Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Современное состояние с использованием установок лучистого обогрева для создания комфортных темпер атурііьіх условий в жилых и животноводческих помещениях 12
1.1.Анализ существующих устройств для обогрева помещений 12
1.2. Анализ существующих разработок в области лучистого обогрева помещений 17
1.3.Анализ конструкций установок лучистого отопления 18
1.4. Анализ систем отопления радиационными панелями 26
1.5. Анализ условий комфортности в жилых и животноводческих помещениях 39
1.6. Выводы по главе 58
Глава 2 Моделирование и методы электротехнологического расчета обогрева жилых домов и животноводческих помещений 60
2. Возможности использования методик светотехнических расчетов в системах лучистого обогрева 60
2.1. Постановка задачи 60
2.2. Точечный метод исследования теплового поля 61
2.3. Расчет облученности методом коэффициента использования (МКИ) 67
2.4. Использование светотехнических теорий при исследовании ИК облучательных установок 70
2.5. Определение угловых коэффициентов излучения и их связь с коэффициентом первичного использования, геометрическим фактором и коэффициентом освещенности в задачах обогрева животноводческих помещений 71
2.6. Оптимизация расположения ламбертовых излучателей на стене 78
2.7. Исследование некоторых способов инфракрасного обогрева животноводческих помещений 88
2.8. Выводы по главе 2 104
Глава 3 Разработка устройства и методик для исследования систем «теплофон» лучистого инфракрасного обогрева 106
3.1. Испытательный стенд для проведения теплотехнических измерений «Теплый угол» 106
3.2. Методика исследования ИК излучателей «Теплофон» 113
3.4. Выводы по главе 3 119
Глава 4 Результаты исследований энергетических характеристик инфракрасных излучателей «теплофон» и температурного поля помещения создаваемого ими 120
4.1. Результаты исследования энергетических характеристик обогревателей «Теплофон» типов ЭРГНА 0,5/220(п) кт и ЭРГНА 0,7/220(п) 120
4.2. Методика и результаты исследования температурного поля помещения, оборудованного ИК - источниками «Теплофон» 126
4.3. Результаты моделирования температурного поля 133
Выводы по главе 4 144
Глава 5 Технико-экономическое обоснование применения инфракрасных обогревателей «теплофон» в жилищных зданиях сельских территорий 145
5.1. Методика расчета экономического эффекта внедрения обогревателей ЭРГНА в сельских зданиях 145
5.2. Краткая характеристика помещений Устюгской сельской больницы, в которой внедряются панели «Теплофон» 146
5.3. Теплотехнический расчет помещений больницы для определения количества внедряемых панелей «Теплофон» 147
5.3.1. Исходные данные для расчета: 147
5.4. Определение годовых теплопотерь в помещениях больницы... 148
5.5. Результаты расчета экономической эффективности внедрения панелей «Теплофон» в помещениях больницы 153
5.5. Выводы по главе 158
Общие выводы по работе 159
Список использованных источников 161
- Анализ существующих разработок в области лучистого обогрева помещений
- Точечный метод исследования теплового поля
- Методика исследования ИК излучателей «Теплофон»
- Методика и результаты исследования температурного поля помещения, оборудованного ИК - источниками «Теплофон»
Введение к работе
Актуальность темы обусловлена необходимостью оптимизации принципов, методов, способов и средств теплоснабжения как жилых, так и производственных, технологических помещений. Крайне неудовлетворительное состояние тепловых сетей ЕЭС России, а также ведомственных сетей теплоснабжения отдельных агропромышленных предприятий приводит к высокой аварийности и связанной с этим низкой надежности теплоснабжения, а также к высоким теплопотерям. Нельзя также забывать и об экологической опасности, связанной с использованием традиционных источников энергии.
В настоящее время более 90% вырабатываемой тепловой энергии в сельскохозяйственном производстве создастся котельными установками водяного или парового отопления. Они работают по схеме: котельная установка - тепловые сети - отопительные приборы. При этом часть выработанной тепловой энергии теряется как в самой теплогенерирующеи установке, так и в тепловых сетях из-за плохой теплоизоляции и других факторов. Теплоисточниками в этих установках являются каменный уголь, мазут, газ и другие невосполняемые источники энергии.
Существующие в настоящее время схемы управления температурой в помещениях с водяным отоплением не способны обеспечить должгую стабильность температуры, они сложны и имеют высокую стоимость.
В этих условиях применение систем индивидуального лучистого электрического отопления радиационными инфракрасными (ИК) панелями, снабженными наиболее простыми регулирующими установками, позволит значительно снизить расход энергетических ресурсов.
Исследования по данному направлению проводились по плану НИР КрасГАУ в соответствии с заданием 09.02 «Разработать новые наукоемкие электротехнологии и оборудование для энергетического обеспечения технологий производства сельскохозяйственной продукции и социально-бытовой сферы села на 2006 - 2010 годы».
Цель работы - обоснование использования источников инфракрасного излучения «Теплофон» в сельских жилых и животноводческих помещениях для повышения энергетической эффективности установок обогрева.
Для достижения поставленной цели необходимо решить ряд задач:
- провести анализ современного состояния вопроса по применению установок лучистого обогрева для создания теплового комфорта в жилых и животноводческих помещениях;
- разработать модели и методы расчета электротехнологического
обогрева жилых домов и животноводческих помещений;
разработать устройства и методики по исследованию систем лучистого инфракрасного обогрева «Теплофон»;
провести исследования по использованию систем лучистого отопления «Теплофон» в сельских жилых и животноводческих помещениях;
-дать технико-экономическое обоснование применения инфракрасных обогревателей «Теплофон» (ЭРГНА) в сельских жилых и животноводческих помещениях.
Объект исследования - процессы теплоснабжения жилых и сельскохозяйственных помещений электронагревательными панелями ЭРГНА «Теплофон».
Предмет исследования - закономерности влияния лучистого потока на нагрев жилых и сельскохозяйственных помещений.
Методы исследования - решение поставленных задач осуществлялось на основе методов математического и физического моделирования с использованием измерительной и вычислительной техники, методами гармонического анализа для исследования тепловых полей в помещении.
Научная новизна исследования состоит:
- в разработке аналитических и графических моделей теплового поля
лучистого отопления жилых и сельскохозяйственных помещений тепловыми
панелями;
- р азработке методики суперпозиции тепловых полей при совместном
действии в помещении нескольких излучателей;
- разработке методики эффективности расположения излучающих
панелей и определении наивыгоднейших мест их размещения;
разработке методики, создании испытательного стенда для измерения параметров тепловых полей и характеристик источников инфракрасного излучения;
получении результатов по экономии энергозатрат и выпуске новых типов изделий «Теплофон».
Практическая значимость работы с остоит в разработке технических условий и организации выпуска источников лучистого тепла «Теплофон» для жилых и животноводческих помещений.
Реализация результатов - разработанная техническая документация используется фирмой «Теплофон» для создания лучистых систем обогрева, к настоящему времени осуществлен серийный выпуск четырех модификаций приборов лучистого обогрева в общем количестве более 200 тысяч экземпляров; результаты исследований используются в учебном процессе КрасГАУ и Томского политехнического университета.
Автор защищает:
- процессы обогрева жилых и производственных помещений АПК
приборами индивидуального лучистого отопления панелями «Теплофон»;
- методики и модели расчета полей ИК-отопления радиационными
панелями;
- конструкцию измерительного стенда и методики измерения для
исследования энергетических параметров радиационных панелей и
создаваемых ими тепловых полей;
конструкцию панелей «Теплофон» и «Sunrain»;
результаты исследования и внедрения научно-практических разработок.
Апробация работы
Основные положения и результаты диссертационной работы, выносимые на защиту, докладывались и обсуждались на IV Всероссийской научно-практической конференции «Энергоэффективность'. достижения и перспективы» (Красноярск, 2003), V Всероссийской научно-практической выставке «Энергоэффективность: достижения и перспективы» (Красноярск, 2004), VII Всероссийской научно-практической конференции-выставке «Энергоэффективность систем жизнеобеспечения города» (Красноярск, 2006), региональной научно-практической конференции «Аграрная наука на рубеже веков» (Красноярск, 2007), V международной научно-практической конференции Сибирского федерального округа (Красноярск, 2007), VIII межрегиональной научно-практической конференции «Энергоэффективность систем жизнеобеспечения города» (Красноярск, 2007).
Публикации
По теме диссертации опубликовано 18 работ (три статьи - в издании, рекомендованном ВАК), в том числе восемь патентов на полезную модель.
Структура и объем работы
Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы, включающего 90 наименований, и трех приложений, изложена на 180 страницах машинописного текста, содержит 65 рисунков и 30 таблиц.
Анализ существующих разработок в области лучистого обогрева помещений
Значительный вклад в развитие инфракрасного обогрева помещений внесли ученые Научно-исследовательского института строительной физики (НИИСФ), г.Москва. Много внимания теории инфракрасного обогрева жилых и общественных помещений уделял профессор В.Н. Богословский [1, 16, 17]. Значительный вклад в развитие инфракрасного нагрева жилых помещений и в смежные области внесли Ю.А. Табунщиков [18, 19], A.M. Шкловер, К.Ф. Фокин, А.Н. Сканави [20 - 22, 14], Д. Ховелл, Р. Зигель (США) [23, 24], X. Хигби, А. Левин (США) [25], Ямаути (Япония). Оценке излучения в оптическом диапазоне спектра посвящены работы Г.М. Кнорринг, Н.В. Волоцкого, В.В. Мешкова, В. Д. Никитина и др. [27-33]. Методы использования инфракрасного обогрева в сельскохозяйственных животноводческих помещениях приведены в работах А.С. Растимешина [34 - 37] и Д.Н. Быстрицкого [38]. Анализ вышеперечисленных теоретических и прикладных работ [1 -14] показывает, что основным направлением тепловых расчетов является определение угловых коэффициентов излучающих и поглощающих элементов, т.е., как излучатель и облучаемый элемент «видят» друг друга. Сопоставление работ теплотехников и светотехников [1 — 38] в инфракрасном диапазоне излучения приводит к мысли, что инфракрасные облучательные установки можно более просто рассчитать светотехническими методами (показано в главе 2).
В настоящее время в Россию поставляется большое количество зарубежных электроотопительных приборов, в основном конвективного действия. Фирма «Cooker» [39] поставляет обогреватели Calidon 1500, состоящие из двух независимых источников тепла: лицевой инфракрасной излучающей пластины и внутреннего радиатора Fonte Active, обладающего значительной тепловой инерцией. Система имеет интеллектуальное управление ISN и электронный цифровой термостат [40]. Фирма «Atlantic» предлагает стационарные электроконвекторы THS мощностью до 5 кВт. Фирма STIEBEL ELTRON предлагает настенные конвекторы CNS50-250, CK320S и ETS-E electronic. Фирмы AIRELEC, SUPRA представляют так называемые электротепловентиляторы, сочетающие нагревательные приборы с вентиляторами. Электрическая мощность этих установок 750, 1800, 2400 и 3500 Вт с температурой греющих поверхностей от 80 до 100С.
На рынке России широко представлены итальянские фирмы LAMINOX, поставляющие маслонаполненные радиаторы серии «Dragon» мощностью 1,5 и 3 кВт. Американские нагреватели HONEYWELL и DURACRAFT обеспечивают обогрев помещений объемом от 20 до 60 м . Все перечисленные устройства содержат сложные теплорегулирующие устройства и по своим конструктивным особенностям не пригодны для обогрева животноводческих помещений. Российская промышленность освоила выпуск всех типов электронагревателей, среди них можно отметить конвекторы производства завода «Пластмасс», излучающие панели ООО «Экситон НЭП» [40] и др. Эти нагревательные устройства в силу большой (до 9 кВт) мощности не пригодны для обогрева сельских жилых домов, а также животноводческих помещений. Более перспективными для инфракрасного обогрева являются маломощные (до 2 кВт) обогреватели, среди которых видное место занимают обогреватели ЭРГ фирмы «Теплофон» [41 - 45]. Ниже приводится анализ рынка настенных бытовых обогревателей, выполненный специалистами фирмы «Теплофон» под руководством автора диссертации. Рынок бытовых настенных обогревателей можно классифицировать следующим образом: 1. Способ обогрева 1.1. Конвектор 1.2. Совместные обогреватели (конвекция + инфракрасный) 1.3. Инфракрасные обогреватели 1.4. Карбоновые обогреватели 1.1. Конвекция Конвектора занимают наибольшую долю в сегменте настенных бытовых обогревателей. Лидерами в данной области являются компании Noirot (Франция), Airelec (Франция).
4. Розничная цена у некоторых дилеров достигает 2500 руб., что соответствует среднему ценовому диапазону, где работают такие компании как Nobo, Noirot, Thermor и другие. 5. На данный момент компания «Теплофон» позиционирована в низком ценовом диапазоне и инфракрасном способе обогрева. 6. Лидером на данном рынке является компания «Nobo». Nobo позиционируется как электрообогреватель совмещенного принципа обогрева (конвекция и инфракрасный) и находится в среднем ценовом сегменте. Стратегия продвижения компании на российском рынке: обеспечение максимальной узнаваемости бренда «Nobo» среди конечных потребителей; привлечение крупных дистрибьюторов, которые обеспечивают реализацию максимальному количеству представителей; обеспечение максимального ассортимента для наиболее полного удовлетворения спроса конечных потребителей. 7. Вступать в прямую борьбу с продукцией компании «Nobo» бессмысленно, поэтому необходимо придерживаться существующего позиционирования. 8. Зарубежные конвекторы работают в среднем ценовом сегменте и предлагают высокотехнологичный товар с продолжительной (6 лет) гарантией и с привлекательным, иногда изысканным, дизайном. 9. Отечественные конвекторы предлагают устаревшие технологии (ТЭН на слюдяной основе и тому подобное) и низкие цены.
Точечный метод исследования теплового поля
Приведены формулы для расчета плотности светового или инфракрасного потока от излучателей (светильников или электрообогревателей) для двух самых распространенных положений излучающих устройств относительно освещ(облуч)аемой поверхности. Материалы позволяют найти значение освещ(облуч)енности в любом числе точек, повое же здесь - в выявлении общности используемых методик. На основе данных Г.М. Кнорринга [30], на рисунке 2.3,а построены изолюксы, т.е. линии одинаковой облученности, позволяющие рассмотреть распределение потока излучения на плоскости стены в поле светильника ПСХ (для сельхозпомещений) с лампой Г220-60, а на рисунке 2.4 - линии равных значений облученности на полу от электронагревателей, например ЭРГНА 300 или 500 (табл. 1.3), размещенных на потолке (ц) и стене (EjJ. Отметим, что значения изолюкс на рисунке 2.4 учитывают только прямую освещ(облуч)епность.
ЭРГНА (обозначен буквой И) расположен на потолке, облучаемая поверхность горизонтальна (рис. 2.4,в). Значения облученности показаны в виде круговых (при ЭН квадратной формы) изолиний.
ЭРГНА на стене, облучаемая поверхность горизонтальна. Значения облученности представлены на рисунке 2.4,а и более подробно - на рисунке 2.4,6. В таблице 2.1 показано, что геометрическое место точек равных значений облученности является (при должном повороте осей координат) кривой четвертого порядка - лемнискатой.
Задача: Выявить соотношение в произвольной точке в поле излучателя «вертикальной» (случай Е_\) и «горизонтальной» (случай Ец) облученностей. Ситуация затрудняется тем, что оси X и Y в уравнении (2.6) на деле повернуты па угол /? — 45 относительно осей на рисунке 2.2, вдобавок сами обозначения осей на рисунке 2.2, а и б не совпадают.
Суть принципа сложения (суперпозиции) полей: в точке пересечения или касания изолиний (например, изолюксов, но в данном случае -коэффициентов облученности) значения функций, указанные на изолиниях, суммируются. В качестве примера на прилагаемых схеме и табличке показано тепловое поле в окрестности точки А: Ее = 3,2 отн.ед. Результат сложения тепловых полей при совместном действии обогревателей Иі и И2 (в случае равных плотностей излучения) представлен на рисунке 2.4,г. Если же плотности излучения обогревателей не равны, то изолинии необходимо пересчитать на реальные значения облученности, которые и будут суммироваться.
МКИ наряду с точечным методом относится к основным (базовым) методикам для описания светового и теплового полей. В отличие от точечного, МКИ позволяет сразу (единственным расчетом) найти среднюю облученность пола, стены или какой-либо иной поверхности, например, тела человека, яруса с клетками в птичнике и т.п. Возможности метода покажем на примере помещений, где выполняется работа сидя и работа стоя.
Покажем возможность инверсии (обращения) этих выражений в форму, удобную для решения теплотехнических задач по обогреву помещения. Действительно, достаточно умножить правые части формул (2.9, 2.10) при значении М = 1 па пересчетный коэффициент к = Si/Si (S\ — площадь поверхности, например, пола; Л - площадь нагревателя), чтобы получить долю энергии электрообогревателя, падающую от него па параллельную (формула (2.9)) или перпендикулярную (формула (2.10)) поверхности. Таким образом, появляется возможность легко прогнозировать распределение (первичного) теплового потока электронагревателей между всеми поверхностями помещения; стандартные же теплотехнические расчеты отличает большая трудоёмкость. Вместо многостраничных объяснений теперь достаточно трех строк, поскольку правые части формул (2.9, 2.10) при М = 1 представляют хорошо известный коэффициент освещенности, приводимый (в графической форме) в большинстве руководств для проектирования осветительных установок под названием «номограммы Е.С.Ратнера». 2.5. Определение угловых коэффициентов излучения и их связь с коэффициентом первичного использования, геометрическим фактором и коэффициентом освещенности в задачах обогрева животноводческих помещений
Ниже показана возможность для решения задач обогрева сельхозпомещений (преимущественно для молодняка КРС, парнокопытных, цыплят и т.п.) привлекать методики и теоретические результаты из области светотехники. Угловые коэффициенты излучения являются одним из важнейших факторов при расчетах облучательных установок, поэтому их правильная оценка определяет эффективность лучистого обогрева. Основными задачами при этом являются: выбор параметров для описания теплового поля электрообогревателей (ЭО), размещаемых в сельхозпредприятиях; обоснование методик и проведение расчетных исследований теплового поля ЭО в помещениях для содержания птицы, парнокопытных и КРС; создание методики для оценки теплового поля при совместном действии нескольких, в том числе разноорентированных и произвольно размещенных, ЭО. Ниже приводятся соотношения коэффициентов первичного использования и коэффициента освещенности (в светотехнике), геометрического фактора - меры множества лучей (в фотометрии) и углового коэффициента излучения (в теплотехнике) (табл. 2.4, 2.5); полученные соотношения позволяют привлечь для описания теплового поля ЭО теоретические результаты, имеющиеся в светотехнике.
Методика исследования ИК излучателей «Теплофон»
Подготовка исследования обогревателей включает: - установку испытуемого обогревательного прибора в рабочее положение; - установку необходимой высоты пола и потолка; - размещение свободных термопар в местах измерения интересующих температур испытуемого прибора; - подсоединение прибора ИТ-2-96 к одному из свободных последовательных портов компьютера посредством кабеля; - подключение датчиков к прибору по схеме подключения (рис. 3.3); - включение прибора; - включение компьютера; - прогрев прибора после включения питания в течение времени установления рабочего режима (1 ч); - запуск файла it__2.exe; - настройка параметров СОМ порта. Для настройки параметров программы необходимо выбирать в меню «Сервис» команду «Параметры». При считывании данных из ИТ-2 в таблицу основного окна программы выводится время начала цикла измерений или номер измерения. Во вкладке «Режим работы» окна «Настройка параметров программы» указывается, какое из этих значений необходимо выводить в таблицу (по умолчанию -номер измерения). Также необходимо указать интервал времени между циклами измерений (от 0 до 3600 с или от 0 до 60 мин) и количество циклов измерений (от 1 до 1000).
Во вкладке «Используемые каналы» устанавливается соответствующий флажок, если канал необходимо использовать, в противном случае должен сниматься. При необходимости выбрать все 16 каналов для требуемого модуля ввода МВ1 нажимается кнопка «Выделить все» в соответствующей группе каналов. При необходимости выбрать все 96 каналов прибора нажимается кнопка «Выделить все» в правом нижнем углу вкладки. Если необходимо отменить выделение для всех 96 каналов, нажимается кнопка «Очистить все» в правом нижнем углу вкладки. В таблице основного окна программы обслуживания ИТ-2 отображаются только используемые каналы. По умолчанию используются все 96 каналов ИТ-2. Для корректной работы конкретного исполнения прибора с числом каналов меньше 96 отсутствующие каналы должны быть выключены.
Во вкладке «Расчет» имеется возможность для каждого из каналов указать способ вывода в таблицу измеренных значений. По умолчанию измеренные значения выводятся в мВ. Если измеренные значения необходимо выводить в Вт/м или в С, то вводятся коэффициенты соответствующего полинома [78, 79, 81]. Перед выводом в таблицу происходит пересчет измеренного значения напряжения для данного канала по соответствующему полиному. После выбора способа вывода в таблицу измеренных значений и ввода соответствующих коэффициентов необходимо нажать кнопку «Применить», чтобы изменения для выбранного канала вступили в силу. Ввод коэффициентов возможен как в числовом (например, 2,3), так и в экспоненциальном (например, 0,23Е+01) виде. Для удобства ввода имеется возможность копирования коэффициентов полинома. Для этого нажимается кнопка «Копировать», расположенная в правом нижнем углу вкладки. Если для требуемого канала необходимо вставить скопированные коэффициенты, нажимается кнопка «Вставить».
После выбора требуемых параметров нажимается кнопка «ОК», если все параметры заданы верно, либо кнопка «Отмена», если необходимо отменить внесенные изменения. Для того чтобы начать считывать измеренные значения из ИТ-2, в меню «Сервис» выбирается команда «Начать прием». После этого должно наблюдаться мигание свстодиодов «RX», «ТХ» на задней панели прибора, сигнализирующих об обмене данными с ЭВМ. При успешном выполнении команды в таблицу основного окна программы будут выводиться данные об измеренных значениях. В процессе считывания данных из ИТ-2 в таблицу основного окна программы выводятся измеренное значение, значение температуры холодных концов термопар, а также номер или время измерения в зависимости от установленных параметров программы.
Для каждого из опрашиваемых каналов в таблицу основного окна программы измеренное значение выводится в мВ, Вт/м" или в С в зависимости от установленных параметров. Считывание измеренных значений проводится непрерывно или в течение определенного количества циклов с заданным интервалом времени между циклами.
Если измеренное значение выходит за верхнюю либо нижнюю границу диапазона измерения прибора, то в соответствующей ячейке таблицы основного окна программы выведется «U 0,1B» либо «U 0,1B» соответственно. Если обнаружен обрыв цепей датчика, то в соответствующей ячейке таблицы основного окна программы выведется «Обрыв». При необходимости завершить чтение данных из прибора выбрать в меню «Сервис» команду «Остановить прием». Для сохранения результатов измерений в меню «Файл» выбирается команда «Сохранить как...». В поле «Имя файла» вводится новое имя и нажимается кнопка «Сохранить». В файле сохраняются данные таблицы основного окна программы. Файл отчета, созданный программой обслуживания ИТ-2, может быть обработан любыми стандартными средствами, позволяющими работать с текстовыми файлами. Также возможна обработка средствами Microsoft Excel. Получение кривых распределения температур необходимо для проведения расчетов по обогреву помещений и создания в них комфортных условий [74, 75, 76, 77, 83, 84].
При построении кривых распределения температур в поле обогревателей потолочного типа прибор располагается так, чтобы он лишь на четверть заходил в испытательный стенд, так как тепловой поток обогревательных приборов в большинстве случаев симметричен. При этом если прибор прямоугольный, то более длинная сторона прибора должна располагаться вдоль более длинной стороны стенда (рис. 3.5).
Перед началом измерений термопары, расположенные в досках измерительных, а также термопары, измеряющие температуру поверхности обогревателя и окружающей среды, настраиваются для измерения температур. Неиспользуемые термопары отключаются.
Измерения температур проводятся после выхода прибора на стационарный режим работы. Снятие показаний прибора начинается при крайнем нижнем расположении пола. После получения показаний поверхность пола поднимается на одну ступень вверх, то есть на 500 мм. Поднятие пола производят по всей вышине стенда измерительного.
Методика и результаты исследования температурного поля помещения, оборудованного ИК - источниками «Теплофон»
Экономическая оценка технических средств осуществляется методом сопоставления экономических показателей эффективности различных вариантов проектных решений. При этом следует соблюдать принцип сопоставимости: сравниваемые технические средства должны иметь одинаковый производственный эффект - в данном случае создавать одинаковый тепловой поток (тепловую мощность) по сравниваемым вариантам. Экономическая оценка внедрения ИК обогревателей выполнена на основе методик, изложенных в [91, 92, 93, 94].
В качестве подтверждения эффективности применения обогревателей «Теплофон» рассмотрим уже существующий объект (Устюгская участковая больница Емельяновского района), на котором до момента модернизации использовалось водяное отопление, и оценив существовавшие технико-экономические характеристики, сравним их с предлагаемым вариантом инфракрасного отопления.
Устюгская участковая больница была введена в эксплуатацию в 1971 г. Стационар больницы рассчитан на 25 коек. Больница расположена в с. Устюг Емельяновского района Красноярского края в 60 км севернее города Красноярска. По природно-климатическим условиям Емельяновский район относится к прохладному, достаточно увлажненному агроклиматическому району с критической температурой воздуха в отопительный период -42 С и среднестатистической температурой воздуха -7 С. Климат резкоконтинентальный с господствующим западным и юго-западным направлением ветров.
Здание Устюгской участковой больницы одноэтажное, деревянное, общей площадью внутри помещения 770 м . Высота от пола до потолка внутри помещения составляет 3,1 м. Контур здания выполнен из бруса 180x180 мм., с утеплителем, обшитого декоративной доской с внутренней и наружной стороны. Общая толщина наружных стен составляет -250 мм. Перекрытия деревянные с утеплением на чердаке. Окна в помещениях больницы двойные, деревянные. Площадь одного окна 2,0 м". Отопление больницы водяное, безрадиаторное. Отопительными приборами являются регистры, сваренные из металлических стальных труб d = 100 мм. Годовая потребность больницы в тепловой энергии 135000 кВт-ч/год ( -5-10 J/год). Продолжительность отопительного периода, составляет приблизительно 7,5 — 8 месяцев. Подвод горячей воды для отопления осуществляется по теплотрассе от угольной котельной, расположенной в 30-ти метрах от здания больницы. В котельной установлено два котла (один рабочий, другой резервный) установленной мощностью 0,4 Гкал-ч (448 кВт-ч) каждый, и электрический насос мощностью 4 кВт. Фактический расход угля на выработку тепловой энергии котельной, в отопительный период, в среднем составляет 150—160 т., при температуре воздуха зимой, близкой к среднестатистической. При температуре воздуха ниже среднестатистической ("холодная" зима 2005 - 2006 гг.), фактический расход угля доходит до 236 т. Стоимость угля составляет 420 р. за тонну. Доставка от п. Бугач до с. Устюг составляет 70 р./т. Котельную обслуживают 3 кочегара. Зарплата кочегаров в среднем составляет 3000-3500 р./мес.
Для определения количества обогревателей необходимо выполнить теплотехнический расчет здания. На основании приведенных выше расчетов были проработаны два варианта модернизации существующей системы отопления, которая в настоящий момент полностью выработала свой ресурс и пришла в негодность. Первый сводился к капитальному ремонту существующей системы водяного отопления. Второй связан с применением системы инфракрасного электрического отопления.
