Конвекция или излучение?

 

Как известно, передача теплоты может происходить тремя способами: теплопроводностью, конвекцией и инфракрасным излучением. Энергосберегающий потенциал климат-панелей EFFI основан на максимальном использовании инфракрасного излучения в качестве способа передачи тепла и создания комфорта в помещении. При этом одним из наиболее часто задаваемых вопросов является вопрос о соотношении конвективной составляющей к излучающей составляющей в тепловом потоке панелей. Рассмотрим его подробнее.
Конструкция климат-панелей EFFI позволяет уменьшить конвективные потоки воздуха вокруг них. Слой теплоизоляции препятствует потерям тепла над климат-панелями, поэтому все тепло от теплоносителя с помощи теплопроводности передается к трубам и металлическому корпусу климат-панели, а далее излучением равномерно распространяется по площади помещения. При этом полностью исключить конвекцию невозможно, так как существуют свободные потоки воздуха вследствие различных факторов (естественного градиента температур в помещении, инфильтрации, открытия окон и дверей), называемые свободной конвекцией.
Количество тепла передаваемого с помощью конвекции описывается формулой:
Qконв=ἀ*(Тпанелив)*S, Вт, где
ἀ – коэффициент теплоотдачи для панели EFFI при свободной конвекции*;
* – коэффициент теплоотдачи для поверхности панелей EFFI рассчитывается с помощью критериальных уравнений для теплоотдачи в условиях свободной конвекции горизонтальной поверхности специального профиля панели.
Тпанели – средняя температура панели, является средним арифметическим между температурой входа и выхода теплоносителя, ( Тпанели=tпанели+273) К;
Тв – температура воздуха возле панели, ( Тв=tв+273), К;
S – площадь поверхности панели, м2.
Количество тепла передаваемого с помощью инфракрасного излучения описывается формулой Стефана-Больцмана:
Qизл=(έ*σ*(Тпанели)4+ έ*(1-σ)*(Тпанели)4)*S, Вт.
Где
σ =5,670367*10-8 Вт·м−2·К−4 постоянная Стефана-Больцмана;
έ – коэффициент излучения поверхности;
Тогда соотношение этих тепловых потоков и будет соотношением между лучистой и конвективной составляющей теплопереноса.

01

Пример расчета: tпанели =70оС, tв=20 оС, έ=0,95, ἀ=2,3.

02

Получаем, что 15% выделяемого тепла передается конвективным способом, а остальные 85% – посредством излучения.
Стоит также отметить, что угол подвеса панели влияет на соотношение данных величин. При подвесе панелей под углом конвективная доля теплоотдачи увеличивается, при этом теплосъем с погонного метра данной панели также растет. Зависимость роста теплосъема от угла подвеса климат-панели показана на графике:
angle
Можно сделать выводы, что на соотношение искомых величин влияет множество факторов (температура излучаемой поверхности, угол расположения, свойства и тип излучающего материала, условия эксплуатации здания и параметры окружающего воздуха), которые необходимо учитывать для каждой конкретной технической задачи.

 

© Компания EFFI, 2015