8 812 123 45 67
Моделирование обогрева летних веранд ресторанов и кафе

Открытие летних веранд ресторанов способствует увеличению количества посадочных мест и привлекательности со стороны клиентов в летний период. В условиях ограничительных мер в связи с эпидемией коронавируса это также возможность продолжать работу, избегая вынужденных простоев. На большей части территории России летний сезон, к сожалению, короткий и не всегда достаточно тёплый, в связи с этим экономический эффект от организации открытых веранд оказывается недостаточно велик, а сами веранды зачастую не пользуются большой популярностью из-за погодных условий. Использование различных типов обогревателей для создания комфортных условий для посетителей и продления сезона работы открытых веранд – достаточно распространённый способ решения этих проблем.

В летних верандах в основном используются инфракрасные обогреватели, работающие от топлива (газа или керосина) или электричества. Встречаются и другие виды отопления, однако ИК обогреватели обладают преимуществами, которые делают их лучшим решением для обогрева открытых помещений. Инфракрасное излучение обладает волновыми свойствами, поэтому не подвержено воздействию ветра. Воздух на практике можно считать оптически прозрачной средой, в связи с чем он не нагревается от инфракрасного излучения – нагреваются только объекты, находящиеся в зоне действия обогревателя. Работа инфракрасных обогревателей полностью или практически полностью бесшумна в сравнении, например, с тепловыми пушками, а также в отличие от них не воздействует на людей потоком воздуха.

При подборе и размещении обогревательного оборудования рестораны руководствуются инструкциями, доступными в интернете либо предоставляемыми самими производителями обогревателей, или методиками расчетов, применяемыми дистрибьюторами оборудования. Если определить расположение обогревателей, обеспечивающее охват нужной области помещения, таким образом вполне возможно, то оценить, достаточной ли мощностью обладает выбранный обогреватель для обеспечения комфортного пребывания людей на веранде или террасе при тех или иных условиях, практически невозможно.

Подход к моделированию ИК обогревателей

Инженерами АО «ЦИФРА» применяются наукоёмкие методы вычислительной аэродинамики, которые позволяют моделировать описываемые законами физики процессы течения воздуха и теплообмена, включая теплообмен излучением, происходящие на открытых верандах и террасах с высокой точностью и дающие достоверные результаты.

Моделирование работы обогревателей в помещении веранды позволяет оценить охват пространства излучением. По распределению теплового потока излучения на полу можно судить о расположении наиболее сильно обогреваемых областей и зон, нагрев которых мал и недостаточен. На основе этого производятся изменения размещения столов, расположения и наклона обогревателей. При этом полученных данных категорически не хватает для того, чтобы заключить, будет ли в таких условиях человеку комфортно. Включение в расчёт модели человека позволяет связать величину общего теплового потока с поверхности тела, который состоит из конвективной составляющей – охлаждения человека на воздухе, и излучательной, соответствующей нагреву от обогревателей, с реальными ощущениями человеком тепла и холода. Для этого в модели на основе нормативных документов задаётся теплоизоляция одежды человека, рассчитанной на определенные погодные условия, а также фактические погодные условия, принимаемые в расчёте. 

Рассмотрим в качестве примера открытую летнюю веранду кафе.

Для обогрева людей в осенне-летний период под потолком устанавливаются инфракрасные обогреватели. 

Так, если принять, что температура воздуха на улице 0 градусов по Цельсию, ветер отсутствует, а мощность обогревателя 4,5 кВт, то человек в костюме, одетый на +15 ℃, сможет пробыть на веранде в комфорте (без ощущения прохлады) на протяжении 21 минуты.

Если предположить, что в этих условиях на улице дует ветер со скоростью 3 м/с, то комфортное время пребывания человека на веранде снижается до 10 минут. Ветер значительно увеличивает конвективный теплообмен с воздухом, проще говоря – на ветру человек гораздо быстрее замерзает. Как уже было сказано раньше, инфракрасное излучение не подвержено воздействию ветра, а также практически не нагревает воздух, т.е. вся тепловая энергия излучения без потерь передаётся объектам, находящимся в зоне действия обогревателя. При этом, однако, источником излучения является нагревательный элемент, имеющий высокую температуру, и при взаимодействии с воздухом он отдаёт часть тепловой энергии путём конвективного теплообмена, тем большую, чем сильнее ветер. Инженеры АО «ЦИФРА» проводят специальное исследование влияния ветра на работу обогревателей с целью определить потери тепловой энергии на конвекцию, учитывая конструкцию веранды или террасы, где установлены обогреватели, конструкцию самих обогревателей, характерные для места направления и скорости ветра. По результатам исследования предлагаются способы снижения потерь: изменение расположения и наклон обогревателей, конструктивные решения (ветрозащитные элементы для самих обогревателей или помещения в целом). Так, в рассматриваемом примере исследование показало, что никак не защищенный от ветра обогреватель при потолочной установке и скорости ветра 3 м/с теряет до трети тепловой мощности из-за конвективного теплообмена нагревательных элементов с воздухом. В связи с этим крайне важно предусмотреть защиту от ветра для обогревателей, а также для людей, т.е. всей веранды в целом.

Опыт и компетенции

Подход к задачам обогрева людей с помощью инфракрасных обогревателей, разработанный инженерами АО «ЦИФРА», позволяет:

  • разработать эффективное решение для обогрева людей на веранде или террасе, обеспечивая заданные показатели по продолжительности комфортного пребывания людей на месте, равномерности обогрева площади помещения и поверхности тела людей (так, существуют нормы, определяющие максимально допустимый тепловой поток излучения на голову человека, поэтому лучше всего организовать равномерный обогрев человека с разных сторон);
  • оптимизировать существующее решение – повысить эффективность работы оборудования и комфортность нахождения в помещении с помощью ветрозащитных мер, снизить необходимую мощность обогревателей в работе или повысить тепловой эффект за счёт изменения расстановки и положения обогревателей; предложить меры по улучшению существующего решения подбором нового оборудования.

Инженерами АО «ЦИФРА» также выполнен проект по подбору инфракрасных обогревателей для обеспечения тепловой комфортности людей, находящихся под козырьком главного входа в отель, в холодное время года. В проекте выбрана модель обогревателя, а в результате многовариантных расчётов определена оптимальная расстановка обогревателей под потолком козырька, позволяющая обеспечить максимально продолжительное время комфортного пребывания людей под козырьком в наиболее суровых зимних климатических условиях. 

Подводя итог, исследование летней веранды или террасы методом вычислительной аэродинамики с использованием описанной выше расчётной модели позволяет оценить эффективность обогрева с точки зрения комфортности находящихся там людей, достижение которой и является целью применения обогревателей. На основе расчётов выполняется оптимизация расстановки, количества и мощности отопительного оборудования, а также эффективности его работы с помощью защиты от ветра на основе различных целевых показателей и требований заказчиков.

 

вернуться к списку новостей
Рассчитать стоимость онлайн
Сообщите основную информацию о вашей задаче, ответьте на несколько вопросов и мгновенно получите оценку трудоемкости актуальной для вас инженерной задачи.
Узнать цену
Связанные новости
12 октября 2022

Отзывы стажеров 2021-2022

Продолжаем публиковать отзывы молодых специалистов, прошедших полный курс стажировки и стали сотрудниками компании.
Новости
5 октября 2022

АО «ЦИФРА» объявляет набор в программу стажировки молодых инженеров

Отличная новость: мы открываем осенний набор в программу стажировки молодых инженеров. Стать участниками стажировки смогут студенты технических специальностей, обучающиеся в вузах Санкт-Петербурга: СПбПУ Петра Великого, БГТУ «Военмех» им. Д. Ф. Устинова, СПбГУ, СПбГМТУ, Университет ИТМО. На стажировку принимаются студенты старших курсов: от четвертого и выше. Дата окончания приема заявок — 31 октября 2022 года.
Новости
Связанные публикации в блоге
19 июля 2022

Численное моделирование процессов горения твердого ракетного топлива

В ракетно-космической отрасли наибольшее распространение получили двигатели на жидком и твёрдом ракетном топливе. Среди преимуществ твердотопливных ракетных двигателей можно отметить как длительный срок хранения топлива, так и относительную простоту конструкции и дешевизну самих двигателей, что обуславливает их широкое применение в этой отрасли. Одним из важнейших процессов в камере сгорания ракетного двигателя является процесс горения твёрдого топлива, так как он определяет газоприход в двигателе и, следовательно, его секундный массовый расход и развиваемую тягу.
Блог
18 июня 2022

Численное моделирование аэродинамики тягача с прицепом

Сегодняшняя потребность в увеличении эффективности эксплуатации транспортных средств является одной из самых сложных проблем автомобильной промышленности. В условиях тренда на повышение стоимости топлива и направленности промышленности в сторону экологически чистых технологий данная проблема приобретает все большую актуальность. В особой степени это относится к грузовым транспортировщикам, в качестве которых обычно используются тягачи с прицепами с существенным аэродинамическим сопротивлением, что обусловлено их большими габаритами, наличием в конструкции плохообтекаемых элементов и относительно высокой скоростью движения. В совокупности с большой длительностью и интенсивностью эксплуатации грузовых транспортировщиков, даже малейшее сокращение расхода топлива за счёт улучшения аэродинамики приводит к существенному уменьшению эксплуатационных расходов на транспортное средство и улучшению его рентабельности.
Блог
Связанные вебинары
23 декабря 2020

Повышение эффективности процессов промышленной газоочистки с использованием численного моделирования

На вебинаре рассмотрим численное моделирование современных газоочистных установок.
Вебинары
5 мая 2020

Численное моделирование железобетонных конструкций при действии статических и экстремальных динамических нагрузок

На данном вебинаре вы сможете получить новые знания и опыт в области численного решения задач нелинейного деформирования железобетонных конструкций с использованием программных комплексов конечно-элементного анализа Ansys Mechanical и Ansys/LS-DYNA.
Вебинары
Сделайте заказ
Изменить файл
Поля, отмеченные звездочкой (*) обязательны для заполнения.
Успешно отправлено! Наш специалист свяжется с Вами в ближайшее время!