URL-адрес сайта WordPress настроен неправильно. Проверьте настройки виджета.

КАК СКОНСТРУИРОВАТЬ И РАССЧИТАТЬ НАПОЛЬНОЕ ОТОПЛЕНИЕ


В. Покотилов, к. т. н.

Устройство систем водяного напольного
отопления выполняют следующим образом. На ровное основание пола (черный
пол) укладывают гидро- и теплоизолирующий слои, а сверху – трубы для
подачи горячей воды. Их заливают бетонной стяжкой с пластификатором,
поверх которой настилают покрытие чистого пола (рис.1) – керамическую плитку, синтетические рулонные материалы, ковер и др.

Трубы укладывают в виде змеевика той или
иной конфигурации. Необходимые параметры системы определяют на
основании теплотехнических расчетов, а температуру регулируют с помощью
автоматических электронных регуляторов или термостатов прямого действия,
получающих команды от датчиков температуры воды или воздуха в
помещении.

Подводящие и отводящие трубы контуров и
вся арматура выводятся в распределительный шкаф. Для водообогреваемых
полов применяются, в частности, металлополимерные трубы типоразмеров
16×2, 18×2, 20×2 мм.

Различают два способа укладки труб в греющем контуре (рис. 2,а,б):
зигзагообразный и с двойной проводкой, который отличается более
равномерным распределением температуры на поверхности пола. Вблизи
наружных стен помещений в зонах максимальных теплопотерь целесообразно
либо уменьшать шаг укладки труб, либо применять отдельный греющий контур
(рис. 2,в,г).

Расстояние между соседними трубами
греющего контура (шаг укладки) следует принимать равным от 0,10 до 0,35
м. Расстояние от наружных стен до труб греющего контура должно быть
равно шагу укладки труб.

В соответствии с действующими
нормативами, среднюю температуру поверхности пола для помещений с
постоянным пребыванием людей следует принимать не выше 26 °C; с
временным пре6ыванием людей и для обходных дорожек крытых плавательных
бассейнов – не выше 31 °C; для детских дошкольных учреждений – не выше
23 °С.

Рекомендуемые температуры теплоносителя на входе и выходе контуров «теплого пола» составляют 55/45; 50/40; 45/35; 40/30 °С.

В контуре допускается потеря давления до
20 кПа. Поэтому общую длину труб контура следует принимать не более 100
м, а одним контуром обогревают, как правило, не более 20–40 м2 площади пола с максимальным размером стороны 8 м.

Для отопления больших помещений используют несколько контуров.

Рассмотрим основные принципы и последовательность теплового и гидравлического расчета систем напольного отопления.

Ввиду большой тепловой инерционности
напольного отопления и связанного с этим значительного запаздывания в
регулировании температуры воздуха в помещении, рекомендуем применять
напольное отопление комплексно с конвективным, разделяя между ними
тепловую нагрузку помещения.

Удельная теплоотдача напольного
отопления зависит от материала покрытия пола. Поэтому для каждого вида
покрытия пола, в частности, покрытого керамической плиткой,
синтетическим материалом, паркетом или ковром, разработаны специальные
расчетные номограммы*.

Для работы с номограммами необходимо
определить расчетную среднюю разность температур теплоносителя и
температуры воздуха в помещении:

Δtср = [(tг + tо)/2] – tр, °С,          (1)

где tг, tо – соответственно температуры воды на входе и выходе из контура напольного отопления; tр – расчетная температура воздуха в помещении.

Тепловой поток контура напольного отопления определится из выражения:

Q = qFt, Вт          (2)

(q – удельная теплоотдача контура, определяемая по номограмме, Вт/м2; Ft – площадь, занимаемая контуром напольного отопления, м2).

Расход теплоносителя G в расчетном контуре напольного отопления следует определять по формуле:

G = 3,6 • Qt /(c • Δt) или G = 0,86 • Qt t, кг/ч          (3)

(с – удельная теплоемкость воды, равная 4,2 кДж/(кг•°С); Δt – расчетная разность температуры теплоносителя в прямой и обратной линиях, °С).

Длина трубопровода контура L определяется по формуле:

L = Ft/b          (4)

(b – шаг укладки трубопроводов контура напольного отопления, м).

Гидравлическое сопротивление контура ΔPt, определяется следующим образом:

ΔPt = 1,3 • LR, Па,          (5)

где R – удельная потеря давления на трение в трубе, применяемой для напольного отопления, Па/м.

Приведенные формулы применяются совместно при разных вариантах расчетов контуров напольного отопления.

Отметим: предусмотреть универсальную
методику расчета напольного отопления невозможно – встречаются самые
разные сочетания контуров, напольных покрытий, решений по автоматизации,
комбинации «теплого пола» с другими видами обогрева. Ниже представлен
вариант совместного расчета всех контуров единой системы напольного
отопления жилого дома. В рассматриваемом примере показана рекомендуемая
последовательность расчета параметров теплоносителя, теплового и
гидравлического совместного расчета всех контуров системы напольного
отопления жилого дома.

Пример. Требуется рассчитать
систему напольного отопления для четырех помещений индивидуального
жилого дома (исходные данные приведены в табл. 1). Расчетная температура воздуха в помещениях tр составляет 20 °С.

В соответствии с нормативами принимаем максимальную расчетную температуру поверхности пола в помещениях 26 °C.

Далее необходимо выбрать расчетные
температуры теплоносителя. Для этого следует рассмотреть контур в
помещении с наиболее теплопроводным покрытием пола. В нашем случае – это
контуры «А» и «Б». Из них выбираем контур с максимальной удельной
теплоотдачей q (определяется делением значения расчетных теплопотерь Q4 на площадь пола Ft). Значение q наиболее велико для контура «А» и составляет 98,1 Вт/м2 (для контура «Б» – 50,8 Вт/м2).

На рис. 3 графически показана последовательность решения задачи для контура «А».

1. По номограмме для
определения удельной теплоотдачи «теплого пола» с керамическим покрытием
находим требуемую температуру пола, при которой обеспечивается
теплоотдача 98,1 Вт/м2: полученное значение – 28,8 °С – оказалось намного выше допустимых 26 °С.

2. Для заданной температуры пола 26 °С определяем, приняв шаг укладки трубы b равным 0,3 м, значения средней разности температур Δtср – 19,5 °С – и удельной теплоотдачи поверхности пола q – 68 Вт/м2.

3. Находим требуемую среднюю расчетную температуру теплоносителя:

tср = (tг + tо)/2 = Δtср + tр = 19,5+20 = 39,5 °С.

Таким образом, температура теплоносителя в контурах проектируемой системы должна быть 45/35 °С.

Уточняем расчетное значение средней разности температур:

Δtср = [(tг + tо)/2] – tр = [(45+35)/2] – 20 = 20 °С.

4. По формуле (2) определяем расчетную теплоотдачу контура «А»:

Q = q • Ft = 68 • 32 = 2176 Вт.

Вывод: в помещении № 1 требуется дополнительно предусмотреть конвективное отопление с тепловой нагрузкой:

Q1 = Q4Q = 3140 – 2176 = 964 Вт.

Расчеты контура «Б» выполняем также с помощью номограммы для пола с керамическим покрытием (рис. 4). Получается, что при заданном значении Δtср 20 °С и удельной теплоотдаче 50,8 Вт/м2 шаг укладки b
должен быть более 0,35 м, что нежелательно. Приняв шаг укладки равным
0,35 м, получаем новое значение удельной теплоотдачи – 60 Вт/м2. После этого остается подкорректировать в меньшую сторону требуемую площадь контура напольного отопления:

Ft = Q/q = 660/60 = 11 м2.

Расчет контура «В» выполняем с помощью номограммы для пола с ковровым покрытием (рис. 5).

1. Находим требуемую расчетную удельную теплоотдачу q:

1450/12 = 120,8 Вт/м2.

При таком значении удельной теплоотдачи
температура поверхности пола будет значительно выше допустимых 26 °С.
Определим максимально возможную удельную теплоотдачу, принимая
температуру поверхности пола 26 °С и рассчитанное ранее значение Δtср (20 °С). При этих условиях максимально возможное значение удельной теплоотдачи соответствует минимальному шагу укладки b в 0,10 м и составляет 67 Вт/м2.

2. По формуле (2) определяем расчетную теплоотдачу контура:

Q = qFt = 67 • 12 = 804 Вт.

Результат: в помещении № 3 требуется дополнительно конвективное отопление с тепловой нагрузкой:

Q1 = Q4Q = 1450 – 804 = 646 Вт.

Произведя такие же действия для контура «Г» (рис. 5), получим следующие результаты: при максимально допустимой температуре поверхности пола 26 °С, средней разности температур Δtср, равной 20 °С, и шаге укладки b в 0,10 м, удельная теплоотдача напольного отопления в помещении № 4 составляет 67 Вт/м2. Расчетная теплоотдача контура равна 1072 Вт.

Вывод: для полного покрытия тепловых
потерь помещения (2310 Вт) необходимо дополнительное радиаторное
отопление мощностью 1238 Вт.

Результаты теплового расчета контуров объекта сведены в табл. 2. Используя эти данные, произведем гидравлический расчет контуров.

1. Выполним предварительный расчет необходимой длины трубопроводов L по
формуле (4). Длина контура «А» без трубопроводов для подключения к
распределителю составляет 107, «Б» – 29, «В» – 120, «Г» – 160 м.

2. По формуле (3) определим расчетный расход теплоносителя G через каждый контур и получим следующие значения: для контура «А» – 187, «Б» – 57, «В» – 70, «Г» – 92 кг/ч.

3. Зная расход
теплоносители и диаметр трубы контура (в нашем случае выбрана
металлополимерная труба 16×2 мм), можно по специальной номограмме*
определить удельные потери давления на трение R: 250 («А»); 33 («Б»); 47 («В»); 75 («Г») Па/м.

4. По формуле (5) рассчитывается гидравлическое сопротивление контуров ΔPt : 34775 («А»); 1244 («Б»); 7332 («В»); 15600 («Г») Па.

5. Полученные значения
показывают, что контур «А» необходимо разделить на два контура ввиду его
высокого гидравлического сопротивления, а контур «Г» из-за большой
длины трубопровода также следует разделить на два контура,
соответственно в два раза уменьшив характеристики каждого из них.

6. Для новых контуров определяют удельные потери давления (по номограмме) и гидравлическое сопротивление – по формуле (5).

Результаты окончательного теплового и гидравлического расчета сводим в табл. 3.

В настоящем примере расчета не учтена
длина подводящих трубопроводов между контурами и распределителем. Длина
этих труб определяется из реальной планировочной структуры помещений и
прибавляется к расчетной длине труб контура напольного отопления.

Статья напечатана в журнале «Аква-Терм» #2(42) 2008

*Подготовлено по книге В.В. Покотилова
«Пособие по расчету систем отопления», выпущенной в 2006 г. компанией
Herz Armaturen. Упоминаемые номограммы можно найти в приложениях к этому
изданию.

Реклама


Добавить комментарий

Please log in using one of these methods to post your comment:

Логотип WordPress.com

Для комментария используется ваша учётная запись WordPress.com. Выход / Изменить )

Фотография Twitter

Для комментария используется ваша учётная запись Twitter. Выход / Изменить )

Фотография Facebook

Для комментария используется ваша учётная запись Facebook. Выход / Изменить )

Google+ photo

Для комментария используется ваша учётная запись Google+. Выход / Изменить )

Connecting to %s