Приложение 4. Расчет напольного отопления

Теплотехнические расчеты

В ходе теплотехнического расчета теплого пола обычно решается одна из следующих задач:

а) определение требуемой средней температуры теплоносителя по известному удельному тепловому потоку, полученному в результате расчета теплопотребности помещения;

б) определение удельного теплового потока от теплого пола при известной средней температуре теплоносителя.

Как правило, при полном напольном отоплении (без использования радиаторного отопления), определяется помещение с наибольшими удельными теплопотерями. Для этого помещения производится расчет по схеме «а», то есть определяется требуемая средняя температура теплоносителя. Для остальных помещений, эта температура принимается в качестве заданной величины, и дальнейшие расчеты ведутся по схеме «в».

В обоих случаях определяющим критерием расчета является температура поверхности пола, которая не должна превышать нормативных величин (см. таблицу 1).

Следует отметить, что по западным нормативам температура поверхности пола допускается более высокой, чем по российским нормам, что следует учитывать при использовании импортных расчетных программ.

Методик теплотехнического расчета теплых полов существует несколько. В каждой из методик заложен ряд допущений и ограничений, которые также не следует забывать при проектировании.

Таблица 1. Допустимые температуры поверхности пола

Приложение 4. Расчет напольного отопления

Метод коэффициентов

Метод основан на применении поправочных коэффициентов к известным, экспериментально установленным, удельным тепловым потокам от эталонного теплого пола при различных температурных напорах (см. таблицу 2).

q = ?t1KтрKпп Kb KcKD,

где: q – удельный тепловой поток, Вт/м2;

?t – логарифмическая разность между температурой теплоносителя и температурой воздуха в помещении, °С;

Ктр– приведенный коэффициент теплопередачи стенки трубы, Вт/м2К;

Кпп– коэффициент, зависящий от термического сопротивления покрытия пола;

Кb – коэффициент шага укладки труб;

Кс – коэффициент толщины стяжки над трубой;

KD – коэффициент, учитывающий наружный диаметр труб.

Логарифмическая разность температур:

Приложение 4. Расчет напольного отопления

где: t1 и t2 – температуры соответственно прямого и обратного теплоносителя, °С;

tв – расчетная температура воздуха в помещении, °С.

Таблица 2. Характеристики эталонного теплого пола

Коэффициент теплопередачи стенки трубы:

Коэффициент теплопередачи стенки трубы:

Приложение 4. Расчет напольного отопления

где: K0 – коэффициент теплопередачи эталонной трубы – 6,7 Вт/м2 К;

b – шаг труб, м;

? – толщина стенки трубы, м;

?0 – толщина стенки эталонной трубы, – 0,002 м;

D – наружный диаметр трубы, м;

D0 – наружный диаметр эталонной трубы, – 0,016 м;

?ст – коэффициент теплопроводности стенки трубы, Вт/ м К;

?ст0 – коэффициент теплопроводности стенки эталонной трубы, – 0,35 Вт/ м К.

Коэффициент влияния термического сопротивления покрытия пола:

Приложение 4. Расчет напольного отопления

где: ?n – коэффициент теплоотдачи поверхности пола, – 10,8 Вт/м2 К;

?c0 – толщина эталонной стяжки, – 0,045 м;

?с – коэффициент теплопроводности стяжки, Вт/ м К;

?c0 – коэффициент теплопроводности эталонной стяжки, – 1,00 Вт/м К;

Rпп – термические сопротивления слоев покрытия пола (выше стяжки), м2 К/Вт.

Коэффициент шага укладки труб:

Приложение 4. Расчет напольного отопления

Коэффициент толщины стяжки определяется по формуле:

Приложение 4. Расчет напольного отопления
,

где: ?с – толщина стяжки над трубой, м;

С – коэффициент, определяемый по таблице 3.

Таблица 3. Значение коэффициента С

Коэффициент, учитывающий наружный диаметр труб:

Коэффициент, учитывающий наружный диаметр труб:

KD = CD250D?5,

где: D – наружный диаметр трубы, м;

CD – коэффициент, принимаемый по таблице 4.

К недостаткам этой методики можно отнести следующие принятые в ней допущения:

• коэффициент теплоотдачи поверхности пола принят постоянным (10,8 Вт/м2 К). В действительности, этот коэффициент является функцией от целого ряда величин (температуры поверхности пола, температур поверхностей окружающих конструкций и скорости движения воздуха у поверхности пола);

• метод коэффициентов может применяться при шаге труб не более 375 мм, толщине стяжки не более 45 мм, термических сопротивлениях покрытия пола не более 0,15 м2 К/Вт, наружных диаметрах труб не более 20 мм.

Таблица 4. Значения коэффициентов CD

Приложение 4. Расчет напольного отопления

Аналитический метод

В основе метода заложена формула определения удельного теплового потока, как функции от температуры поверхности пола (DIN 4725), которая выведена на основе решения частной задачи Форхгеймера (тепловой поток от линейного источника в полуограниченном массиве):

qв = 8,92(tn?tв)1,1,

где: qв – удельный тепловой поток по направлению «вверх», Вт/м2;

tn – температура поверхности пола,°С;

tв – температура воздуха в помещении,°С.

Если условно вырезать из теплого пола полосу шириной равной шагу труб (рисунок 1), то можно предположить, что тепловой поток одной трубы распределяется только внутри этой зоны.

Теплопередачу через боковые грани зоны можно принять нулевой, учитывая, что количество тепла, отданное в соседнюю зону, равно количеству тепла, поступившего из соседней зоны.

Можно также допустить, что отношение поверхности трубы, передающей тепло по направлению вверх к поверхности трубы, передающей тепло по направлению вниз, равно отношению соответствующих тепловых потоков («вверх» / «вниз»).

Рисунок 1

Приложение 4. Расчет напольного отопления

Средняя требуемая температура теплоносителя определяется из формулы:

t = tв + qвRnв + qвbRnpmp (1 + a),

где: t – средняя температура теплоносителя,°С;

b – шаг труб (м);

Приведенное сопротивление теплопередаче слоев пола над трубой:

Приложение 4. Расчет напольного отопления
 (м2 К/Вт);

Коэффициент теплоотдачи поверхности пола:

?в = 8,92 (tn? tв)0,1 = 7,311qв0,09 (Вт/м К)

Термическое сопротивление слоев пола над трубой:

Приложение 4. Расчет напольного отопления
 (м2 К/Вт)

Приведенное сопротивление теплопередаче слоев пола под трубой:

Приложение 4. Расчет напольного отопления
 (м2 К/Вт)

Термическое сопротивление слоев пола под трубой:

Приложение 4. Расчет напольного отопления
 (м2 К/Вт)

Отношение тепловых потоков «вверх/вниз»:

Приложение 4. Расчет напольного отопления

Приведенное сопротивление теплопередаче стенок трубы (с учетом коэффициента теплоотдачи на внутренней поверхности трубы ?вн, принимаемого 400 Вт м/К.

Приложение 4. Расчет напольного отопления
2 К/Вт)

Для решения обратной задачи (определение удельного теплового потока по заданной средней температуре теплоносителя) методом приближений решается относительно qв уравнение:

Приложение 4. Расчет напольного отопления

Данная методика реализована в программном комплексе Valtec.prg (версии 1.0.0.1 и выше).

Табличный метод

Является наиболее практичным с точки зрения проектировщика. По заданным конкретным данным на основании ранее изложенных методик составляются пользовательские расчетные таблицы. Ниже приводятся табличные примеры для металлопластиковых труб Valtec 16х2,0.

Тепловой поток от труб теплого пола (потери тепла в нижнем направлении не превышают 10 %) Покрытие пола – плитка керамическая (? = 1,00 Вт/м °С) толщиной 12 мм. Коэффициент теплопроводности стяжки -0,93 Вт/м °С. Толщина стяжки – «в» от верха трубы.

Приложение 4. Расчет напольного отопления

Покрытие пола – ковролин (? = 0,07 Вт/м °С) толщиной 5 мм. Коэффициент теплопроводности стяжки -0,93 Вт/м °С. Толщина стяжки – «в» от верха трубы.

Приложение 4. Расчет напольного отопления

Покрытие пола – паркет (? = 0,2 Вт/м °С) толщиной 15 мм по фанере (? = 0,18 Вт/м °С) толщиной 12 мм. Коэффициент теплопроводности стяжки – 0,93 Вт/м °С. Толщина стяжки – «в» от верха трубы.

Приложение 4. Расчет напольного отопления

Похожие книги из библиотеки

Современные теплицы и парники

В настоящем издании представлены самые полные сведения о том, как собственными руками возвести на своем участке теплицу или парник. Кроме того, в ней содержатся современные подходы к выращиванию садовых, огородных и цветочных культур, требования к почве, удобрениям и многое другое.

Строим дом от фундамента до кровли

Что может быть лучше собственного просторного дома с большим и ухоженным приусадебным участком?! Данная книга поможет как начинающим, так и уже опытным мастерам самостоятельно возвести жилище, которое будет удивлять окружающих красотой, своеобразием и, безусловно, прочностью. Построить дом — это не табурет сколотить! Здесь, прежде чем за что-то браться, необходимо проштудировать соответствующую литературу или спросить совета у бывалых. Представленная книга является воплощением и того и другого. Она — совокупность тех знаний, которые потребуются мастеру для строительства.

Ремонт и отделка загородного дома

В популярной и доступной форме рассмотрены основные вопросы отделки и ремонта загородных домов и дачных домиков с применением современных и традиционных технологий и материалов. Предложены способы самостоятельного выявления неисправностей и дефектов строительных конструкций. Подробно описаны практические шаги по ремонту основных элементов дома: фундамента, стен, цокольных, межэтажных и чердачных перекрытий, крыши и кровли, деревянных и железобетонных лестниц, межкомнатных перегородок. Рассмотрены наружная и внутренняя отделка, ремонт и замена полов, окон и дверей, возведение и ремонт печей, каминов, дымоходов и дымовых труб и др. Для широкого круга читателей.

Детская комната

Данная книга содержит рекомендации по проведению основных отделочных и ремонтных работ в детской комнате. Особое внимание уделено принципам организации и цветового решения пространства детской комнаты с учетом психофизических особенностей развития ребенка. Книга адресована супружеским парам, ожидающим появления на свет малыша, а также всем, кто интересуется вопросами дизайна и декоративного оформления.