Площадь теплоотдающей поверхности отопительной панели FnaH входит в рассмотренные выше уравнения теплового баланса и в формулу (VIII.22), выведенную для определения средней температуры внутренней поверхности ограждений, не обогреваемых теплоносителем.

Расчеты панельных систем отопления показывают, что доля нагреваемой -части общей поверхности ограждений помещения (Fn^/F0) колеблется от 8 до 20%. По американским данным, относящимся к потолочному лучистому отоплению, рекомендуется принимать нагреваемую часть ограждений в размере 23% в холодной местности, 20% в более теплой и 17% при мягком климате или очень хорошей тепловой изоляции здания.

Площадь отопительной панели, т. е. размеры ее нагревательной поверхности, определяется прежде всего величиной теплопотери помещения. При равных теплопотерях на площадь панели влияет температура ее поверхности.

Температура поверхности бетонной отопительной панели зависит от диаметра d и шага s греющих труб, глубины h их заложения и теплопроводности к бетона, температуры теплоносителя tx и помещения /н, т. е.

Среди этих шести переменных четыре изменяются в сравнительно узких пределах или могут быть заранее определены: диаметр труб (обычно dy=15 и 20 мм), теплопроводность бетона, температура теплоносителя и помещения. Следовательно, для каждого диаметра труб при определенных Я, U и tu температура поверхности отопительной панели зависит от шага и глубины заложения труб. Эта зависимость видна на рис. Ш.6, где дается сопротивление теплопроводности массива бетона при различных s и h.

В массиве бетона вокруг каждой греющей трубы образуется температурное поле, на котором можно построить кривые линии — концентрические (изотерм) и радиальные, показывающие направление тепловых потоков. На рис. VIII.13 на разрезе бетонной отопительной панели 1 с двухсторонней теплоотдачей изображены линии изотерм 3 (сплошные) а тепловых потоков 4 (пунктирные), Линии тепловых потоков начинаются от греющих труб 2 и заканчиваются на поверхности панели.

Температурное поле в массиве панели в стационарных условиях теплопередачи при постоянной температуре теплоносителя рассматривается как двухмерное и описывается дифференциальным уравнением Лап­ласа в частных производных.

Аналитическое решение дифференциального уравнения для построения температурного поля представляет собой сложную задачу. Обычно используют приближенные численные методы решения уравнения Лап­ласа, в том числе метод решения в виде конечных разностей. Этот метод заключается в составлении системы уравнений для определения температуры в заданных точках поверхности (обычно с последовательным приближением).

Изменение сопротивления теплопроводности массива бетона по различным направлениям от греющих труб делает поверхность отопительной панели неизотермич^ой. На рис. VIII.13 показан характер изменения температуры поверхности бетонной панели: наиболее высокая температура т0 наблюдается непосредственно вблизи труб, наиболее низкая температура т^/г — посередине между трубами (на расстоянии s/2 от оси труб).

Коэффициент к зависит от шага и глубины заложения труб в бетон. Для отопительных панелей с шагом труб до 250 мм и глубиной заложения до 40 мм к=0,45, при шаге труб более 250 мм значение коэффициента к уменьшается до 0,33.

В расчетах лучисто-конвективного теплообмена учитывается средняя температура нагревательной поверхности панели, отнесенная к условиям определения теплопотери помещения. Эта средняя температура поверхности панели, являясь расчетной, считается наивысшей температурой греющей поверхности в течение отопительного сезона.

Отвеченное положение достаточно обосновано для потолочных и стеновых отопительных панелей. Однако при напольных панелях, когда может быть продолжительная контактная теплопередача от панели к ступне человека, следует дополнительно контролировать местную температуру поверхности панели непосредственно над греющими трубами.

Предельную среднюю температуру поверхности потолочной отопительной панели вычисляют по формуле (VII 1.2). Чаще всего эта температура в зависимости от высоты помещения с длительным пребыванием людей получается равной при высоте от 2,5 до 2,8 м — 28е, до 3 м — 30°, до 3,4 м —31—33QC. Допустимая температура поверхности панели тем выше, чем больше расстояние от человека до панели и меньше ширина, а также площадь панели.

Допустимая средняя температура поверхности напольной панели зависит от назначения помещения и подвижности человека в нем. В детских и жилых комнатах эта температура не должна превышать 24° (а по оси греющих труб 35°), в производственных помещениях 26°. В помещениях с временным пребыванием людей (вестибюли, вокзалы, лестничные клетки, санитарные узлы) — 30°. В отдельных помещениях, где люди находятся в постоянном движении (закрытые бассейны и т. п.), температура поверхности напольных панелей может быть повышена до 31—34°; при эпизодическом пребывании людей (ангары и т. п.) —до 35° С.

Для стеновых отопительных панелей допустима наиболее высокая температура поверхности. Расчетная температура поверхности низких панелей, расположенных в зоне до 1 м от поверхности пола, принимается по действующим Строительным нормам и правилам от 75 до 95° С, Температура поверхности стеновых панелей в зоне выше 1 м от поверхности пола определяется по формуле (VIII.2), но во всяком случае по гигиеническим соображениям на высоте до 3,5 м не должна превышать 45° С, если помещение предназначено для длительного пребывания людей. Сверх 3,5 м эта температура не нормируется.

Площадь панели, определенная по формуле (VIII.26), называется предварительной не только потому, что вычисляется с использованием приблизительных величин и соотношений, а скорее из-за того, что она обычно несколько отличается от окончательной, которая устанавливается в процессе конструирования панели с учетом конкретных условий размещения, подвода теплоносителя, типизации размеров и тому подобных ограничений. Однако предварительную площадь отопительной панели необходимо знать для проверки условий теплового комфорта в помещении и дальнейшего проектирования.

По поводу размещения отопительной панели в помещении можно добавить к известным уже положениям (см. главы II и III) следующее. В помещении с увеличенной поверхностью остекления целесообразно для уменьшения радиационного охлаждения людей и локализации потока холодного воздуха размещать панель с повышенной температурой поверхности под остеклением или в узкой полосе пола, прилегающей к наружному ограждению.

Если в помещении должна обогреваться только часть пола или потолка, то рекомендуется для приблизительно одинакового облучения людей располагать отопительную панель в виде полосы по периметру помещения. При этом, как уже отмечалось, расчетная температура поверхности панели может быть несколько повышена.

Проверка предельно допустимой температуры поверхности низкой (высота менее 1 м) стеновой отопительной панели не производится, так как принятая температура (75° С) равна нормативной для больниц. При этом учитывается также кратковременность ее действия и экранирующее влияние мебели.