах панельно-променевого опалення температура поверхні панелей не повинна перевищувати:

а) на обігріваній поверхні підлоги:

– у дитячих яслах-садках 24°С

– у житлових будівлях 24°С

– у виробничих приміщеннях 26°С

– у приміщеннях із тимчасовим

перебуванням людей 30°С

б) на обігріваній поверхні стелі:

– при висоті приміщення 2,5÷2,8 м 28°С

– при висоті приміщення 2,9÷3,0 м 30°С

– при висоті приміщення 3,1÷3,4 м 33°С

– при висоті приміщення 3,5÷9,0 м 36°С

в) на обігріваній поверхні перегородок та стін

– вище 1,0 м над рівне підлоги 45°С

– до 1,0 м 95°С

Гранична температура на поверхні бетонних

приставних панелей при висоті їх до 1,0 м від

рівня підлоги повинна прийматися:

а) для житлових будівель, шкіл, поліклінік, музеїв,

адміністративних і тому подібних будівель 95°С

б) для дитячих ясел-садків та інших

лікувальних установ 85°С

У якості теплоносія для бетонних опалювальних панелей, як правило, застосовують воду відносно невисокої температури, для того щоб прогрів панелі відбувався повільно. Повільний прогрів усуває можливість утворення тріщин у бетоні, що можуть виникнути під час швидкого нагрівання панелі (наприклад, при теплоносії парі). Крім того, пара викликає корозію сталевих труб змійовиків. Істотною перевагою гарячої води у порівнянні з парою є можливість як центрального, так і місцевого регулювання тепловіддачі панелей у системах панельного опалення.