Энергосбережение и бытовые обогреватели
Доклад - Физика
Другие доклады по предмету Физика
Энергосбережение и бытовые обогреватели
В настоящее время у нас в стране и за рубежом всё большей популярностью пользуются бытовые обогреватели. Обычно, их используют как дополнительные источники тепла, однако, последнее время всё чаще - как основные. Это удобно, так как нет необходимости тратить ресурсы на отопление с помощью пара, требующего целой системы труб, специального обслуживания и очень непросто поддающегося оперативному регулированию температуры в обогреваемом помещении, и, следовательно, снижающему энергоэффективность процесса отопления.
Существует большой ассортимент обогревателей по принципу действия. К ним относятся:
газовые, водяные и электрические конвекторы (напольные, подвесные и настенные);
тепловентиляторы (конвекторы принудительного продува);
масляные обогреватели;
газовые, электрические инфракрасные системы (коротковолновые, средневолновые и длинноволновые).
Все они имеют известные достоинства и недостатки. Исследование информационных ресурсов показало, что, особенно за рубежом, складывается тенденция к приоритетному применению инфракрасных систем обогрева. Приводятся данные, демонстрирующие эффективность этого вида обогревателей по сравнению с прочими:
легкость, удобство эксплуатации и монтажа системы;
при использовании современных автоматов защиты от короткого замыкания и перегрузок, а также устройств защитного отключения по току утечки вероятность пожара или поражения электрическим током близка к нулю;
эффективная возможность регулирования подачи тепла;
небольшие габаритные размеры отопительных приборов, которые к тому же не требуют особого ухода;
высокая гигиеничность и экологические достоинства электрических обогревателей;
бесшумность отопительной системы, так как для её работы не нужны циркуляционные насосы;
высокий КПД, обусловленный отсутствием теплоносителя, благодаря чему происходит прямое преобразование электрической энергии в тепловую.
С другой стороны, как оказалось, существуют и совершенно другие мнения на этот счёт. Как правило, это мнение высказывают пользователи, на личном опыте убедившиеся в несоответствии бравурных рекламных посылок реальному положению дел. Вот некоторые, отзывы:
Приобрел "Пион 06" - повесил на даче (утепленный бревенчатый сруб) - комнату 10 м2 нагрел до 150C. Посидел, дрожа от "свежего здорового " воздуха и растопил проверенную печь, типа "буржуйка", работающую на бытовых отходах. Цена "Пиона" превышает 4 м3 березовых дров, мне на 3 года их хватает на даче, и никакого электричества!
Аналогичная ситуация произошла и у меня. Приобрёл ПИОН 13, взамен обычного масляного радиатора, поведшись на рекламу об инфракрасном чудо - обогревателе. Через два часа работы этого обогревателя температура в комнате стала опускаться к отметке 14 градусов, так что пришлось вновь включать обычный масляный обогреватель что бы не замёрзнуть.
Так в чём же дело? Где тут собака порылась?
Нами были проведены сравнительные исследования двух типов обогревателей: инфракрасного Пион, мощностью 1300Вт и масляного семисекционного типа Irit IR-07 1507T, мощностью 1500Вт. В момент проведения исследования центральное отопление было выключено.
Для начала было выбрано помещение размером 6,15,8м, для которого рассчитали потребную тепловую нагрузку. В качестве исходных данных были взяты средние температуры для нашего региона: -10С зимой на улице и +20С в помещении.
При этом:
Тепловая нагрузка помещения определяется:
от = Qt + Qв, где(1)
t - трансмиссионные потери (количество тепловой энергии, передаваемое от внутреннего воздуха в помещении к наружному воздуху, Вт); Qв - расход теплоты на нагрев наружного воздуха, Вт
Трансмиссионные потери, через ограждающие конструкции (стены, окна, двери, потолки, полы), определяются из общего уравнения теплопередачи:
= F/R (tв - tн) (1+b) n , где(2)
- площадь ограждающей конструкции, м2; R - общее сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, м2С/Вт; tв - tн - расчётная температура, внутреннего и наружного воздуха, oC; b - добавочные потери теплоты, определяемые по Приложению 9 СНиП 2.04.05-91; n - коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности по отношению к наружному воздуху (по СНиП - I I -3-79).
Термическое сопротивление однородного слоя строительного материала определяется по формуле:
= b / l, где(3)
b - толщина материала, м; l - коэффициент теплопроводности материала, Вт/м2С.
Кирпичная кладка на цементно-песчаном растворе0,58
Сосна, ель поперёк волокон:0,29
По формуле (3):
вн. ст. = 0,5/0,58 = 0,86 м2С/Вт;вн. ст. = 0,35/0,58 = 0,6 м2С/Вт;пол, потолок = 0,5/0,29 = 1,72 м2С/Вт.
По формуле (2):внеш.ст. = 15/0,86301,251 = 654Вт;окна = 6/0,35301,251 = 643Вт;внут. ст. = 63/(0,35/0,58)1511 = 1567Вт;пол = 36/(0,50/0,29)1511 = 313Вт;потолок = 36/(0,50/0,29)2011 = 418Вт;t общ = 654 + 643 + 1567 + 313 + 418 = 3595Вт.
Расход теплоты на нагрев поступающего наружного воздуха (за счёт инфильтрации):
в = 0,28G c (tв - tн) k , где(4)
- количество, поступающего в помещение не подогретого воздуха, кг/час; c - удельная теплоёмкость воздуха (равна 1 КДж/кгС); k - коэффициент учёта влияния встречного теплового потока, равный:
0,7 - для окон с тройным остеклением;
0,8 - для окон с раздельными переплётами;
1,0 - для окон и балконных дверей со спаренными переплётами и стеклопакетами.
По формуле (4):
в = 20,281351 = 19,6Вт.
По формуле (1):
от = 3595 + 19,6 = 3614Вт.
Из расчётов получаем,