Лучистым, как уже известно, называют способ отоп­ления, при котором радиационная температура помещения превышает температуру воздуха. Для получения лучистого отопления применяют греющие панели — отопительные приборы со сплошной гладкой нагревательной поверхно­стью. Греющие панели совместно с теплопроводами обра­зуют систему панельно-лучистого отопления. При исполь­зовании такой системы в помещениях создается темпера­турная обстановка, характерная для лучистого способа отопления.

Итак, условиями, определяющими получение лучистого отопления в помещении, служат применение панелей и выполнение неравенства

TR>t в (11.1)

Где TR — радиационная температура (осредненная температура поверхности всех ограждений — наружных и внутренних — и отопительных панелей, обращенных в помещение); tB — темпера­тура воздуха помещения.

При панельно-лучистом отоплении помещение обогре­вается главным образом за счет лучистого теплообмена между отопительными панелями и поверхностью ограж­дений. Излучение от нагретых панелей, попадая на поверх­ность ограждений и предметов, частично поглощается, частично отражается. При этом возникает так называемое вторичное излучение, также в конце концов поглощаемое предметами и ограждениями помещения.

Интенсивность облучения отопительной панелью по­верхности различных ограждений помещения характери­зуется данными, приведенными в табл. 11.1, полученными при замерах освещенности облучаемой поверхности свето­вой моделью панели.

Из таблицы видно, что ограждение, в плоскости которого установлена отопительная панель, получает путем вторич­ного излучения всего 9—12% общего лучистого потока. При расположении отопительной панели у наружной стены под окном или под потолком соответственно усиливается облучение пола (26%) или потолка (42%) помещения.

Благодаря лучистому теплообмену повышается темпе­ратура внутренней поверхности ограждений по сравнению с температурой при конвективном отоплении и в большин­стве случаев она превышает температуру воздуха поме­щения.

Лучистое отопление может быть устроено при низкой (до 70 °С), средней (от 70 до 250 °С) и высокой (до 900 °С) температуре излучающей поверхности. Система отопления делается при этом местной и центральной.

К местной системе (§ 1.2) относят отопление помещений панелями и отражательными экранами, если энергоноси­телями для них являются электрический ток и горючий газ, а также твердое топливо (при сжигании его в каминах). В настоящее время нормами предусмотрено применение излучателей при температуре их поверхности не выше 250 °С.

В центральной системе панельно-лучистого отопления применяются низко - и среднетемпературные панели и от­ражательные экраны с централизованным теплоснабже­нием при помощи нагретых воды и воздуха, пара высокого и низкого давления.

Отопительные приборы размещают в потолке или полу, у потолка или стен помещения. Систему панельно-лучи­стого отопления соответственно называют потолочной, напольной или стеновой. Местоположение панелей и от­ражательных экранов выбирают на основании технологи­ческих, гигиенических и технико-экономических сообра­жений.

Теплопередача только излучением возможна лишь в безвоздушном пространстве. В помещении лучистый теп­лообмен всегда сопровождается конвективным. Теплоиз­лучения распределяются по поверхности ограждений не­равномерно: по закону Ламберта они пропорциональны косинусу угла направления излучения к нормали излу­чающей поверхности. При этом вследствие различия тем­пературы поверхностей возникает движение воздуха в помещении, которое усиливается благодаря развитию нис­ходящих потоков воздуха у охлаждающихся поверхностей. В результате отопительная панель часть теплоты передает конвекцией воздуху, перемещающемуся у ее поверхности.

Размещение отопительной панели в потолке затрудняет конвективный теплоперенос, и в теплопередаче панели теплообмен излучением составляет 70—75%. Греющая панель в полу активизирует теплоперенос конвекцией, и на долю теплообмена излучением приходится всего 30— 40%. Вертикальная панель в стене в зависимости от высоты передает излучением 30—60% всей теплоты, причем доля теплообмена излучением возрастает с увеличением высоты панели.

Лишь потолочное панельное отопление, во всех случаях передающее в помещение излучением более 50% теплоты, могло бы быть названо лучистым. При напольном отоп­лении, а также почти всегда при стеновом в общей тепло­передаче панелей преобладает конвективный теплоперенос. Однако способ отопления — лучистое оно или конвектив­ное — характеризуется не доминирующим способом теп - лоподачи, а температурной обстановкой в помещении [см. выражение (11.1)].

Действительно, при низкотемпературных (26—38 °С), а следовательно, развитых по площади потолочных и на­польных панелях увеличивается температура поверхности ограждений помещения, и способ обогревания всегда отно­сится к лучистому. При стеновых же панелях в зависимости от их размеров и температуры поверхности способ отоп­ления помещения может быть отнесен и к лучистому, и к конвективному (если радиационная температура окажется ниже температуры воздуха). Однако по общности конст­руктивной схемы и способа отопления помещений потолоч­ному, напольному и стеновому панельному отоплению дается общее наименование — панельно-лучистое.

В системах панельио-лучистого отопления применяют металлические панели с отражательными экранами и бе­тонные панели.

Металлические панели предназначены для отопления широких производственных помещений, перекрытых фер­мами, не нуждающихся в усиленной вентиляции (механи­ческие, инструментальные, модельные цехи, ангары, склады и т. п. помещения). Излучающие панели, подвешиваемые в верхней зоне таких помещений, состоят из металличе­ского отражательного экрана с козырьками, к нижней поверхности которого прикреплены греющие трубы, а верхняя поверхность покрыта слоем тепловой изоля­ции.

Конструкция подвесных панелей должна быть такой, чтобы теплоотдача излучением вниз составляла не менее 60% общей теплоотдачи. Только тогда достигается равномер­ность температуры воздуха по высоте помещений и эконо­мится тепловая энергия по сравнению с конвективным отоплением обычного вида, особенно воздушным.

Бетонные панели с замоноличенными стальными грею­щими трубами применяются в стеновых системах панельно - лучистого отопления в основном в полносборных зданиях массового строительства. В год с панельным отоплением сооружалось жилых зданий площадью около 2 млн. ма. Бетонные панели сейчас используются для отопления общественных и производственных зданий преимущест­венно с ограждающими конструкциями из стеновых панелей и плит, особенно когда к помещениям этих зданий предъ­являются повышенные санитарно-гигиенические требова­ния.

Приоритет по конструированию и применению на прак­тике, на основании идеи проф. В. М. Чаплина, системы отопления с заделкой стальных труб в толщу стен, потолков и полов, а также колонн, пилястр и даже лестничных перил и балясин (р. Саратов, 1905 г.) принадлежит русскому инженеру В. А. Яхимовичу. Эта система была названа им панельным отоплением (английский патент 1907 г.). За короткий срок (1907—1911 гг.) по проектам В. А. Яхимо - вича такими системами отопления были оборудованы в Поволжье свыше 20 крупных больничных, школьных и общественных зданий. В качестве теплоносителя в этих системах использовались горячая вода и пар.

31 —765

В том же 1907 г. английский инженер Баркер также получил патент на устройство систем отопления с плоскими нагревательными поверхностями.

В дальнейшем, в конце 20-х годов, подобные системы- панельного отопления получили распространение в зару­бежной практике под названием лучистого отопления. i

В Советском Союзе бетонные греющие панели стали использоваться в массовом строительстве с 50-х годов в связи с переходом к индустриальным методам возведения зданий. При отопительных панелях, скрытых в строитель­ных конструкциях, обеспечиваются повышенные санитар­но-гигиенические требования (см. табл. 4.1), не занимается полезная площадь помещений. Температура поверхности греющих панелей значительно ниже температуры теплоно­сителя, при этом исключается пригорание пыли, ослаблен ее разнос. Уменьшается расход металла по сравнению с расходом на чугунные радиаторы, на гладкотрубные при­боры; выравнивается температура воздуха по высоте обо­греваемых помещений.

К достоинствам систем панельно-лучистого отопления можно также отнести сокращение затрат труда на месте строительства зданий при заводском изготовлении кон­струкций с замоноличенными греющими элементами. Воз­можно сокращение теплозатрат на отопление помещений при относительном понижении температуры воздуха.

Недостатками систем панельно-лучистою отопления являются трудность ремонта замоноличенных греющих элементов, сложность регулирования теплоотдачи отопи­тельных панелей, увеличение бесполезных теплопотерь при размещении панелей в наружных ограждениях, повышение капитальных вложений (по сравнению с конвективным отоплением) при низкой температуре теплоносителя.

Панельно-лучистое отопление применяют в жилых зда­ниях, общих комнатах на первом этаже детских дошколь­ных учреждений, в операционных, родовых, наркозных и тому подобных помещениях лечебно-профилактических учреждений, в помещениях и вестибюлях (теплые полы) общественных зданий.

Отопительные панели используют также для обогре­вания основных помещений вокзалов, аэропортов, ангаров, высоких сборочных цехов, помещений категорий Г и Д (кроме помещений со значительным влаговыделением), применяют в производственных помещениях с особыми требованиями к чистоте (производство пищевых продуктов, сборка точных приборов и т. п.).