Как известно, в теплое время года, помимо конвективного тепла в помещение поступают большие лучистые тепловые потоки, прежде всего, от солнечной радиации. Если избытки конвективного тепла быстро ассимилируются охлажденным воздухом, то лучистое тепло накапливается в ограждениях, и это приводит к их существенному разогреву. При наличии в помещении развитой поверхности охлаждения она включается в лучистый теплообмен, что приводит к понижению радиационной температуры помещения, а следовательно — улучшению комфортности тепловой обстановки в нем. Необходимость вентилирования помещения, а также осушки внутреннего воздуха в теплое время года и его увлажнения в холодное, предполагает наличие в помещении системы вентиляции. Представляется целесообразным обеспечивать параметры микроклимата в помещении двумя системами: панельно-лучистого отопления-охлаждения (СПЛО) и кондиционирования воздуха (СКВ).В теплое время года система водяного охлаждения работает как фоновая круглосуточно, а воздушная СКВ — только в течение рабочей смены. При этом практически безинерционная СКВ рассчитана на покрытия пиковой холодильной нагрузки. Такое сочетание ощутимо повышает экономическую и энергетическую эффективность обеспечения микроклимата. Известно, что воздушные системы из-за малой плотности воздуха расходуют большое количество электроэнергии на очистку и тепловую обработку воздуха в кондиционерах, а также его транспортировку по вентиляционным каналам. СПЛО снимает существенную часть холодильной нагрузки на СКВ, что позволяет уменьшить расход приточного воздуха в системе, доводя его до санитарной нормы. Так как расход энергии на перемещение замещающего количества воды несопоставимо мал, возникает экономия энергии. Теоретически снижение расхода энергии вентиляторами пропорционально отношению расхода воздуха в кубе. При совместном действии СКВ и СПЛО понижается суммарная установочная холодильная мощность двух систем по сравнению с одной СКВ. Это происходит за счет круглосуточной работы фоновой СПЛО. Уменьшение установочной мощности означает уменьшение стоимости холодильной установки. Следует отметить, что в рассматриваемом варианте не происходит уменьшения суточного расхода холода двумя системами, а наоборот расход увеличивается. Возрастание суточного расхода холода обусловлено снижением радиационной температуры помещения за счет лучистого охлаждения поверхностей, т.е. лучшим качеством микроклимата. Можно избежать этого перерасхода, если повысить температуру воздуха в помещении. При компенсирующем понижении радиационной температуры, компенсирующем повышение температуры воздуха, результирующая температура помещения останется неизменной, а следовательно, не произойдет ухудшения комфортности тепловой обстановки. К перечисленным преимуществам панельно-лучистого охлаждения следует прибавить то, что отопление и частично охлаждение помещения осуществляется одной системой, к тому же имеющей хорошие эксплуатационные качества. Конструктивно системы панельно-лучистого отопления-охлаждения представляют собой греющий/охлаждающий контур из толстостенных пластмассовых труб, заложенных в тело ограждающей конструкции или прикрепленных к ней. Существующие в настоящее время технические средства разрешают конструировать множество схем размещения и устройства трубопроводов в панелях систем отопления-охлаждения. Как правило, системы делятся на потолочные, стеновые и напольные (рис. 1). Для целей охлаждения предпочтение следует отдавать потолочным и стеновым панелям. В отличие от систем панельно-лучистого отопления, использование систем панельного охлаждения не нашло пока достаточного обоснования. Сказанное относится прежде всего к рассмотрению гигиенических аспектов. В достаточно многочисленных исследованиях гигиенистов и инженеров, обобщенных например в [1, 2], приводятся данные оценки комфортности тепловой обстановки применительно к обогреву помещения. В то же время отсутствуют в явном виде сведения о радиационном балансе организма человека при панельно-лучистом охлаждении. Освещая основной вопрос— о допустимой температуре охлажденной поверхности— авторы публикаций рекомендуют принимать ее несколько выше температуры точки росы. Последняя величина может быть определена по приближенной формуле: Tmp = 0,29?в + 0,93tв – 24, °C, где: ?— относительная влажность внутреннего воздуха, %; tв — температура внутреннего воздуха, °С. Формула справедлива в пределах температуры внутреннего воздуха 22–26°С и относительной влажности 40–60%. Проиллюстрируем изложенные выше соображения конкретными примерами. Суточный режим работы фоновой СПЛО совместно с СКВ рассмотрим для офисного помещения площадью 144 м2, работающего 9 ч в сутки (с 9 до 18 ч) в расчетных климатических условиях Москвы. Наружные ограждения ориентированы на юго-запад. В помещении постоянно находятся 50 человек. В течение рабочей части суток в помещении обеспечивается температура воздуха 24°С.Расчеты тепловой нагрузки на системы проведены в соответствии с [3]. На рис. 2 линией 1 показано изменение по часам работы тепловой нагрузки по явному теплу на конвективную систему (СКВ) QC1 для случая работы одной этой системы только в рабочее время (вариант 1). Линии 2–7 на рис. 2 соответствуют варианту 2 совместной работы двух систем: фоновой СПЛО, действующей круглосуточно, и СКВ, работающей только в рабочую смену. Линия 2 показывает изменение тепловой нагрузки QC2 на СКВ в случае, когда холодильная мощность фоновой системы QФ (линия 5 на рис. 2) составляет 10% от средней за смену нагрузки на СКВ в варианте 1 QC1 = –7640 Вт: Линия 3 на рис. 2 соответствует QC2 при соотношении нагрузки QФ = 0,25 (изменение QФ— линия 6), а линия 4 показывает изменение Q2 для случая QФ= 0,4 (QФ— линия 7). Из рис. 2 видно, что величина уменьшается по мере возрастания, а при 0,4 в течение части рабочего времени СКВ вообще не потребляет холод, т.е. помещение достаточно охлаждено действием фоновой СПЛО. Наибольшая величина тепловой нагрузки на СКВ (установочная мощность) приходится в обоих вариантах на последний час работы. В первом варианте максимальная величина QC1= –8750 Вт, а суммарная максимальная нагрузка на две системы во втором варианте при QФ = 0,1: QC2+ QФ= –6929 – 764 = –7980 Вт, при QФ= 0,25: QC2+ QФ= –4917 – 1909 = –6830 Вт и при QФ = 0,4: QC2+ QФ= –2614 – 3056 = –5670 Вт. Соответственно снижение установочной мощности во втором варианте составляет от 8,8 до 35% по сравнению с вариантом 1. Снижение нагрузки на СКВ во втором варианте позволяет уменьшить расчетный воздухообмен в помещении. Расчетная величина расхода приточного воздуха при QC1 = –8750 Вт и перепаде температуры уходящего и приточного воздуха 5°С составляет G = 6300 кг/ч.Расход воздуха по санитарной норме (60 м3/ч на 1 человека) составляет 3600 кг/ч. При той же разности температуры такое количество воздуха может покрыть нагрузку QC2 = –5000 Вт. Из условия обеспечения рабочей температуры воздуха в помещении 24°С нагрузка на фоновую СПЛО должна составлять QФ = –1870 (QФ = 0,245).Сокращение воздухообмена позволит сократить теоретический расход электроэнергии на перемещение воздуха вентилятором на 80% (в течение всего года). Говоря о сокращении расхода приточного воздуха, следует учитывать ограничения, связанные с необходимостью осушки приточного воздуха в теплое время года. Это обстоятельство может несколько подкорректировать выводы о энергетической эффективности СПЛО. Использование СПЛО приводит к снижению радиационной температуры. Более глубокое охлаждение помещения в этом случае сопровождается перерасходом потребляемой за сутки суммарной мощности системами, которая в варианте 2 оказывается больше, чем в варианте 1 на 20–40%. Перерасход можно уменьшить, допустив повышение температуры внутреннего воздуха в рабочее время. Рассмотрим случай, когда в вариантах 1 и 2 поддерживается одинаковая средняя за рабочее время температура помещения (вариант Б), а не температура воздуха (вариант А). Опираясь на мнение гигиенистов, в этом случае можно говорить о равноценном уровне комфортности тепловой обстановки в помещении. Результаты расчетов холодильной мощности для вариантов показывают, что при сохранении мощности СПЛО на том же уровне тепловая нагрузка на СКВ снижается по сравнению со случаем обеспечения равенства температуры воздухав помещении. Так при QФ = 0,1 снижение средней за рабочее время тепловой нагрузки на СКВ для варианта Б в сравнении с вариантом А равно 6%, а при QФ = 0,25 это снижение возрастает до 25%.При этом температура воздуха в рабочее время в варианте Б увеличится на 0,6 и 1,4°С соответственно величине QФ = 0,1 и 0,25.Суммарное суточное потребление холодильной мощности в вариантах 1А и 2Б оказывается одинаковым, а уменьшение установочной суммарной холодильной мощности в варианте 2Б составляет 12% и 30% для QФ = 0,1 и 0,25.Уменьшение расчетной тепловой нагрузки на СКВ, определяющей величину воздухообмена в помещении, в варианте 2Б по сравнению с вариантом 1Б составляет 4% и 12%, а в сравнении с вариантом 1А 20 и 52% соответственно величинам QФ = 0,1 и 0,25. Это позволяет сократить воздухообмен в помещении до минимально необходимого по санитарной норме. В этом случае величина QФ= 0,21, нагрузка на круглосуточную СПЛО QФ = –1600 Вт, а средняя за рабочее время нагрузка на СКВ QC2 = –4030 Вт. Снижение установочной холодильной мощности по сравнению с вариантом 1А составляет 25%. Приведенные данные свидетельствуют о высокой энергетической эффективности лучисто-конвективного охлаждения помещений в теплое время года. Учитывая совмещение функций отопления и охлаждения в одной системе, можно говорить также и о экономической эффективности системы, представляющей хорошую альтернативу традиционным способам воздушного охлаждения помещений.


1. Крум Д, Робертс Б. Кондиционирование воздуха и вентиляция. Перевод с англ. Стройиздат, М, 1980. 2. Банхиди М. Тепловой микроклимат помещений. Перевод с венг. Стройиздат, М, 1981. 3. Калмаков А. А, Кувшинов Ю. Я. и др. Автоматика и автоматизация систем теплогазоснабжения и вентиляции. Стройиздат, М, 1986.