CC BY
27
Метод с ППТ, сочетающий простоту реализации, переменный порядок точности и расширяющиеся границы устойчивости с ростом порядка метода, может
быть с успехом применен для решения жестких систем уравнений и моделирования жестких динамических систем.
Библиографический список
1. Скворцов Л.М. Адаптивные методы численного интегрирования в задачах моделирования динамических систем // Известия РАН. Теория и системы управления. 1999. № 4. С. 72-78.
2. Новиков Е.А. Явные методы для жестких систем. Новосибирск: Наука, 1997. 195 с.
3. Чернецкий В.И., Дидук Г.А., Потапенко А.А. Математические методы и алгоритмы исследования автоматических систем / под ред. В.И. Чернецкого. Л.: Энергия, 1970. 374 с.
4. Гоппе Г.Г., Федорова З.А. Моделирование электроприводов на ПЭВМ: учеб. пособие для студентов электротехнических специальностей вузов. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2001. 248 с.
УДК 697.27
ПОВЫШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ РАДИАТОРНЫХ ОБОГРЕВАТЕЛЕЙ И.Ю. Шелехов1, О.А. Дрянов2, Л.И. Духовный3
1,2Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет, 6664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83. 3Компания «МСЛ»,
23100, Израиль, г. МигдальАэмек, Промышленная зона Рамат Габриэль, а/я 470.
Приведены результаты исследования и дан анализ работы радиаторных обогревателей. Представлены альтернативные решения по увеличению эксплуатационных параметров радиаторных обогревателей путем применения плоских полупроводниковых резистивных нагревательных элементов. Ил. 4. Библиогр. 6 назв.
Ключевые слова: полупроводниковый резистивный нагревательный элемент; радиаторный обогреватель.
IMPROVINGPERFORMANCE PARAMETERS OF RADIATOR HEATERS I.Y. Shelekhov, O.A. Dryanov, L.I. Dukhovny
National Research Irkutsk State Technical University. 83, Lermontov St., Irkutsk, 664074. "MSL" Company,
Production & Lab. Ramat Gabriel Industrial Zone, MigdalHa'emek, Israel, 23100, P.O. Box 470. The article presents study results and provides the analysis of the operation of radiator heaters. Alternative solutions to increase the operational parameters of radiator heaters through the use of planar semiconductor resistive heating elements are given. 4 figures. 6 sources.
Key words: semiconductor resistive heating element; radiator heater.
Популярность радиаторных обогревателей, несмотря на их относительно большую стоимость по отношению к обогревателям конвективного действия, с каждым годом растет. Производители данных обогревающих устройств совершенствуют дизайн, конструкцию корпуса оптимизируют под конвейерное производство, тем самым снижая её стоимость. Радиаторный обогреватель состоит из герметичного ребристого металлического корпуса, заполненного маслом, внутри которого установлен нагревательный элемент. Из-за наличия промежуточного теплоносителя (масла) радиаторные обогреватели часто называ-
ют масляными или маслонаполненными обогревателями. Радиаторные (масляные) обогреватели в настоящее время наиболее распространены в квартирах и офисах, их используют в качестве основного или дополнительного источника тепловой энергии.
Цель данной статьи - представить реальные характеристики, которыми обладают новые конструкции обогревателей, действительно ли они являются аналогом центральной водяной системе отопления с чугунными батареями и имеются ли альтернативные электрические обогреватели.
Для исследования были выбраны два типа самых
1Шелехов Игорь Юрьевич, кандидат технических наук, докторант кафедры городского строительства и хозяйства, тел.: (3952) 405474, e-mail: [email protected]
Shelekhov Igor, Candidate of technical sciences, Competitor for a Doctor's degree of the Department of Civil Engineering and Economy, tel.: 8 (3952) 40-54-74, e-mail: [email protected]
2Дрянов Олег Анатольевич, директор МЦТЭС, тел.:(3952) 405474, е-mail: [email protected] Dryanov Oleg, Director, tel.: +7(3952) 40-54-74, e-mail: [email protected]
3Духовный Леонид Изольдович, начальник лаборатории, тел. +97246442666, e-mail: [email protected] Dukhovny Leonid, Head of the Laboratory, tel.: +97246442666, e-mail: [email protected]
покупаемых изделий: № 1 - семисекционный масленый обогреватель, высотой 550 мм, мощностью 1,5 кВт и № 2 - пятисекционный масленый обогреватель высотой 350 мм, мощность 0,5 кВт. Обогреватели ис-пытывались в качестве источника дополнительной тепловой энергии, необходимой для поддержания комфортных условий. Образец № 1 испытывался в комнате площадью 28 м2 с базовым центральным отоплением. Система отопления отрегулирована на поддержание температуры в помещении 19оС, градиент температуры по высоте от уровня пола до уровня потолка составляет 0,5оС/м, градиент температуры по помещению не превышал значения 1оС.
Температура фиксировалась термопарами хро-мель-алюмель, регистрировалась универсальным измерителем ОВЕН ТРМ 138. Дополнительные показания снимались пирометром «Optris MS» и прибором измерения скорости воздушного потока «Testo 410-1». Испытания систематизированы и представлены в виде графиков на рис. 1.
Из графиков на рис. 1 видно, что термостат данного отопительного прибора обеспечивает периодический цикл изменения температурного режима и скорость воздушного потока в контрольной точке измерения (на высоте 0,5 м над отопительным прибором) меняется от 0,3 до 0,8 м/с. При средней установившейся температуре в комнате +23оС градиент температуры по высоте составил 1,5оС/м, градиент температуры по площади помещения (без учета территории рядом с прибором в радиусе 1,0 м) составил 5оС. Стабильные температурные параметры по площади помещения установились в течение 3 часов. Температура площади потолка в радиусе 1 м над испытуемым образцом превысила среднее значение на 2оС.
Образец № 2 испытывался в комнате площадью 12 м2 с базовым центральным отоплением. Система отопления отрегулирована на поддержание температуры в помещении 19оС, градиент температуры по высоте от уровня пола до уровня потолка составляет 0,5оС/м, градиент температуры по помещению не превышал значения 1оС. На рис. 2 представлены графики испытаний.
Из графиков на рис. 2 видно, что так же, как и в образце № 1, термостат прибора обеспечивает двойной периодический цикл изменения температурных режимов, градиент температуры между верхней и нижней частью значительно меньше, чем в образце №1. Измерение скорости воздушного потока: в контрольной точке (0,5 м над прибором) составляла 0,3 м/сек и практически не менялась в течение всего эксперимента. При средней установившейся температуре в комнате +23оС градиент температуры по высоте не изменился и составил 0,5оС/м, градиент температуры по площади помещения (без учета территории рядом с прибором в радиусе 1,0 м) составил 2оС. Стабильные температурные параметры по площади помещения установились в течение 3 часов. Температура площади потолка в радиусе 1 м над испытуемым образцом превысила среднее значение на 1оС.
Из проведенных экспериментов видно, что конструктивные изменения, которые снизили себестоимость приборов, привели к серьезным ухудшениям характеристик. По характеру нагрева помещения данные приборы равноценны обогревателям конвективного действия, особенно в образце № 1, где градиент температуры между нижней и верхней частью составлял 400С, причем нижняя часть нагревалась до температуры 140оС.
Исследование данных помещений с системой центрального отопления показало, что существенных изменений условий комфортного пребывания при температуре 23оС не происходит. Так как исследуемые образцы были снабжены однотипными регулирующими устройствами, это вызвало нестационарный режим работы всей системы и, как следствие, перерасход тепловой энергии. Для управления работой обогревателей, причем не только масленых, применяют электромеханические регуляторы. Альтернативным решением, которое существенно улучшает характеристики данных типов приборов, является использование электронных регуляторов, что существенно удорожает изделия. Другим альтернативным решением является применение полупроводниковых нагревательных элементов, которые обладают свойством саморегуляции. Для исследования нами была изго-
товлена радиаторная панель из сплава алюминия, на поверхность которой методом сеткотрафаретной печати был изготовлен нагревательный элемент. Свойства, которыми обладает полупроводниковый нагревательный элемент, представлены на рис. 3.
Из графика на рис. 3 видно, что при температуре выше 70оС сопротивление нагревательного элемента увеличивается, соответственно уменьшается выделяемая мощность. При таких характеристиках нагревательного элемента возникает режим саморегуляции и отпадает потребность в использовании сложных регулирующих устройств. Испытание в качестве дополнительного источника тепловой энергии показало, что существенных изменений условий комфортного пребывания при достижении температуры 23оС не происходит, что указывает на преимущество полупроводникового нагревательного элемента над традиционными.
На рис. 4 представлены сравнительные графики распределения температурных полей по поверхности пола на расстоянии от 0 до 1 м от испытуемых приборов, нагревательный прибор находился на высоте 0,06 м от поверхности пола. Из графиков видно, что радиаторная панель с полупроводниковым нагревательным элементом по характеру нагрева совпадает с системой водяного отопления, разница в 200 мм непосредственно под прибором.
Из представленных результатов исследований видно, что радиаторные (масляные) обогреватели не соответствуют параметрам, которые заявляют производители. Параметры микроклимата существенно отличаются от параметров, создаваемых центральной системой отопления с чугунными батареями. Тот факт, что это основной параметр, который создавали радиаторные (масленые) радиаторы «первого поколе-
ния», давал им преимущество перед другими видами электрического обогрева. Другие преимущества, такие как отсутствие шума, низкие конвекционные потоки, «не сушат воздух» и «не сжигают кислород» в помещении, безопасная температура корпуса, исключающая ожоги при случайном прикосновении, давно присущи другим видам отопления. Модернизация конструкции, которая исходила только из коммерческих целей без учета требований потребителей, привела к тому, что на рынке отопительного оборудования исчез целый класс приборов со свойствами, которые востребованы широким кругом потребителей.
Альтернативным решением по увеличению эксплуатационных параметров радиаторных обогревателей и удовлетворению спроса потребителей является широкое внедрение нового класса нагревательных полупроводниковых элементов.
1. Юринева В.Н., Лебедева П.Д. Теплотехнический справочник. 2-е изд., перераб. Т. 1. М.: «Энергия», 1975.
2. Богословский В.Н.Тепловой режим здания. М.: Стройиз-дат, 1980. 295 с.
3. Шелехов И.Ю., Мартынова Т.Н., Гладкий Г.Ю. Стационарное отопление с толстопленочным нагревательным элементом: материалы региональной науч.-практ. конф., посвященной 50-летию аспирантуры ИрГСХА. Иркутск, 2003.
Библиографический список
4. Шелехов И.Ю., Степанов В.С., Гладкий Г.Ю. Отопительный прибор: патент Рос. Федерация. №41121; от 05.05.2004.
5. Способ изготовления толстопленочного резистивного нагревателя: пат. Рос. Федерация.
№ 2011103148/07(004326); от 28.01.2011.
6. Решение о выдаче патента на полезную модель по заявке № 2011110667\06(015659) нагревательный элемент.
