Системы отопления являются основным инструментом, позволяющим создавать и поддерживать тепловые комфортные условия в зданиях и сооружениях. В настоящее время к этим функциям добавилась функция управления параметрами микроклимата, что в совокупности с требованиями энергосбережения выводит на первую роль именно системы отопления. Однако обратной стороной расширения функций систем отопления явилось и их усложнение — как разница между арифмометром и современными ЭВМ, такое же различие между «классическими» системами водяного отопления и современными системами обеспечения микроклимата. По большому счету, это два совершенно различных объекта с одним и тем же предназначением. Современные системы отопления имеют принципиально иной подход к регулированию — это не процесс наладки перед пуском с последующей работой в постоянном гидравлическом режиме, это системы с постоянно изменяющимся тепловым режимом в процессе эксплуатации, что соответственно требует оборудования для отслеживания этих изменений и реагирования на них. К примеру, изменение теплового режима зависит от способности терморегулятора изменять расход тепловой энергии на приборы в системе отопления, что вызывает цепную реакцию других систем (либо терморегуляторов, что может вызвать как разрегулировку системы, так и выход из строя циркуляционного насоса, либо перегрузку системы электроснабжения). В качестве задач, которые должны решаться с помощью систем отопления, можно указать [3, 4]: 1. Система отопления должна возмещать потери тепла помещением через все его теплоограждающие конструкции. 2. Система отопления должна независимо от колебаний наружной температуры поддерживать внутри помещения установленную температуру. 3. Температура внутреннего воздуха должна быть возможно равномерной как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях (по горизонтали разница температур не должна превышать 2 °С, по вертикали — 1 °С на 1 м высоты помещения). 4. Внутренние поверхности должны иметь температуру, приближающуюся к температуре воздуха в помещении, и обеспечивать минимальное время нагрева элементов высокой тепловой аккумуляции. 5. Система отопления должна обеспечивать достижение максимального теплоиспользования в течение всего отопительного периода. Однако, поскольку система отопления не есть самоцель, а призвана обеспечивать тепловой комфорт в помещении, то представляет интерес рассмотрение работы такой системы в условиях динамического изменения параметров (инфильтрации наружного воздуха, работы вытяжных систем вентиляции, наличия перепада температуры между стенками и воздухом помещения (при этом перепад температур изменяется от внутренних стен к наружным). То есть в данной работе была сделана попытка рассмотрения распределения температуры, плотности и давления в отапливаемом помещении при использовании различных систем отопления, а именно: как влияет инфильтрация наружного воздуха, вытяжная вентиляция, температура стен, нагревательных приборов на работу систем отопления и распределение указанных параметров в помещении, при расположении нагревательного прибора под окном, в случае напольной системы отопления и при использовании комбинированной системы. В качестве граничных условий задавались — ограждающие конструкции (внутренние стенки с температурой на 5 °C ниже температуры внутреннего воздуха (20 °С), внутренняя поверхность наружной стены — на 8 °С), отопительный прибор, температура поверхности которого принималась равной 50 °С, инфильтрация наружного воздуха учитывалась созданием перепада давления в месте расположения оконного проема в 20 Па и задавалась температура наружного воздуха –20 °C (на рис. 4 — перепад давления 100 Па), температура пола, при использовании его в качестве отопительного прибора принималась равной 27 °C, кроме того, во всех случаях учитывалась скорость движения внутреннего воздуха — 0,3 м/с и удаление воздуха из помещения (на стенке создавался перепад давления 10 Па при температуре, равной внутренней). Результаты моделирования [2] представлены на рис. 1–6. Анализ полученных данных позволяет сделать несколько выводов: 1. Влияние радиатора имеет ограниченное значение — на расстоянии 1–1,5 м давление и температура практически равномерно расслоены по объему помещения. 2. В местах, где нет влияния радиатора и наличествует инфильтрация, происходит изменение потока — прижимание его к полу. 3. При совместном отоплении (радиатор возле окна и теплый пол) — основное влияние на конфигурацию распределения температур оказывает радиатор, вследствие более высоких температурных параметров. 4. При использовании системы теплого пола (без радиатора) также отсутствует равномерное прогревание воздуха по площади помещения — это объясняется разной температурой ограждающих конструкций, инфильтрацией и влиянием вентиляции, при этом возникает несколько циркулирующих воздушных потоков, которые создают зоны перегрева и охлаждения в помещении.
1. Кононович Ю.В. Тепловой режим зданий массовой застройки. М.: Стройиздат, 1986. 2. SolidWorks. Компьютерное моделирование в инженерной практике / Алямовский А.А., Собачкин А.А., Одинцов Е.В., Харитонович А.И., Пономарев Н.Б. — СПб.: БХВ-Петербург, 2005. 3. Табунщиков Ю.А., Хромец Д.Ю., Матросов Ю.А. Тепловая защита ограждающих конструкций зданий и сооружений. — М.: Стройиздат, 1986. 4. Tabunschikov Y. Mathematical models of thermal conditions in buildings, CRC Press, USA 1993.
