Проблема высокой энергоёмкости производственных помещений является крайне актуальной в текущих экономических условиях [1, 2]. В частности, высокое энергопотребление обеспечивают устаревшие и низкоэффективные системы отопления крупнообъёмных помещений — цехов, складов и т. д. Одним из путей решения этой проблемы является внедрение лучистых систем [3–6].

Применение систем лучистого отопления позволяет снизить затраты тепловой энергии без снижения уровня теплового комфорта. Отопительные приборы в таких системах располагаются на высоте и равномерно по горизонтальной плоскости помещения. Также, учитывая тот факт, что воздух является прозрачной средой для электромагнитного излучения в инфракрасном диапазоне, данные приборы производят нагрев воздуха помещения опосредованно, через нагрев облучаемых поверхностей. Таким образом, можно сделать вывод, что применение лучистой системы отопления способствует формированию более равномерного теплового режима в отапливаемом помещении [3–12].

Самым привлекательным, с точки зрения энергоэффективности, является отопление на базе газовых инфракрасных излучателей (ГИИ) [7–12]. В данных системах отсутствует промежуточный теплоноситель, и теплота в помещение подаётся напрямую от первичного энергоносителя — природного газа. Однако из-за того, что сгорание газовоздушной смеси производится непосредственно в объёме отапливаемого помещения, применение лучистых систем отопления на базе ГИИ ограничено.

Ввиду вышеописанных особенностей ГИИ стоит рассмотреть другой энергоэффективный вид лучистого отопления — отопление на базе водяных инфракрасных излучателей (ВИИ). В качестве отопительных приборов в данных системах используются излучающие панели или профили. Теплоносителем в таких системах является горячая вода с температурой 40–150°C. Стоит также отметить, что наиболее перспективным ВИИ является именно излучающий профиль, благодаря его меньшей металлоёмкости и большей удельной теплоотдаче [5–6].

Объектом исследований теплового и температурного режима помещения, оборудованного системой лучистого отопления на базе ВИИ, стало производственное помещение — цех металлообработки компании ООО «Флайг + Хоммель», расположенный в городе Заволжье Нижегородской области (рис. 1).

На базе указанного помещения был выполнен ряд исследований: исследование фактического состояния параметров микроклимата, измерение температуры поверхности ограждающих конструкций, тепловизионное обследование помещения и состояния ограждающих конструкций. Основные характеристики объекта исследований: длина — 126 м, ширина от 24 до 33 м (с пристроями), высота по наружной стене — 9 м, высота в коньке — 10 м, площадь цеха — 3456 м?, объём — 41472 м?, пол — бетонный монолит, стены — сэндвич-панели. Система отопления помещения — лучистая, построена на базе ВИИ марки Klix 750 (рис. 2).

Исследование фактического состояния параметров микроклимата производилось с помощью термогигрометра testo 625 и термоанемометра testo 405. Измерения производились в медианной точке помещения N (рис. 1) с интервалом в 15 минут.

Измерение температуры поверхности ограждающих конструкций производились инфракрасным термометром testo 830-T4. Для определения координат измеряемой точки использовался лазерный дальномер Bosch GLM 80.

Измерения производились в сечении 1–1 (рис. 1), результаты исследований приведены на рис. 3.

Также было исследовано изменение температуры воздуха в помещении с помощью термогигрометра марки testo 625. Измерения проводились в точке N, результаты приведены на рис. 4.

В рамках данного исследования было проведено тепловизионное обследование лучистой системы отопления на базе водяных инфракрасных излучателей и теплового режима наружных ограждающих конструкций.

Тепловизионная съёмка проводилась при помощи тепловизора testo 865 и была выполнена согласно ГОСТ [13].

Параметры среды во время проведения измерений: температура наружного воздуха — tн = ?2°C; температура внутреннего воздуха — tв = 22,1°C; относительная влажность внутреннего воздуха — ф в = 35,1%; подвижность воздуха в помещении — vв = 0,1 м/с. На момент проведения тепловизионной съёмки температура в системе отопления, согласно данным контрольно-измерительных приборов в индивидуальном тепловом пункте, составляла tг = 55°C, tо = 37,5°C.

Было произведено несколько тепловизионных съёмок с последующим анализом полученных термограмм. Все полученные результаты были обработаны в фирменном программном обеспечении testo IRSoft версии 4.5.3997.34051. Термограммы представлены на фото 1–4.

Заключение

Применение систем лучистого отопления на базе водяных инфракрасных излучателей действительно позволяет добиться более равномерного теплового режима в крупнообъёмном помещении, что показывает репрезентативный пример исследованного цеха металлообработки.