Проектування системи підлогового опалення «Uponor»

Зміст статті:

Види підлог

Наливні бетонні підлоги

У наливних бетонних підлогах, або при так званій «мокрою укладанні», наливна шар розподіляє тепло по поверхні, тим самим забезпечуючи рівномірну температуру поверхні підлоги. Необхідно простежити, щоб у бетоні та особливості навколо труб не було повітряних кишень, оскільки повітря є поганим провідником тепла. Тому важливо провибрировать бетон. Крім того, у продажу є спеціальні добавки для бетону, які допоможуть вирішити цю проблему. Ці добавки не роблять впливу на труби «Uponor».

Існують різні рішення для укладання труб підлогового опалення в бетонні конструкції підлоги, в залежності від конструкції будівлі і конкретної обстановки. Такі рішення використовуються в більшості випадків при укладанні труб в бетонні конструкції підлоги. Існують і інші способи з застосуванням різного виду пристосувань для кріплення труб до бетонування.

Загальні вказівки

  • Труби укладаються згідно зі схемою укладки труб.
  • Мінімальна товщина покриває труби бетону повинна становити 30 мм.
  • Максимальна товщина покриває труби бетону – 70 мм.
  • У більш великих спорудах, де існує ризик механічного пошкодження труб будівельними робітниками або механізмами, петлі після укладання повинні бути негайно покриті бетоном.
  • Сталева арматурна сітка конструкції підлоги забезпечує легке і економічне кріплення труб згідно необхідної схемою.
  • Укладіть арматурну сітку на всю площу підлоги.
  • Максимальна відстань між місцями кріплення до сітки становить 750 мм. На згинах 300 мм.

Укладання трубних петель. Петлі труб, закріплені на арматурної сітці

Сталева арматурна сітка конструкції підлоги забезпечує легке і економічне кріплення труб згідно необхідної схемою.

  • Укладіть арматурну сітку на всю площу підлоги.
  • Максимальна відстань між місцями кріплення до сітки становить 750 мм. На згинах 300 мм.

Примітка: Переконайтеся в тому, що сітка не лежить прямо на теплоізоляції. Сітка зазвичай призначена для армування бетону.

Переріз підлоги з кріпленням труб до металевої сітки

 

Матеріали для покриття підлоги

Структура поверхні підлоги впливає на випромінювання тепла. Матеріал покриття підлоги і його товщина впливають на теплопередачу. Товстий килим від стіни до стіни діє як ізолятор, і тому потрібна більш висока температура води для досягнення такої ж температури на поверхні, як у випадку з більш тонким покриттям. З іншого боку, ізолюючі покриття для підлоги забезпечують більш рівномірну температуру підлоги. Інші матеріали покриття для підлоги, наприклад керамічна плитка, хороші провідники тепла, для яких вимагається більш низька температура води.

Пам'ятайте наступне:

Переконайтеся в тому, що матеріали для покриття підлоги на основі дерева мають відповідне вміст вологи для застосування їх у системі підлогового опалення.

Щодо паркетних підлог «Uponor» рекомендує максимальну температуру підлоги 27°С.

Для того, щоб визначити ступінь впливу матеріалів для покриття на теплопередачу, можна використовувати наступну формулу. Більш високе значення 1/R матеріалу означає, що теплопередача здійснюється більш ефективно.

Коефіцієнт теплопередачі матеріалу

λ – коефіцієнт теплопровідності, Вт/мК

d – товщина, м

Якщо товщина бетонного шару (але вже з керамічною плиткою) над трубами 30 мм, то в розрахунках приймається 1/R=100.


Вимоги до теплоізоляції

 

Теплоізоляція підлоги

Теплоізоляція підлоги рекомендується для зменшення втрат тепла у напрямку вниз. На першому поверсі ці втрати можуть створити проблеми при регулюванні температури в приміщенні. Повинна бути використана якісна теплоізоляція (< 0,04 Вт/мК).

Зменшення втрат тепла у напрямку вниз

Щоб нейтралізувати втрати тепла в системі підлогового опалення по напрямку вниз, товщина теплоізоляції під бетонною плитою на контакті з грунтом повинна бути збільшена на 80 мм. Ця цифра виходить з розрахунків при тепловому навантаженні підлоги 50 Вт/м2. За допомогою розрахунків перевіряється, щоб втрати тепла по напрямку вниз були на рівні 10% від загальної теплової навантаження, що є нормальним для добре теплоізольованого скандинавського однородинного будинку без підлогового опалення. Якщо місцеві норми втрат тепла по напрямку вниз відрізняються, то на теплоізоляцію можуть бути встановлені інші вимоги.

Теплоізоляція, захищає від вологості

Щоб забезпечити прийнятний рівень вологи в бетоні (< 85%), перепад температури через теплоізоляцію під бетонною плитою може становити орієнтовно 4°С. Для дому, розрахункова теплова навантаження статі якого 50 Вт/м2, товщина теплоізоляції під бетонною плитою повинна бути 100 мм.

Не перевищувати певний максимальний рівень вологості в бетоні важливо у випадках, коли бетон покривається килимовим покриттям або паркетом. Якщо рівень відносної вологості перевищує 85%, то це може послужити причиною нездорового внутрішнього клімату.

Щоб перепад температур був не більше 4°С через ізоляцію, товщина теплоізоляції повинна бути збільшена. При ширині будинку, наприклад 20 м, товщина теплоізоляції повинна бути 120 мм.

Великі будинки важче теплоізолювати від підвищеного рівня вологості. В таких випадках рекомендується використовувати бетонні підлоги без покриття або керамічні або натуральні кам'яні матеріали.


Регулювання температури в приміщенні

 

Регулювання температури в приміщенні потрібно для досягнення кращого внутрішнього комфорту. В одному будинку існують різні потреби в теплі, в залежності від зовнішніх чинників (орієнтація будівлі, напрям вітру і т. д.) або внутрішніх факторів (освітлення, відкритий вогонь, час проживання і т. д.).

Підлогове опалення відповідає цими вимогами. Температура в кожному приміщенні може бути відрегульована за допомогою кімнатного термостата. Однак, при плануванні відкритого типу, різні приміщення можна розглядати як одне ціле. В таких випадках «Uponor» рекомендує використовувати тільки один кімнатний термостат для контролю всієї відкритої частини, встановлений в приміщенні з великими тепловтратами. Звичайно, це приміщення з найбільшою кількістю зовнішніх стін або вікон.

Двопозиційне (вкл-викл) регулювання

Корекція температури в системах «Uponor» зазвичай відбувається за принципом двопозиційного регулювання. Наприклад, приймаємо, що температура приміщення трохи нижче, ніж задана кімнатним термостатом. Термостат включає опалення. Застосовуючи принцип вкл-викл, термостат відкриває приплив тепла протягом 5 хвилин. Після цього він закриває приплив незалежно від температури приміщення, якщо температура приміщення все ж нижче заданої, термостат знову включає після 5-хвилинної паузи опалення на наступні 5 хвилин і т. д. Ідея такого принципу регулювання — це максимально рівномірний, наскільки це можливо, підвищення температури підлоги для забезпечення підвищеного ступеня комфорту.

Протягом 5 хвилин, коли термостат відкрито, вода циркулює з великою швидкістю і заповнює контур підлогового опалення повністю новою водою з рівномірною температурою.

Регулювання потоку

Системою підлогового опалення можна також керувати за допомогою регулювання потоку. Більший витрата забезпечує високу тепловіддачу з поверхні підлоги, а низький — навпаки. Однак, це дає нерівномірне температуру поверхні підлоги.

Різні, пов'язані між собою фактори, кліматичних умов і конструкцій будівлі впливають на час реагування системи підлогового опалення.

Час реагування змінюється відповідно до зовнішньої температури. Системи опалення спроектовані таким чином, щоб вони могли впоратися з підтриманням необхідної температури під час найхолодніших місяців року. Однак, системи спроектовані не тільки для роботи протягом цього періоду, а до і після холодного сезону є резерв потужності, завдяки якому скорочується час реагування.

Конструкція будівлі

Теплоізоляція будівлі, коефіцієнт теплопередачі U, впливає на роботу системи підлогового опалення. Якщо конструкції будівлі погано ізольовані, це може призвести до реальних втрат енергії, які можуть вплинути на час реагування. Конструкція підлоги також впливає на час реагування. У будинках з наливними бетонними підлогами, підлога буде накопичувати енергію, сповільнюючи первісне час реагування. У громадських будівлях цей ефект накопичення енергії може бути використаний для економії енергії в нічний час або наприкінці тижня, коли перепад температури припустимо із-за відсутності людей у приміщенні. Систему можна, наприклад, регулювати з допомогою тижневого таймера, запрограмованого на реагування системи. У будинках з дерев'яними підлогами на балках або настеленными підлогами — навпаки, більш короткий час реагування, так як дерево має низьку теплоємність.

 


Конфігурація петлі

 

Є три основних типи конфігурації петлі підлогового опалення. Вибір типу конфігурації залежить від техніки і традицій будівництва в різних країнах.

Взагалі при складанні планів укладання труб необхідно звернути увагу на те, щоб направити подає потік води до зовнішніх стін або іншим потенційно холодним зонам.

На цій стадії необхідно прийняти до уваги такий момент, як запобігання проходження петель через шви розширення, які є в бетонній плиті.

Зниження температури в петлях труби повинно утримуватися на можливо низькому рівні, близько 5°С, щоб уникнути нерівномірної температури підлоги.

Конфігурація А

Конфігурація А забезпечує легкий монтаж труб і більш рівномірний розподіл тепла по поверхні підлоги. Коливання температури на малих площах мінімальні.

Основною перевагою конфігурації А є те, що її легко пристосувати до всіх видів конструкції підлоги. Вона може бути легко перетворена для компенсації тепловтрат шляхом зміни кроку укладання труби.

Конфігурація А

Конфігурація А підходить для більшості систем підлогового опалення в житлових будинках. Рекомендується використання дуже гнучкої труби, такий як «Uponor».

Конфігурація B

Цю конфігурацію характеризує те, що труби подавального та зворотного потоку води на схемі укладання петель спрямовані паралельно один одному.

Конфігурація B, паралельна укладання подаючої і зворотної труб

Конфігурація забезпечує рівномірну середню температуру, але при ній можливі більш високі коливання температури на малих площах. Вона підходить для опалення більш великих площ з підвищеною потребою в теплі, наприклад церкви, ангари або на вулиці, де потрібно танення снігу.

Конфігурація З

Ця конфігурація є, в цілому, варіантом конфігурації, але вона виконується у формі спіралі.

Конфігурація підходить для житлових будинків з підвищеною потребою в теплі. Вона не дуже підходить для установки на конструкціях дерев'яних підлог.

Конфігурація З, труби надходить і зворотної води укладені паралельно спіраллю

Ця конфігурація дозволяє проблему жорсткості деяких труб, через відсутність крутих вигинів.

 


Розмір труби

 

Система «Uponor» рекомендує трубу 20x2,0мм, яка відповідає вимогам більшості систем. Незважаючи на це, можуть бути прийняті до уваги і інші розміри, наприклад, при наявності особливих вимог по тепловіддачі і падіння тиску. Практичні аспекти, такі, як гнучкість труби, також можуть мати значення при визначенні розміру труби.

Різні розміри труби вимагають коректування температури води. Графік 1 показує це відношення у вигляді поправочного коефіцієнта.

Графік 1. Залежність температури води від діаметра труби

Наприклад, якщо замість труби діаметром 20 мм використовується труба діаметром 15 мм, температура води повинна бути підвищено на коефіцієнт 1,02, тобто на 2%. Необхідно пам'ятати, що для підтримання постійного потоку води потрібно також збільшити швидкість потоку, а це в свою чергу веде до збільшення падіння тиску.


Глибина укладання труби

 

Глибина укладання труби знаходиться в прямій залежності від температури води. Графік 3 показує це ставлення.

В системі, де труба покладена на більшій глибині, температура води повинна бути вище.

Незважаючи на це, при більш глибокої укладанні температура підлоги буде більш рівномірною.

У бетоні рекомендована глибина укладання 30-70 мм. Якщо труба встановлена занадто близько до поверхні бетонної плити, температура на поверхні підлоги може бути змінена. З іншого боку, якщо труба встановлена глибоко всередині бетонної плити, частина теплової енергії буде акумулюватися. Така ситуація збільшує час реагування.

Примітки:

В системах, де матеріал над трубою має більш низьку теплопровідність (дерево), труба може бути розташована ближче до поверхні.

Коли труби укладаються в бетон, важливо уникати утворення повітряних порожнин навколо труби, які можуть зменшити передачу тепла в бетоні.

 


Крок укладання труби

 

Виходячи з економічних та технічних аспектів, крок укладки труби (відстань між осями сусідніх труб) 300 мм забезпечує оптимальне проектування та монтаж підлогового опалення. Даний крок укладання широко поширений в системах підлогового опалення в скандинавських країнах.

Графік 2. Залежність температури води від глибини укладання труби

Важливим чинником, визначальним крок укладання труби, є коливання температури на поверхні підлоги. Дослідження показують, що боса стопа людини не може розрізняти коливання температури менш 2°С. Крок труби 300 мм для конфігурації А покладений в бетоні на глибині, як мінімум, 30 мм підтримує температуру в межах, де людська стопа не в змозі визначити будь-яке коливання температури підлоги.

Графік 3. Залежність температури води від кроку укладання труби

Існують три основних змінних величин при проектуванні підлогового опалення: тепловтрати, температура води і крок укладання труби. Вирішальною змінною величиною є, звичайно ж, тепловтрати. Для спрощення проектних розрахунків можна залишити постійної або температуру води, або крок укладання труби.

а) Постійна температура води

Якщо температура води, що подається підтримується постійною, то теоретично різний крок укладання труби буде врівноважувати нерівномірність розподілу температури підлоги. Однак, зміна кроку укладання труби має більше користі при змінних температурах. У будинках з різними конструкціями підлоги, наприклад бетонну підлогу на грунті на першому поверсі і підлогу на дерев'яних балках на другому поверсі, де різниця необхідної температури води між поверхами може бути більше ніж 15°С, важко компенсувати різницю температур тільки зміною кроку укладання труби. Тому системи з постійною температурою води головним чином застосовуються там, де призначення опалювального підлоги другорядне та/або коли подає вода має постійну температуру: наприклад у разі, коли для підлогового опалення застосовуються відпрацьоване тепло або теплові насоси.
Не тільки це є причиною обмеженого застосування, але і технічні незручності укладання труб з різним кроком. Інший недолік очевидний у випадку, якщо покриття підлоги замінюється іншим, наприклад, при заміні керамічних плиток на килим від стіни до стіни: крок укладання залишається тим самим, зменшуючи таким чином тепловіддачу.

б) Постійний крок укладання труби

При постійному крок укладання труби відбувається зміна температури подачі води. Спрощується проектування (креслення тощо) і монтаж.
Монтажник укладає труби з одним і тим же кроком і залишається лише питання подальшої регулювання температури.
Необхідно пам'ятати, що існують обмеження температури води (див. Температура підлоги (вище) і Температура води). У випадках, коли потрібна більш висока температура, необхідно застосувати різний крок укладання труби і різну конфігурацію петлі.
Якщо контур спроектований з кроком укладання труби не 300 мм, температура води повинна бути прийнята інший для досягнення такої ж тепловіддачі (див. графік 3). Наприклад, якщо крок укладання труби складає 400 мм замість 300 мм, необхідно підвищення температури води на 10%. Крок укладання труби 100 мм навпаки вимагатиме зменшення температури води на 10%. Однак, зверніть увагу на те, що при цьому знадобиться більша кількість труб для покриття однієї і тієї ж площі, і, відповідно, збільшиться вартість системи.


Сили при подовженні і усадці

 

Теплове розширення

В системі підлогового опалення, де використовуються труби 20x2,0 мм і 25x2,3 мм, сили теплового розширення незначні. Подовження і розширення труб не може відбуватися, коли вони залиті бетоном. Тим не менш, поперечне розширення призводить до незначного збільшення товщини стінки. Це означає, що труби не зашкодять бетон, наприклад, викликавши тріщини, як у випадку використання металевих труб.

Графік 4. Теплове подовження

 

Загальна

Максимальна сила подовження виникає, коли закріплена труба нагрівається до її максимальної робочої температури 95°С. Максимальна сила усадки, з іншого боку, виникає в результаті теплового скорочення, а також поздовжньої усадки труби, якщо вона укладена і закріплена при максимальній робочій температурі.

Залишкова сила в трубі при температурі монтажу в результаті поздовжньої усадки, коли закріплена труба була піддана максимальному робочому тиску і температурі протягом деякого часу.

 


Розташування колекторів

 

На початковій стадії проектування необхідно ретельно продумати розташування колекторів.

Колектори повинні бути розташовані, по можливості, в центрі будівлі, щоб довжина прокладених труб між колекторами і індивідуальними зонами опалення була мінімальною. Це допоможе збалансувати систему та поліпшити регулювання температури в окремих приміщеннях. Монтаж повинен бути здійснено таким чином, щоб було легко проводити обслуговування і, щоб зменшити шкоду від затоплення водою, якщо виникне необхідність ремонту.

Пропоновані розподільники підлогового опалення виконані з латуні перетином 1". Розподільники виконані як сегменти з двома або трьома відводами, які можна довільним чином поєднувати в повний розподільник або в комплекти готових розподільників (2-12 відводів).

В подаючий розподільник вбудовані регулюючі клапани для кожної нагрівальної петлі. За бажанням користувача, кожен з цих клапанів можна обладнати сервомотором, керованим кімнатним термостатом.

Колектор для підлогового опалення

У зворотному колекторі для кожного змійовика вбудований компенсаційний клапан витрати (так звана початкова настройка), що дає можливість точної гідравлічної регулювання системи. У заглиблення вбудований вхідний патрубок для наповнення системи водою, крім того, існує можливість установки ручного або автоматичного регулювання.

Перед кожним розподільником необхідно встановити запірні клапани. В даному випадку можуть бути використані кутові або прямі кульові крани.

 


Деформаційні шви при підлоговому опаленні

 

Проектувальник будівлі повинен скласти план розміщення необхідних деформаційних швів. Застосування деформаційних швів забезпечує правильне функціонування поверхні підлоги.

Підлогове опалення, будучи низькотемпературної опалювальною системою, не викликає істотного збільшення напружень на поверхні підлоги.

Деформаційні шви запобігають появі тріщин на поверхні підлоги, минимализируют напруги, обмежуючи їх перенесення на стіни і конструкції будівлі.

Принципи розміщення деформаційних швів:

  • краю бетонної поверхні
  • максимальна площа опалювальної поверхні 40 м2, при співвідношенні довжини не більше 1:2 і максимальною довжиною 8 м
  • максимальна довжина бічних поверхонь плити 8 м
  • при переході через будівельні конструкції
  • при переходах через отвори, наприклад, двері
  • при складній, нерегулярної формі нагрівальної поверхні

Увага:

У разі застосування ангидритного монолітної підлоги слід чинити у відповідності з інструкцією виробника. Деформаційні шви повинні бути запроектовані у відповідності з даним малюнком.

Розріз деформаційного шва (перпендикулярно до опалювальних труб)

 

Розріз деформаційного шва (паралельно до опалювальних труб)

 

Шви на підлозі

Прихований шов

Шов з запасом на усадку. Цей тип з'єднання враховує усадку елементів. Це «уявна точка розриву», запроектована для можливості контролювання тріщин під час висихання розчину верхнього шару підлоги. Після висихання розчину необхідно виконати неповне ущільнення, на прим., епоксидною смолою.

 

Деформаційний шов (дилатація)

Цей шов призначений для компенсації теплових подовжень і є найбільш важливим типом швів, виконуваних в стяжці підлоги. Він призначений для компенсації переміщень стяжки. Товщина компенсаційного шва повинна складати 8 мм.

 

Недеформационный шов

Такий шов не дає можливості розширення та не забезпечує контролю тріщин. Застосовується в тих випадках, коли монолітна підлога виливається етапами. Після висихання монолітної підлоги необхідно виконати неповне ущільнення, наприклад, епоксидною смолою.

 

Місце прокладання стрічки

Деформаційні шви найчастіше виконуються за допомогою крайової стрічки (званої інакше дилатационно — ізоляційної), виконаній з м'якої піни. Проект укладання опалювальних петель має бути скоординований з системою дилатації. Труби необхідно укладати таким чином, щоб до мінімуму обмежити кількість проходів через компенсаційні шви. Там, де прохід необхідний, трубу на відрізку 40 см (по 20 см з кожного боку дилатації), слід укладати в гофрованої захисній трубі «пешель». Це запобіжить зміцнення дилатації опалювальними трубами, а також дозволить уникнути можливості впливу на труби сдвигающих сил.

Перехід нагрівальних труб через дилатацію

Дилатацію між нагрівальними плитами монтуємо безпосередньо на теплоізоляції за допомогою самоклеючої стрічки на нижній поверхні профілю.

Профіль має отвори, через які проводиться укладання опалювальних труб в захисній трубі на 20 см з кожного боку профілю.

 
Деформаційний шов
Спосіб укладання опалювальних петель у разі необхідності виконання дилатації

Поділ на дилатационные поля

Приклад поділу на дилатационные поля


Методика розрахунків

Вихідні дані

Дане керівництво розглядає в основному такі вихідні дані:

  • Температура в приміщенні 20°С
  • Тепловтрати будівлі становлять <100 Вт/м2, виключаючи втрати через підлогу (для обмеження температури підлоги до 29°С)
  • Зниження температури в петлі труби приблизно 5°С
  • Конфігурація петель за типом А
  • Крок укладання труби 300 мм
  • Петлі з труби «Uponor» діаметром 20х2,0 мм
  • Магістральні труби «Uponor».

Необхідна енергія (qрозр)

Кліматичні умови і техніка будівництва в Скандинавії зазвичай вимагають максимальну qрозр=50 Вт/м2 (щільність теплопотока) для досягнення усередині приміщення температури 20°С. Низька потреба енергії – результат відмінної теплоізоляції будівель (вікна з потрійним склінням і т. д.). Така qрасч застосовується в розрахунках для країн з помірним кліматом. Незважаючи на це, практично робити розрахунки, виходячи з qрозр=100 Вт/м2, яка покриває потребу енергії в більшості випадків і забезпечує температуру підлоги 29°С, яка є максимальною комфортною температурою підлоги.

Зверніть увагу на те, що зв'язок між qрозр і температурою статі не залежить від таких змінних; величин проекту підлогового опалення, як швидкість потоку води, температура води, крок укладки труби, глибина укладання труби, розмір труби і конфігурація петлі (див. нижче розділ Коефіцієнт теплопередачі підлоги).

Розрахунок з qрозр=100 Вт/м2 у порівнянні з qрозр=50 Вт/м2 не впливає на витрату матеріалу (кількість петель), використовуваного в системі. Це означає, що заздалегідь виконані проектні роботи по складанню специфікації матеріалів залишаються незмінними, незалежно від qрозр. Параметри, які можна варіювати в залежності від qрозр, - це витрата води, який визначає розмір магістральних труб, параметри насоса або регулювання насоса, і температура води, яка визначає температуру надходить потоку.

Величина qрозр розраховується:

Р – тепловтрати, Вт

Апідлога – площа підлоги, м2

Тепловтрати Р, залежать від проекту самої будівлі і потрібні в розрахунках при виборі типу опалювальної системи. Іншими словами, їх визначення є звичайною частиною процесу проектування. Тим не менш, при розгляді опалювальних систем буде корисно розібратися в деяких факторах.

Загальна формула для розрахунку Р:

(пот=стеля, підлога=підлогу, стн=стіна, гкн=вікна, дср=двері)

Твн – розрахункова температура в приміщенні, °С

Тнар – розрахункова зовнішня температура, °С

Uпіт – загальний коефіцієнт теплопередачі для поверхні стелі, Вт/м2До

Апот – площа поверхні стелі, м2

V – об'єм повітря в приміщенні/помешканні, м3

Ср – питома теплоємність 1 м3 повітря при постійному тиску, кДж/кгК близько 1,0 кДж/кгК (1 Дж=1 Вт)

р – 1,20 кг/м3 для повітря при температурі 20°С

n – кратність повітрообміну, раз/год

Приклад:

Розрахуйте qрозр для наступного будівлі:

Дані:

Вихідні дані, як було зазначено вище, плюс наступні:

Довжина = 10м Uпіт = 0,2 Вт/м2До
Ширина = 10м Uпідлога = 0,3 Вт/м2До
Висота = 2,5 м Uстн = 0,3 Вт/м2До
Апідлога = 10х10=100м2 Uгкн = 2,0 Вт/м2До
V = 100х2,5=250м3 Uдрв = 1,0 Вт/м2До
N = 0,5 раз/год Агкн = 25 м2
Tвн = 20°С усередині Адвр = 4 м2
Тнар = -20°З зовні    

 

Розрахунок:

(стеля підлога стіни вікна двері вентиляція) х різниця температури

Uпіт х Апот = 0,2 х 100 = 20 12,0%
Uпідлогу х Апідлога = 0,3 х 100 = 30 18,0%
Uстн х Астн = 0,3 х((10 10 10 10)х2,5-25-4) = 21,3 13,0%
Uгкн х Агкн = 2,0 х 25 = 50 30,0%
Uдвр х Адвр = 1,0 х 4 = 4 2,3%

 

Коефіцієнт тепловіддачі підлоги

Коефіцієнт тепловіддачі підлоги αпідлогу становить 10 - 12 Вт/м2К. αпідлога має два компоненти: радіацію і конвекцію, кожен з яких покриває близько 50% від загальної αпідлогу.

Наступну формулу можна застосувати для розрахунку середньої температури поверхні підлоги:

 

Графік 5. Тепловіддача поверхні підлоги

 

Приклад:

Розрахуйте температуру підлоги будівлі при qрасч=63 Вт/м2.

Дані:

Вихідні дані, як було зазначено вище, плюс наступні:

qрозр = 63 Вт/м3

αпідлогу = 11 Вт/м2·К

tпом = 20°С

Розрахунок:

(Зауважте, що ця цифра не повинна перевищувати максимальну температуру підлоги, див. розділ Температура підлоги).

можна визначити за графіком 5. Цей графік враховує властивості поверхні підлоги, тобто є поверхню гладкою (керамічна плитка) чи ні (килим від стіни до стіни). Графік для гладкої поверхні добре узгоджується з DIN 4725. Зниження температури дорівнює приблизно 5,7°С, до неї треба додати 1пом=20°С. Таким чином, температура підлоги буде становити 20 5,7 =25,7°С.

Приклад:

Коефіцієнт теплопередачі покриття підлоги

Тип матеріалу для покриття підлоги і його товщина впливають на зниження температури в цьому шарі. Коефіцієнт теплопередачі можна розрахувати за наступною формулою:

 

Графік 6. Зниження температури через покриття підлоги

R – термічний опір, м2К/Вт

X – коефіцієнт теплопровідності, Вт/мК

d – товщина, м

Приклад 1:

Розрахуйте величину коефіцієнта теплопередачі 1/R паркетної підлоги.

Дані:

Вихідні дані, як було зазначено вище, плюс наступні:

λ = 0,13 Вт/мК

d = 13 мм

Розрахунок:

 

Зниження температури через покриття підлоги

Приклад 2:

Розрахуйте зниження температури через покриття підлоги.

Дані:

Вихідні дані, як було зазначено вище, плюс наступні:

qрозр = 63 Вт/м2

Розрахунок:

Зниження температури через покриття підлоги при qрозр = 63 Вт/м2 і

можна визначити за графіком 7. Зниження температури становить приблизно 6,3°С.

Приклад: ΔTпок=6,3°С

 

Графік 7. Зниження температури у підлогах різної конструкції

Зниження температури через конструкцію підлоги показано на графіку 7, де:

Лінія А відноситься до бетонних наливних підлог*

Лінія B відноситься до настеленным підлог з деревно-стружкової плитою товщиною 16 мм**

Лінія відноситься до настеленным підлог з деревно-стружкової плитою товщиною 22 мм**

*) Шар бетону над трубою від 30 до 70 мм

**) 80% площі підлоги вкрите алюмінієвими пластинами теплорозподільними

Приклад:

Розрахуйте зниження температури через бетонний наливну підлогу.

Дані:

Вихідні дані, як було зазначено вище, плюс наступні:

Товщина бетонного шару – 40 мм

qрозр = 63 Вт/м2

Розрахунок:

З графіка 8, А лінія, зниження температури ΔTкон приблизно 3,2°С.

Приклад: ΔTкон=3,2°С

Температура води

Температура води в трубах підлогового опалення визначається температурою приміщення, яка повинна бути досягнута при певній qрозр. Ця температура є середньою температурою води.

Системи підлогового опалення зазвичай спроектовані з пониженням температури в петлі на 5°С. Це може бути виражено рівнянням

Незначне зниження температури в петлі труби забезпечує більш рівномірну температуру підлоги.

означає, що температура подає потоку води розрахована шляхом додавання 2,5°С до середньої температури води і температура зворотного потоку води розрахована шляхом вирахування 2,5°С з середньої температури.

Приклад:

Розрахуйте середню температуру, температуру подавального та зворотного потоку води в будинку.

Дані:

Вихідні дані, як було зазначено вище, плюс наступні:

qрозр = 63 Вт/м2

tпом = 10°З

Тип покриття підлоги — паркет , товщина 13 мм

Тип конструкції підлоги — бетонна наливна підлога (шар над трубою 40мм)

Розрахунок:

Середня температура води

- 5,70 С, див. графік 6

- 6,30 С, див. графік 7

- 3,20 С, див. графік 8

Температура подачі води

Температура зворотної води

Витрата води

В системі підлогового опалення потік води несе тепло до підлоги. Величина витрати води визначається кількістю тепла, яке має бути передане, і заданим пониженням температури.

Витрата води в системі, може бути розрахований за наступною формулою:

Q – Витрата води, л/с

Р – тепловтрати, Вт

Дані:

Вихідні дані, як було зазначено вище, плюс наступні:

Тепловтрати – 6304 Вт

=5°C

Розрахунок:

Площа приміщення може змінюватися в залежності від планування інтер'єру будинку.

Тепловтрати будуть пропорційні площі приміщення і петлі труб, відповідно, будуть різної довжини. Зазвичай найбільше приміщення має найбільші тепловтрати. Тепловтрати змінюються в залежності від розташування приміщення, кількості зовнішніх дверей і вікон.

Приклад 2:

Розрахуйте витрата води для окремих приміщень будинку.

Дані:

Вихідні дані, як було зазначено вище, плюс наступні:

P = 6304 Вт

=5°C

Абудинок = 100 м2

Абудинок 1...8 = 20, 15, 12, 10, 15, 7, 8, 13 м2 (100 м2)

Рбудинок 1...8 = 1260, 946, 756, 630, 946, 442, 504, 820 Вт (=6304 Вт)

Розрахунок:

Qпом.2...8 = 0,045; 0,036; 0,03; 0,045; 0,021; 0,024; 0,039 л/с (=0,24 л/с)

Примітка: Мінімальна швидкість потоку води для транспортування бульбашок повітря різна в залежності від розміру труби. В системі підлогового опалення з трубою «GOLAN–AQUA-PEX» 20x2,0 мм швидкість потоку води повинна перевищувати 0,2 м/с.

Швидкість потоку води може бути розрахована наступним чином:

V – швидкість потоку води, м/с

Q – витрата води, л/с

Vтрб – об'єм води на метр труби, л/м (0,197 л/м для труби 20х2,0 мм)

Втрати тиску

Для визначення потужності насоса для системи підлогового опалення необхідно мати дані про сумарні втрати тиску і витраті води. Витрата води може бути отриманий як було показано в попередньому розділі.

Сумарні втрати тиску можуть бути отримані шляхом додавання втрат тиску в:

  1. Петлях труб підлогового опалення
  2. Колекторах
  3. Трубах подаючої і зворотної води
  4. Котлі, клапанах і т. д.

Приклад:

Розрахуйте необхідну потужність насоса для системи підлогового опалення в будинку.

Примітка: Номограма вентилів колектора (графік 9), застосовувана в прикладах розрахунку в даному керівництві дана тільки для ілюстрації та спрощення розрахунків. Її можна використовувати при практичних розрахунках.

Для практичних розрахунків необхідно використовувати діаграми, що відповідають використовуваним колекторам.

Дані:

Вихідні дані, як було зазначено вище, плюс наступні:

Загальний витрата води Q = 0,3 л/с

Довжина труб подаючої і зворотної води, L = 10 м

Втрати тиску в трубах подаючої і зворотної води = 0,2 кПа/м

Витрата води в самій довгій петлі труби = 0,06 л/с

Довжина найдовшої петлі = 70 м

Розрахунок:

Втрати тиску в самій довгій петлі можна визначити за графіком 10, при виборі параметрів 0,06 л/с і 70 м, дорівнюють 0,085 х 70 = 5,95 кПа

Втрати тиску в вентилях (колекторах) можна визначити за графіком 9, при виборі параметра 0,06 л/с, при повністю відкритих клапанах = 3,0 кПа.

Втрати тиску в трубах подаючої і зворотної води отримуємо шляхом множення 10 м на 0,2 кПа/м = 2 кПа.

Сумарні втрати тиску = 5,95 3,0 2,0 = 10,95 кПа.

Необхідна потужність насоса для даної системи: Q = 0,3 л/с, Р = 10,95 кПа

Зверніть увагу на те, що в розрахунок не включені втрати тиску в котлі, вентилях і т. д.

Балансування трубних петель

Система з петлями труб різної довжини і різними необхідними витратами води буде мати різні значення втрат тиску в різних петлях. Для того, щоб добитися рівномірного розподілу тепла між приміщеннями, втрати тиску в різних петлях системи повинні бути збалансовані (вирівняні).

Графік 8. Номограма вентилів колектора

В системах підлогового опалення «Uponor» це можна зробити за допомогою регулюючих вентилів, закритих пробками, у зворотному колекторі.

Приклад:

Розрахуйте перед установку регулюючого вентиля в зворотному колекторі системи підлогового опалення.

Дані:

Вихідні дані, як було зазначено вище, плюс наступні:

Довжина петлі в приміщенні 1...8 = 70, 53, 42, 35, 53, 26, 30, 46 м

Qпом 1...8 = 0,060, 0,045, 0,036, 0,030, 0,045, 0,021, 0,024, 0,039 л/с

Втрати тиску в петлях 1...8 = 5,25, 2,39, 1,30, 0,77, 2,39, 0,29, 0,45, 1,61, кПа

Розрахунок:

Номер пом. Довжина петлі Витрата в петлі Втрати давл. у зашморгу Втрати давл. у вентилі Сума Різниця* Устан. Числа вентилів**
  м л/с кПа кПа кПа    
1 70 0,06 5,25 3,0 8,25 3,0 5,0
2 53 0,045 2,39 1,75 4,14 5,86 3,0
3 42 0,036 1,30 1,1 4,40 6,95 2,7
4 35 0,03 0,77 <1,0 <1,77 7,48 2,5
5 53 0,045 2,39 1,75 4,14 5,86 3,0
6 26 0,021 0,29 <1,0 <1,29 7,96 2,2
7 30 0,024 0,45 <1,0 <1,45 7,80 2,3
8 46 0,039 1,61 1,3 2,91 6,64 2,8

Таблиця 4. Установчі числа вентилів

*) Візьміть найвище значення у колонці «Сума». Це 8,25 кПа. Відніміть колонку «Втрати тиску в петлі» з 8,25 кПа.

**) Установче число вентиля знайдіть за графіком 8. Для приміщення 1 вентиль повністю відкритий, тобто на 5 оборотів. Для інших приміщень установчі числа вентилів отримуємо, використовуючи значення у колонках «Витрата в зашморгу» і «Різниця». Наприклад, для приміщення 5 витрата води становить 0,045 л/с і різниця тиску 5,86 кПа, що дає 3,0 обороту від закритого положення вентиля.

У самій довгій петлі (приміщення 1) витрата води становить 0,06 л/с. Втрати тиску в колекторі можна визначити за графіком 8. Вони складають 3,0 кПа, включаючи втрати тиску в подавальних і зворотних колекторах при повністю відкритому вентилі. Сумарні втрати тиску в самій довгій петлі і вентилях колектора будуть складуть» 5.25 3,0=8,25 кПа.

Розширювальний посудину

В системах підлогового опалення вимоги до розширювальним судинах не відрізняються від вимог інших системах.

Об'єм води в системі підлогового опалення може бути розрахований наступним чином:

V – об'єм води в трубах підлогового опалення, л

Vтрб – приблизно 0,2 л/м в трубі «Uponor» 20х2,0 мм

L – загальна довжина труб, м

Додаток

Радіус вигину і зусилля виникають у труби РЕХ-а

Діаметр Frmax (N) Fkmax (N) Fk (N) R (мм) Ri (мм) Rg (мм)
16х2,2 - - - 80 65 36
20х2,0 - - - 100 100 45
20х2,8 - - - 100 100 45
25х3,5 500 800 300 125 120 51
32х4,4 800 1300 500 160 150 80

Frmax – максимальна сила, що діє при розширенні – сила, що виникає в разі, коли прикріплений трубопровід підігрівається до максимальної робочої температури 95°C.

Fkmax – максимальна сила, що діє при усадці – сила, що виникає при лінійній термічної усадки в прикріпленому трубопроводі при нагріванні до максимальної робочої температури.

Fk – сила при усадці матеріалу – залишилася сила, діюча в трубі при температурі, що має місце про прокладання трубопроводу, в результаті лінійної усадки, коли прикріплена труба, протягом певного часу піддавалася впливу максимального робочого тиску і максимальної температури.

R – радіус холодного вигину труби без провідної дуги.

Rі – радіус холодного вигину труби з ведучою дугою.

Rg – радіус гарячого вигину труби.

Номограма лінійного розширення труб РЕХ-а

Приклад:

Стояк для водопроводу гарячої води був змонтований в приміщенні з температурою повітря 20°С.

Яким буде подовження стояка у результаті лінійного розширення матеріалу, якщо температура води в системі становить 70°С?

За номограмою можна визначити, що при температурі 20°С подовження матеріалу становить 2,5 мм/м, а при 70°З 12,5 мм/м. Відповідно, подовження стояка з гарячою водою становить:

12,5 мм/м -2,5 мм/м = 10мм/м для ДП=50°С

Графік 9. Номограма втрати тиску в трубах "Uponor" діаметром від 12 до 50 мм
Графік 10. Номограма втрати тиску в трубах "Uponor" діаметром від 63 до 630 мм