Адрес: 105678, г. Москва, Шоссе Энтузиастов, д. 55 (Карта проезда)
Время работы: ПН-ПТ: с 9.00 до 18.00, СБ: с 9.00 до 14.00

Расчет сопротивления теплого пола: Статья № 9.1 Как рассчитать гидравлическое сопротивление,каждой петли теплого пола.

Содержание

Калькулятора теплых полов

Для чего это нужно

Калькулятор теплого пола позволяет легко рассчитать необходимое количество греющего кабеля для основных типов помещений.

Кнопка «Рассчитать» запускает расчет параметров монтажа.

Вы можете сохранить результаты расчета в формате pdf и перейти в каталог для заказа товара.

Результаты программы расчета могут отличаться от результатов профессиональных инженерных расчетов.

Памятка перед монтажем. Частично аккумулирующее отопление

Снижение затрат на электроэнергию может достигаться за счет использования систем отопления, задействованных в ночные часы. Для этого необходимо, чтобы тепло накапливалось в бетонной стяжке во время действия низких тарифов, и обогревало помещение днем. Бетонная стяжка прогревается нагревательными кабелями, интенсивность, скорость прогревании накопление тепла зависит от толщины стяжки, глубины залегания кабеля и материала покрытия пола. Нагревательные кабели можно использовать как для укладки в базовую, так и выравнивающую стяжку. Частично аккумулирующее отопление обычно используется с такими материалами покрытия пола как линолеум, дерево, ковролин. Необходимо убедиться в том, что толщина стяжки достаточна для накопления тепла, в противном случае требуется заложить дополнительные источники отопления.

Правильный температурный режим

Для достижения максимального уровня комфорта мы рекомендуем поддерживать следующие температуры поверхности пола:

  • Линолеум 26-28 °C
  • Керамическая плитка/ бетонный пол 26-28 °C
  • Ламинат 23-27 °C

Максимальная температура пола может быть ограничена терморегулятором.

Если Вам неизвестна максимально допустимая температура поверхности для Вашего материала покрытия пола, пожалуйста, свяжитесь с его производителем.

Важно! Дерево является хорошим теплоизоляционным материалом.

Что нужно учесть при монтаже теплого пола

  • Нагревательные кабели не устанавливаются под мебелью и стационарными предметами
  • Необходимо соблюдать монтажный интервал в расчетных пределах и минимальный радиус изгиба
  • Нельзя допускать пересечения нагревательных кабелей друг с другом
  • Кабель должен находиться в равномерной и однородной среде по всей его длине
  • Во избежание перегрева, кабель нельзя устанавливать внутри теплоизоляционного слоя
  • Во избежание физических повреждений, кабель укладывается только на очищенную поверхность
  • Нагревательный кабель не должен проходить через подвижный шов, изломы или монтироваться в зонах возможного перегрева. Расстояние до источников тепла, например, камина, печи в сауне и т.п. должно быть не менее 0,5 м
  • Возможность использования нагревательного кабеля с материалами покрытия пола регламентируется их производителями
  • Резистивный нагревательный кабель нельзя укорачивать или наращивать
  • Во всех зонах необходимо использовать устройство защитного отключения на 30 мA
  • Угол установки гофро-трубки под датчик на стене должен быть таким, чтобы датчик было легко извлечь в случае его выхода из строя. Датчик устанавливается посередине между витками кабеля
  • Монтажный интервал может быть меньше в зонах максимальных теплопотерь, например, окон, но не менее 2-х радиусов изгиба
  • Нельзя включать кабель до окончательного высыхания стяжки или выравнивающего раствора. Точные сроки регламентируются производителями. Для бетонной стяжки этот срок составляет около 30 дней, для выравнивающего раствора или клея — до 14 дней.

Расчет размеров и площади теплого пола

 

Теплый пол является частью инженерного оснащения квартиры, так же как отопление, водо- и электроснабжение.

Для того чтобы каждая из этих систем функционировала эффективно, важно не только правильно установить оборудование, но прежде всего выбрать подходящий для конкретных целей тип и рассчитать нагрузки.

В этой статье мы рассказываем о том, как рассчитать параметры теплого пола.

В качестве примера рассмотрим стандартный совмещенный санузел в обычной квартире жилого дома, 2*2,6 м с бетонным черновым полом (может быть старая плитка). Задача — уложить новое покрытие с подогревом, плитку или керамогранит.

Первое, на что следует обратить внимание — что находится внизу. Если такая же квартира, т. е. теплое помещение, то теплоизолировать поверхность не нужно. Забудьте о тонком пенофоле, тем более — о фольге! При значительных затратах на их установку они не приносят никакого эффекта. Если же внизу расположен технический этаж, сквозная проходная арка, иными словами, холодная область, то без теплоизоляции не обойтись. В такой ситуации непосредственно на бетон укладывается сертифицированный жесткий пенополистирол или пробковый агломерат толщиной не менее 50 мм, затем предварительная тонкая стяжка, далее мелкоячеистая сетка, на которой уже будет раскладываться нагревательный кабель.

Если строительной документацией предусмотрена гидроизоляция, ее следует укладывать сразу после теплоизоляции. Но в любом случае нагревательный кабель или мат не должны быть установлены сразу на тепло- или гидроизоляцию, а только через промежуточную стяжку или сетку. В таком случае уровень пола поднимется, уменьшив общую высоту потолка санузла. Будьте к этому готовы, если хотите установить теплый пол, имея внизу холодное пространство!

Далее рассчитывается свободная площадь, на которую необходимо уложить теплый пол. И здесь все просто! Из общей площади всего санузла вычитаем площадь, занятую стационарным оборудованием и отступаем немного от стен. Обогревать поверхность, на которой вы никогда не будете стоять, бессмысленно.

Итак, общая площадь:

Sобщ=2,6×2,0=5,20 м2

Стационарное сантехническое оборудование:

Ванна 2,0×0,9=1,80 м2

Раковина 0,6×0,4=0,24 м2

Унитаз 0,7×0,4=0,28 м2

_______________________________________________

Итого: Sоборуд=2,32 м2

Делаем отступы от стен (как правило, это 5—10см):

Sотступ=(0,2+1,7+0,2+0,2+0,3+0,8)×0,1=0,34 м2

Получаем свободную площадь:

Sсв=Sобщ­Sоборуд-Sотступ=5,2-2,32-0,34=2,54 м2

 

На основе полученного значения можно понять, какая длина кабеля или площадь мата требуется.

Вариант 1  тонкий нагревательный мат

Для рассмотренного случая, совмещенного санузла площадью 5,2 м2, подойдет мат на 2,5 м2 из готовых секций с мощностью 150 Вт/м2, например, DEVImat™ 150Т или DEVIcomfort™ 150Т. Следует учитывать, что мат укладывается в тонкий слой стяжки или плиточного клея непосредственно перед укладкой плитки. Это особенно важно, если перед этим была уложена теплоизоляция и будет заливаться стяжка. Сначала заливаем стяжку толщиной 3–5 см (такой массив не потрескается на теплоизоляторе, а мелкоячеистая сетка будет дополнительным армирующим элементом) и даем ей «встать». Как только по стяжке можно будет ходить, раскладываем мат, заливаем плиточным клеем (без воздушных пузырей) и укладываем плитку.

Вариант 2 — нагревательный кабель

Для данного варианта необходимо произвести несколько действий:

  1. Рассчитать требуемую установленную мощность по формуле Pрасч=Pуд×Sсв. В данном случае удельную мощность берем 150 Вт/м2 — рекомендованную для влажных помещений — и получаем 150×2,54=381 Вт.
  2. Выбрать марку двужильного нагревательного кабеля с мощностью Ркаб, близкой к расчётной Ррасч, в зависимости от возможной толщины стяжки:

Стяжка

Нагревательный кабель

Марка

Длина секции

Мощность Ркаб (напр. 230 В)

Сопротивление (-5…+10)%

Шаг укладки расчётный

2,5…5 см

DEVIflex™ 18T

22 м

395 Вт

134,2 Ом

11,5 см

  1. Вычислить шаг укладки нагревательного кабеля «змейкой» по формуле Δс-с(см)=100×Sсв(м2)/ Lкаб(м), например, 100×2,54/22=11,5 см.

 

Система теплого пола управляется с помощью терморегулятора. Линейка DEVI предлагает устройства с разной степенью функциональности:

 

— встраиваемый в монтажную коробку DEVIreg™ 530

 

— встраиваемый в монтажную коробку, с таймером DEVIregTouch

 

— встраиваемый в монтажную коробку, с Wi-Fi DEVIregSmart

 

Устанавливать терморегулятор следует на внешней стороне стены ванной комнаты, например, рядом с выключателем света. На специальной странице в Инструкции по установке изделия необходимо нарисовать схему укладки кабеля или мата. В зоне теплого пола, напротив терморегулятора, нужно выбрать место для установки окончания гофротрубки с заглушкой для монтажа датчика температуры. Это точка контроля температуры пола, место расположения которой должно быть строго симметрично относительно соседних линий нагревательного кабеля, не ближе 0,3 м от края зоны обогрева и, желательно, не дальше 2 м от терморегулятора.

 

Расчет водяного теплого пола, онлайн калькулятор теплопотери


Желаемая температура воздуха

Это комфортная для жильцов температура в помещении. Желаемая температура — очень индивидуальный параметр, ведь кому-то нравится высокая температура в помещении, а кому-то прохлада.

Европейские нормы указывают, что в спальне, кабинете, гостиной, столовой и кухне оптимальной является температура 20-24°С; в туалете, кладовой, гардеробной — 17-23°С; в ванной — 24-25°С.

Усредненно можно задать 20°С.


Вверх

Температура подачи / температура обратки

Температура подачи — температура теплоносителя в подающем коллекторе. Т.е. на входе в контур теплого пола.

Температура обратки — температура теплоносителя в обратном коллекторе (на выходе из контура).

 

 

Для того, чтобы теплый пол отапливал помещение, он должен отдавать тепло, т. е. температура подачи должна быть выше температуры обратки. Оптимально, если разница температуры подачи и обратки составляет 10°С (например, подача — 45°С, обратка — 35°С).

Для обогрева помещения температура подачи должна быть выше желаемой температуры в помещении.


Вверх

Температура в нижнем помещении

Эта температура необходима для учета тепла, идущего вниз, т.е. теплопотерь.

Если теплый пол располагается над помещением (нижний этаж, подвал), то используется температура, поддерживаемая в нем. Если пол располагается над грунтом или на грунте, то для расчета используется температура воздуха для самой холодной пятидневки года. Этот показатель автоматически подставляется для выбранного города.


Вверх

Шаг укладки труб теплого пола

Это расстояние между трубами, залитыми в стяжку пола. От шага укладки зависит теплоотдача теплых полов — чем меньше шаг, тем больше удельная теплоотдача, и наоборот.

Оптимальный шаг укладки труб теплого пола лежит в пределах 10-30 см. При меньшем шаге возможна отдача тепла из подачи в обратку. При большем — неравномерный прогрев пола, когда на поверхности пола над трубой ощущается тепло, а между трубами — холод.


Вверх

Длина подводящей магистрали теплого пола

Это сумма длин труб от подающего коллектора до начала контура теплого пола и от конца контура до обратного коллектора.


При размещении коллектора теплого пола в том же помещении, где и теплые полы, влияние подводящей магистрали незначительно. Если же они находятся в разных помещениях, то длина подводящей магистрали может быть большой и ее гидравлическое сопротивление может составлять половину сопротивления всего контура.


Вверх

Толщина стяжки над трубами теплого пола

Назначение стяжки над трубами теплых полов — воспринимать нагрузку от людей и предметов в отапливаемом помещении и равномерно распределять тепло от труб по поверхности пола.


Минимально допустимая толщина стяжки над трубой составляет 30 мм при наличии армирования. При меньшей толщине стяжка будет обладать недостаточной прочностью. Также, малая толщина стяжки не обеспечивает равномерный нагрев поверхности пола — возникают полосы горячего пола над трубой и холодного между трубами.

Заливать стяжку толще 100 мм не стоит, т.к. это увеличивает инерционность теплых полов, исключает возможность быстрого регулирования температуры пола. При большой толщине изменение температуры поверхности пола будет происходить спустя несколько часов, а то и суток.

Исходя из этих условий, оптимальная толщина стяжки теплого пола — 60-70 мм над трубой. Добавление в раствор фибры и пластификатора позволяет уменьшить толщину до 30-40 мм.


Вверх

Максимальная температура поверхности пола

Это температура поверхности пола непосредственно над трубой контура. По нормативным требованиям этот параметр не должен превышать 35°С.


Вверх

Минимальная температура поверхности пола

Это температура поверхности пола на равном расстоянии от труб (посередине).


Вверх

Средняя температура поверхности пола

Этот параметр является основным критерием расчета теплого пола в плане комфорта для жильцов. Он представляет собой среднее значение между максимальной и минимальной температурой пола.

По нормам в помещениях с постоянным нахождением людей (жилые комнаты, кабинеты и т.д.) средняя температура пола должна быть не выше 26°С. В помещениях с повышенной влажностью (ванные, бассейны) или с непостоянным нахождением людей температура пола может составлять до 31°С.

Температура пола в 26°С не обеспечивает ожидаемого комфорта для ступней. В частном доме, где никто не вправе владельцу указывать какой температурой обогревать жилье, можно настраивать среднюю температуру пола в 29°С. При этом ступни будут ощущать комфортное тепло. Поднимать температуру выше 31°С не стоит — это приводит к высушиваю воздуха.


Вверх

Тепловой поток вверх

Тепловой поток вверх — тепло, отдаваемое теплым полом на обогрев помещения.

Если водяной теплый пол является единственным источником тепла, то тепловой поток вверх должен немного превышать теплопотери помещения.

При использовании теплого пола в комбинации с радиаторами, он компенсирует лишь некоторую часть теплопотерь.


Вверх

Тепловой поток вниз

Это тепло, уходящее в перекрытие и нижнее помещение, т.е. тепловые потери. Тепловой поток вниз должен быть как можно меньше. Добиться этого можно увеличением толщины утеплителя.


Вверх

Суммарный тепловой поток

Мощность теплого пола, включающая полезное тепло (обогрев помещения) и теплопотери (тепловой поток вниз).


Вверх

Удельный тепловой поток вверх

Полезное тепло, идущее на обогрев помещения, выделяемое каждым квадратным метром теплого пола.


Вверх

Удельный тепловой поток вниз

Теплопотери каждого квадратного метра теплого пола.


Вверх

Суммарный удельный тепловой поток

Количество тепла, выделяемого каждым квадратным метром теплого пола, на обогрев помещения и на теплопотери вниз.


Вверх

Расход теплоносителя

Величина расхода необходима для правильной балансировки нескольких контуров теплых полов, подключенных к одному коллектору. Полученное значение нужно выставить на шкале расходомера.



Вверх

Скорость теплоносителя

От скорости движения теплоносителя по трубе теплого пола зависит акустический комфорт в отапливаемом помещении. Если скорость теплоносителя превышает 0,5 м/с, то возможно образование посторонних звуков от циркуляции теплоносителя. Снижения скорости теплоносителя можно добиться увеличением диаметра трубы или уменьшением ее длины.


Вверх

Перепад давления

По перепаду давления в контуре теплого пола (между подающим и обратным коллектором) подбирается циркуляционный насос. Напор насоса должен быть не меньше, чем перепад давления в самом нагруженном контуре. Если напор насоса ниже перепада давления в контуре, то следует выбрать более мощную модель или уменьшить длину контура.


Вверх

Расчет теплого водяного пола, видео и этапы

Сейчас в бытовом строительстве часто стали использоваться водяные обогреваемые полы. Они не только придают обстановке в доме дополнительный уют и комфорт, но и дают возможность значительно сэкономить. Первое, что необходимо для того, чтобы смонтировать эффективный водяной теплый пол: расчет системы и ее проект.


Проектирование системы

Планирование системы устройства теплого водяного пола своими руками основано на просчете отопительных нагрузок по отдельным помещениям здания. Если этого не сделать, то возникают проблемы: слишком высокая или низкая температура воды на разных участках системы, трудности регулирования и поддержания нужной температуры и т.д.

Рекомендации по проектированию системы:

  • Желательная протяженность контуров — от 60 до 80м, максимальная – 100м.
  • Коллектор надо располагать по возможности в центре помещения.
  • Не надо подсоединять к одному и тому же коллектору контуры, которые разнятся по длине более чем в 2 раза.
  • Рекомендуемый шаг монтажа – центральные зоны – 30см, зоны по краям — 15см.
  • Стандартное число рядов в краевых зонах – 6.
  • Влажные помещения укладываются полностью шагом в 15см.
  • При более двух коллекторах нужно ставить балансировочные клапаны.
  • Предельное снижение давления на коллекторе, которое допускается – 20 кПа.
  • Толщина теплоизолятора (полистирол) – первый этаж – 10см, последующие этажи – 3см.
  • Расход воды в контурах – 0.03/0.07 литров в секунду
  • Все помещения желательно регулировать по отдельности.
  • Для бетонной водяной системы на больших площадях нужны деформационные швы.

Что нужно знать и иметь для правильного расчета и проекта:

  1. Все планы комнат.
  2. Конструкции наружных стен.
  3. Виды и размеры окон.
  4. Режим температур в помещениях.
  5. Места установки коллекторов.
  6. Место расположения и тип теплогенератора.
  7. Виды финишных напольных покрытий в помещениях.
  8. Разновидность системы – бетонная либо настильная.
  9. Нужно ли покомнатное регулирование температур.

Сложные вычисления, и теплотехнические тоже, необходимо делать в специальных компьютерных программах. Для уже эксплуатируемых домов рассчитывают коэффициент теплопередачи от ограждающих конструкций, где К= Вт/(м²·°С) на основании имеющихся данных. Часто применяется и величина, обратная этому показателю – сопротивление теплопередаче, где R=(м²·°С)/Вт.

Если дом лишь в проекте, по данным теплотехнического расчета делается вывод об энергосберегающих качествах конструкций, и необходимости их дополнительной теплоизоляции. По вычисленным величинам оценивается насколько «теплы» окна и стены. Чем выше показатель R, тем лучше сохраняется тепло в помещении. Для расчета водяных обогреваемых полов также важны показатели тепловых потерь в здании.


Расчет теплопотерь водяного пола

Теплопотери в помещениях можно просчитать по удельному тепловому потреблению (условному). Как пример: 80Вт/м² умножается на площадь постройки 100м², то есть тепловые потери составят 8кВт. Этот способ годен только для приблизительного определения теплового потребления домов в целом. При средних показателях удельных теплопотерь в здании в 80Вт, удельные тепловые потери отдельных помещений могут варьироваться от 20Вт до 300 Вт на кв. метр. Из-за этого теплопотери в каждой комнате надо определять, учитывая некоторые аспекты. А именно:

  • Коэффициенты тепловой передачи у ограждающих конструкций и их площадь.
  • Среднюю температуру наружного воздуха в зимнее время в вашем регионе.
  • Режим температур воздуха в данном помещении.
  • Есть ли механическая вентиляция.
  • Кратность воздухообмена и температуры приточного воздуха.
  • Присутствуют ли дополнительные тепловые источники в комнате.

На основании установленных теплопотерь, формы помещений и ваших пожеланий, на планах размечаются зоны полов, где будет уложена система. При обычных условиях теплые полы могут покрывать нагрузки примерно в 100 Вт/м². Когда данный показатель изменяется в ту или иную сторону, это зависит от таких факторов.

  • Шага монтажа трубок и их диаметра.
  • Температуры входящей и выходящей из контуров воды.
  • Вида напольного покрытия.
  • Вида теплоизоляции под системой.
  • Материала и высоты стяжки.
  • Режима температур воздуха в комнатах и т.д.

Водяной пол, как вспомогательная и основная система

Основное обогревание ложится на радиаторы. Тут нужно только поддерживать в системе температуру воды постоянной. Этот тип регулирования называется термостатическим. В этом случае, если водяной пол является основным, чтобы компенсировать тепловые потери комнаты, степень нагревания воды зависит от перепада температур снаружи здания.

Важно! Чем более холодная погода, тем сильнее должна быть прогрета вода в системе теплого пола, и наоборот.

Обычно используются такие методы подключения систем:

  1. прямо от низкотемпературных котлов;
  2. от высокотемпературных котлов через смесительно-регулировочные узлы либо смесительные (трехходовые) клапаны.

Теплые полы — это низкотемпературный тип отопительной системы. В теории можно подстроить котёл на минимальное нагревание и добиться необходимого тепла. Но, есть один аспект. В обычных нагревательных котлах при эксплуатации их в низкотемпературных диапазонах, КПД резко падает. Иными словами — та экономия, которой вы хотели, делая проект энергосберегающей системы обогреваемого пола, теряет весь смысл. Вследствие этого, вам необходимо иное решение. Некоторые современные теплогенераторы могут подавать воду с нужной пониженной температурой. В них встроен режим эксплуатации на подачу теплоносителя, нагретого до +30/50°.

И если такой котёл оборудован циркуляционным насосом, а вода греется до одной и той же температуры для всех контуров, вы получите самый низкозатратный метод обогрева здания водяными полами. Если режима низких температур у котла нет, придётся использовать смесительный трёхходовой клапан. Ведь температура воды в системе обогреваемых полов не такая как в радиаторном аналоге. Смесительный узел можно оснастить термостатом, при помощи которого и задавать нужное значение температур.

Важно! Если в вашем доме есть сильно отличающиеся по взаимодействию с теплыми полами покрытия, например – дощатые и из керамической плитки, то для таких комнат надо будет монтировать отдельные контуры.

В силу различной теплопроводности данных материалов, необходима разная температура воды при одних и тех же показателях температуры внешнего воздуха. Следует также помнить, что есть покрытия, которые очень плохо или вообще не совместимы с обычными водяными теплыми полами. Например – уложенная паркетная доска или штучный паркет. Под него необходимо обустраивать другие виды напольных систем. Вы можете сделать под такое покрытие пленочный теплый пол своими руками.


Комбинированная система водяного пола

Часто полностью оборудовать отопительную систему, основанную только на тёплых полах, бывает невозможно. Есть комнаты с усиленными тепловыми потерями и участки, где элементы системы разместить нельзя. Из-за этого приходится комбинировать две системы. Но это не значит, что возникает нужда в двух разных котлах. Применяется один, эксплуатируемый в высокотемпературном режиме.

При этом подсоединять тёплые полы к обратке от радиаторов нельзя. С подобной схемой трудно управлять процессом. Вы не сможете рассчитать, каков будет режим температур воды в обратке при температуре снаружи в -5°, а какой при -10° либо при -25°. Из-за этого контуры радиаторов и теплых полов надо разделять, а подачу производить через обычный трехходовой кран. Одним циркуляционным насосом вам обойтись, также не получится. Объединить в одной системе два очень разных конструктивно контура вы не сможете. Систему нельзя будет нормально сбалансировать.

Для балансировки в таких случаях применяется смесительно-регулировочный узел. Он представляет собой регулирующий клапан и циркуляционный насос. Последний постоянно прогоняет теплоноситель в контуре, а клапан осуществляет его подпитку нагретой водой так, чтобы удерживать температуру подачи на нужном уровне.


Отличия водяного теплого пола

Главный вопрос устраиваемого теплого водяного пола своими руками – теплый ли на самом деле? Ведь каждый из отопительных контуров обладает большой протяжённостью. Из-за этого гидравлическое сопротивление в системе часто достигает внушительной величины. Чтобы она функционировала, можно либо на каждом из этажей установить по отдельному насосу с небольшой мощностью либо поставить через промежуточный коллектор один, но мощный насос.

Выбор насоса производится, исходя из того расчёта, сколько теплоносителя и с каким давлением необходимо закачивать. При этом простое подсчитывание количества метров не даст точную цифру гидравлического сопротивления в системе. На неё оказывают влияние длина и диаметр труб, число разветвителей и вентилей, метод монтажа и число изгибов в магистрали. Как уже писалось, в профессиональном проекте данный показатель вычисляется в специальных компьютерных программах. Но, существует и другой подход. Есть штатное оборудование с заранее известными техническими характеристиками. Исходя из необходимых параметров, гидравлические свойства системы подгоняются под показатели насоса, при этом можно маневрировать разными параметрами системы.


Расчет количества труб в погонных метрах

Выполнив все расчеты, вы завели в проекте воду с заданными гидравлическими качествами на этаж. Что делать далее? Зная, что все контуры в силу разных объемов обогреваемых комнат, отличны по длине, нужно добиться одинакового гидравлического давления по всем участкам системы. Но напор насоса является величиной постоянной.

Если в различные по своей длине трубки подавать одинаковый объем воды, она в большем по длине контуре, отдав основанию тепловую энергию, на выходе окажется существенно холоднее, чем в контуре коротком. Поэтому могут появиться четко выраженные хорошо нагретые и совсем холодные участки. Самый плохой вариант, когда вода вообще не течет в более длинный контур, который обладает большим гидравлическим сопротивлением. Теплоноситель начинает движение по меньшему по длине пути и с меньшим сопротивлением.

Точный расчет по обустройству водяного теплого пола производится после всех приведенных в статье этапов. Но, приблизительно узнать количество необходимых материалов вы можете и заранее. Это нужно для того, чтобы вы знали масштабы своих финансовых затрат. Возьмем для примера комнату площадью 10м², в которой нужно поддерживать температуру в +20°.  Вдоль стен, где будет стоять мебель (одна стенка 5м и две стенки по 2м), надо оставить краевые участки, шириной в 30см. Высчитываем рабочую площадь системы:10-0,3·(5+2+2) = 8.3м².

Теперь надо определить тепловые потери комнаты. Они зависят от объема остекления, свойств утепления конструкций, потолочной высоты и пр. Разброс данного показателя может быть от 20 Вт/м² для домов с высокоэффективными ограждающими конструкциями и стеклопакетами, до 300 Вт/м² для зданий с тонкими стенами и большим числом проемов.

Схема расчета такова: чем выше тепловые потери, тем меньше нужен шаг укладки (или больший диаметр) труб для обустройства водяного пола. Если взять усредненную величину в 80 Вт/м², то приблизительные варианты выбора трубного диаметра и их шага в зависимости от средних показателей температуры воды, а также необходимое количество труб, можно узнать из сводных таблиц соответствующих СНиПов. При этом учитывайте, что температура у ног должна быть около +24°, а у головы +20°.

Видео расчета теплого водяного пола

Читаем дальше — узнаём больше!


Оценка: 2.8 из 5
Голосов: 391

Расчет диаметра труб для «теплого пола» | Архив С.О.К. | 2010

Диаметр трубопровода, укладываемого в «теплые полы», обычно назначают без расчета с последующей проверкой гидравлического сопротивления змеевика. Часто во всех комнатах одной квартиры или жилого дома применяют трубы одного диаметра, независимо от величины расчетных теплопотерь и требуемого расхода теплоносителя, полагая, что необходимый расход теплоносителя будет обеспечен соответствующей настройкой балансировочной арматуры, которая поставляется обычно в комплекте с прочими аксессуарами «теплого пола».

Несмотря на торжество цифровых технологий, проявляющееся нынче в любых сферах техники, гидравлические расчеты трубопроводов основываются все еще на графических построениях или таблицах, свойственных тому времени, когда не было компьютеров, а логарифмическая линейка, о существовании которой нынешняя молодежь, возможно, и не знает, была единственным средством, помогавшим инженеру в его расчетах.

На рис. 1 представлен график для выбора диаметра полиэтиленовых трубопроводов греющего пола, рекомендованный одной из ведущих европейских фирм. Безупречная репутация этой фирмы не дает оснований для каких-либо сомнений в абсолютной достоверности физических зависимостей, положенных в основу графических построений, и по этой причине аналитическая зависимость, о которой идет речь в этой статье, опирается на данные этого графика. При турбулентном движении воды величина удельного гидравлического сопротивления Δp [кПа], отнесенная к 1 п.м. трубы, выражается квадратичной зависимостью от расхода воды G [т/ч]:

Δp = SG2, (1)

где S — характеристика сопротивления, кПа/(т/ч)2. Характер движения жидкости в гладких полиэтиленовых трубах в режимах, характерных для греющего пола, не вполне турбулентный, и потому величина S, строго говоря, не является постоянной. В интервале характерных для «теплого пола» скоростей воды 0,3–0,7 м/с максимальные и минимальные удельные значения S отличаются от среднего значения не более чем на 10–12 %. Поэтому можно с допустимой погрешностью ориентироваться на удельные (отнесенные к одному метру) значения SD, вычисленные для каждого значения внутреннего диаметра Dвн [мм] по формуле:

SD = Δp/G2, кПа/(м⋅(м3/ч)2), (2)

где Δp и G — удельная потеря давления [кПа], и расход воды [м3/ч], определенные по диаграмме рис. 1 в точке пересечения линии Dвн и скорости 0,5 м/с. Результаты вычислений по этой формуле представлены в табл. 1. Данные таблицы позволяют определить аналитически функцию SD = f1(Dвн) в виде:

SD = 4 × 106Dвн–5,26. (3)

Для решения практических задач более важной является обратная функция Dвн = f2(SD), а с помощью электронных таблиц MS Excel определено, что эта зависимость с высокой степенью точности описывается уравнением:

Dвн = 18SD–0,19. (4)

Если величина Dвн [мм], а расход воды G [м3/ч], то скорость воды в трубопроводе v [м/с] определяется по формуле:

v = 354G/D2вн. (5)

где 354 — постоянная величина, имеющая размерность [ч⋅мм2с–1м–2].Обычно скорость воды в трубе вычисляют, чтобы соотнести ее с рекомендуемыми минимальными и максимальными значениями. За минимальную скорость берут 0,25 м/с, полагая, что при более низких скоростях могут создаться условия для скопления воздушных пузырьков и оседания грязи в трубках,а максимальные скорости превышать нельзя из соображений шумности.

Применительно к полиэтиленовым трубам критичная максимальная скорость будет иметь место не в трубе, а в соединительных деталях, запрессованных в трубу. На это, в частности, обращено внимание проектировщиков в статье В.В. Буглова (АВОК, №8/2009), где рекомендовано проверять диаметры полиэтиленовых труб по скорости воды в соединительных деталях (фитингах) трубопровода.

В соответствии с этой рекомендацией в табл. 2 представлены значения максимальных расходов и скоростей воды в полиэтиленовых трубах различных диаметров, рассчитанные из условия «непревышения» скорости 1 м/с в фитингах трубопроводов, выпускаемых производителями, чья продукция наиболее широко представлена в Украине. Если в формулу (4) ввести все необходимые для расчета исходные данные, то внутренний диаметр трубы Dвн [мм], можно определить по формуле:

Dвн = 18[Δp/(LG2)]–0,19, (6)

где Δp — располагаемый перепад давлений, кПа; L — длина змеевика, м; G — расчетный расход воды, м3/ч.Простая зависимость (6) служит удобным инструментом для аналитического определения диаметра полиэтиленового трубопровода. Поясним это на примере. Согласно тепловому и гидравлическому расчету (например, [1]), через змеевик длиною L = 85 м, уложенный в конструкцию «теплого пола», должен циркулировать теплоноситель с расходом G = 0,2 м3/ч.

Циркуляционный насос системы отопления развивает давление, которое позволяет использовать не более 15 кПа на преодоление гидравлического сопротивления змеевика. Необходимо выбрать подходящий для условий задачи диаметр полиэтиленового трубопровода.По формуле (6) рассчитываем:Dвн = 18 × [15/(85 × 0,22)]–0,19 = 13,6 мм. Остается выбрать ближайший по каталогу фирмыпроизводителя типоразмер трубы с внутренним диаметром, превышающим 13,6 мм.

Например, Ф20×2 с внутренним диаметром 16 мм. Скорость воды в трубопроводе определяется по формуле (5):v = (354 × 0,2)/162 = 0,276 м/c. Скорость воды не превышает предельного (табл. 2) значения 0,32 м/с, и это подтверждает правильность принятого диаметра трубы. Удельная характеристика сопротивления принятой в проекте трубы составит, по табл. 1 или по формуле (3), 1,85 кПа/[м⋅(м3/ч)2], а характеристика сопротивления змеевика длиной 85 м, соответственно:1,85 × 85 = 157 кПа/(м3/ч)2.

При этом расчетные потери давления в змеевике, рассчитанные по формуле (1), составят 157 × 0,22 = 6,3 кПа. При располагаемом давлении 15 кПа избыточное давление 15 – 6,3 = 8,7 кПа, нужно погасить балансировочным клапаном, который обычно устанавливают на распределительном коллекторе системы. Пользуясь характеристикой фирменного балансировочного клапана и, зная величину избыточного давления (в нашем примере 8,7 кПа), проектировщик определяет наладочное число поворотов головки клапана и вносит в проект соответствующее обозначение.

Прежде усложненными формулами инженеры практически не пользовались, предпочитая всякого рода номограммы и диаграммы. Это и понятно, потому что не каждый исследователь владел математическими методами, без которых отобразить сложные зависимости в аналитической форме было весьма сложно. С другой стороны, многие проектировщики, вооруженные только логарифмическими линейками, боясь ошибиться, избегали сложных вычислений, связанных с логарифмированием или с другими математическими действиями, отличными от четырех, известных с детства.

Теперь же в распоряжении каждого проектировщика имеются электронные таблицы MS Excel, позволяющие легко проводить многочисленные и многовариантные расчеты.

Ускоренный курс по закону Ома для напольного отопления

На уроке физики в старшей школе, пока вы мечтали или вырезали свои инициалы на парте, учитель, вероятно, объяснял тонкости закона Ома. Я тоже не обращал внимания. Я подумал про себя: «Мне никогда не понадобится это знать, не говоря уже о том, чтобы применять это к чему-либо!» Я был неправ. Как оказалось, закон Ома — это клей, который скрепляет электрический теплый пол.

Омметры могут использоваться для измерения сопротивления

Закон Ома является одним из наиболее важных и основных законов, регулирующих электрические цепи.Он демонстрирует взаимосвязь между напряжением, силой тока и сопротивлением цепи. Это обычно описывается следующей простой формулой:

                   I = V/R

I означает интенсивность или силу тока в амперах. V представляет собой напряжение, а R представляет собой сопротивление цепи. Эту формулу также можно выразить следующим образом:

В = I x R               и        R = I/V

Эта формула заложена в конструкции кабелей для обогрева пола – это математика, которая согревает ваш пол.Когда напряжение подается на резистивный кабель, оно создает силу тока. В более широком смысле, умножение напряжения на силу тока приведет к созданию мощности (тепла). Мощность — это представление энергии, выделяемой данной цепью.

TempZone Flex Roll с контролем и проверкой контура

Давайте взглянем на математику, которая входит в состав Warmly Yours TempZone Flex Roll. Для наших целей я выбрал двухжильный TempZone Flex Roll на 120 В переменного тока с размерами 1,5 на 4 дюйма. Этот рулон покроет 6 квадратных футов площади и будет генерировать 90 Вт.90 ватт, разделенные на эти шесть футов, дадут нам 15 ватт на квадратный фут. Сопротивление этой схемы составляет 160 Ом, и потребляет около 0,75 ампер. Если мы подставим эти числа в формулу закона Ома, мы увидим, как эти числа соотносятся.

.75 = 120 разделить на 160     или указать, сила тока равна напряжению, деленному на сопротивление деленное на .75   или указано, сопротивление равно напряжению, деленному на силу тока.

Мощность в ваттах можно вычислить, взяв напряжение и умножив его на силу тока. В этом случае 120 В переменного тока, умноженные на 0,75 А, дадут 90 Вт.

Когда дело доходит до устранения неполадок в наших системах, мы рассмотрим схему с точки зрения закона Ома. Это связано с тем, что если какой-либо из компонентов будет изменен, остальная часть системы выйдет из строя (не самый технический термин). Мы начнем с омметра и снимем показания с цепи пола.Если мы получим открытое значение или «0», мы можем подставить это значение в уравнение. Мы видим, что ноль уменьшит все остальные значения до нуля, а это означает, что не будет ни ампер, ни вольт, а, следовательно, и мощности (тепла). Сопротивление очень важно.

Что произойдет, если мат укоротить? Нам часто задают этот вопрос. Мы никогда не можем рекомендовать этот образ действий, и вот математика, стоящая за ним. Когда вы укорачиваете цепь, вы изменяете или уменьшаете сопротивление, и это, конечно же, повлияет на другие значения в уравнении.

Давайте воспользуемся значениями 4-футового рулона TempZone и посмотрим, как они изменятся при укорочении рулона. Давайте представим, что установщик укоротил рулон на 20%, чтобы попытаться разместить его на меньшей площади. Значение сопротивления мата обычно составляет 160 Ом, и если убрать 20% сопротивления, мы получим значение сопротивления 128 Ом. Это повлияет на потребляемую силу тока и выходную мощность. Напряжение останется на уровне 120 В переменного тока, потому что это то, что доступно для схемы от сети дома.Давайте взглянем.

Если мы разделим напряжение (120) на сопротивление (128), новый потребляемый ток будет равен 0,94. если мы возьмем ампер (0,94) и умножим на 120 вольт, мы получим новую мощность этой цепи в 112,8 Вт. Короче говоря, снижение сопротивления приведет к увеличению мощности и силы тока. Кроме того, поскольку мы смотрим на 20% меньше квадратных метров (сейчас 4,8, по сравнению с 6) за счет укорочения мата, мощность на квадратный фут также изменится. Мощность на квадратный фут будет намного выше допустимой мощности в 15 Вт при 23.5 ватт на квадратный фут, что делает этот коврик не соответствующим требованиям. В дополнение к нарушению кода NEC провод теперь находится под нагрузкой из-за дополнительной мощности и силы тока и, вероятно, выйдет из строя. Мы не можем гарантировать мат, который был изменен таким образом.

Возьмем тот же коврик в исходном состоянии. Что произойдет с этим ковриком, если мы удвоим напряжение? Иногда это происходит, когда предполагается, что для подогрева пола требуется питание 240 В переменного тока. Если мы возьмем напряжение (сейчас 240) и разделим его на сопротивление (160 Ом), мы получим потребляемую силу тока, равную 1.5. Умножив ампер на напряжение, получим 360 Вт. Коврик способен покрыть 6 квадратных футов, разделив 360 на эти 6 квадратных футов, вы получите 60 ватт на квадратный фут. Это в 4 раза больше, чем разрешено на квадратный фут мощности. Провод при таком повышенном напряжении долго не протянет.

Если у вас есть дополнительные вопросы о законе Ома или лучистом отоплении в целом, задайте их ниже в комментариях, и мы найдем для вас ответы.

Теплый пол – как рассчитать требуемую мощность?

1.Температура подаваемой воды и температура обратной воды системы теплого пола должны определяться расчетным путем, температура подаваемой воды не должна превышать 60°C, температура подаваемой воды в гражданских зданиях должна быть в пределах от 35℃ до 50℃, разница температур не должна превышать 10℃. .

2. Среднемесячная температура поверхности земли (℃)

площадь подходящий диапазон (℃) самый высокий предел (℃)
человек всегда остается в районе 24-26 28
человек временные пребывания площадью 28-30 28-30 32
человек не остается в районе 35-40 42

3.Толщина теплоизоляционного слоя пенополистирола.

этаж Тип Изоляционный материал толщина (мм)
Изоляционный слой на полу между этажами 20
20 теплоизоляция на полу прилегают к почве или неопубликованные комнаты 30
Теплоизоляция пола, прилегающего к наружному воздуху 40

4. При расчете тепловой нагрузки комплексной системы напольного отопления расчетная температура в помещении должна быть на 2°C ниже расчетной температуры в помещении конвективной системы отопления, или от 90% до 99% от общей тепловой нагрузки, рассчитанной конвективной системой отопления.

5. Тепловая нагрузка системы локального теплого пола может быть определена путем умножения тепловой нагрузки, рассчитанной по общему лучистому отоплению всего помещения, на отношение площади площади к площади помещения и дополнительной коэффициенты, указанные в следующей таблице.

Отношение площади обогрева к общей площади помещения 0,55 0,4 0,25
Дополнительный коэффициент 1,3 1,35 1,5

6. Для помещений глубиной более 6 м целесообразно отводить 6 м от наружной стены за граничную зону для расчета тепловой нагрузки и прокладки трубопроводов отдельно.

7. На земле под застройку, где проложены трубы отопления, потери теплопередачи грунта не следует рассчитывать.

8. При расчете тепловой нагрузки системы напольного отопления не требуется учитывать дополнительную высоту.

9. При расчете тепловой нагрузки системы теплого пола с бытовым учетом тепла следует учитывать такие факторы, как прерывистое отопление и теплопередача между домохозяйствами.

Используйте табличный метод для определения расстояния между трубами напольного отопления:

Тепловыделение Qr и потери теплопередачи вниз Qs на единицу площади поверхности трубы PE-X (Вт/м²)

Внешний диаметр трубы составляет 20 мм, толщина слоя заполнения 50 мм, толщина слоя изоляции из пенополистирола 20 мм, а разница температур между подающей и обратной водой составляет 10℃ (цементный или керамический пол, тепловое сопротивление R=0.02 (㎡.k / w))

4 Средняя вода Temp 2 300 2 150 2 100 Qs 83,3 99,5
Внутренний Temp Отопление промежуток трубы (мм)
250 200
℃ Qr Qs Qr Qs Qr Qs Qr Qs Qr
35 16 84,7 23. 8 92,5 24 100,5 24,6 108,9 24,8 116,6 24,8
18 76,4 21,7 22 90,4 22,6 97.9 22.7 22.7 104.7 22.7 22.7
20
20 68 19.9 74 74 20.2 80056 г. 20.5 87.1 20,5 93,1 20,5
40 16 108 29,7 118,1 29,8 128,7 30,5 139,6 30,8 149,7 30,8
18 27,4 108,7 27,9 118,4 28,5 128,4 28,7 137,6 28,7
20 91 25. 4 99,4 25,7 108,1 26,5 117,3 26,7 125,6 26,7
45 16 131,8 35,5 144,4 35,5 157,5 36.5 171.2 36.8 18.9 183.9 36.9 36.8
18 18 123.3 33.2 134.8 33,9 г. 17 34.5 159,8 34,8 171,6 34,8
20 144,5 31,7 125,3 32 136,6 32,4 148,5 32,7 159,3 32,7

Тепловыделение Qr и потери теплопередачи вниз Qs на единицу поверхности трубы PE-X (Вт/м²).

Наружный диаметр трубы 20 мм, толщина слоя заполнения 50 мм, толщина слоя изоляции из пенополистирола 20 мм, разница температур между подающей и обратной водой 10℃ (деревянный пол, термостойкость Р=0. 1 (㎡.k / w))

4 Средняя вода Temp 200 2 300 2 150 2 100 Qs
Внутренний Temp Отопление трубы расстояния (мм)
250 200
℃ Qr Qs Qr Qs Qr Qs Qr Qs Qr
35 16 64,2 24.4 66,0 24,6 69,6 25,0 73,1 25,5 76,2 26,1
18 56,3 22,3 59,6 22,5 62,8 22,9 65.9 23.9 23.9 68.7 23.9
20 50. 3 20.1 53,1 20,5 56,0 г. 20.7 58.8 21,1 61,3 21,6
40 16 79,1 30,2 83,7 20,7 88,4 31,2 92,8 31,9 96,9 32,5
18 18 72.9 72.9 28.3 77.2 77.2 28,6 81,5 81.2 92.8 92.8 31.9 96.9 32,5
20 66.8 26,3 70,7 26,5 74,6 26,9 78,3 27,4 81,7 28,1
45 16 96,0 36,4 101,8 36,9 107.59 37.59 112.9 38.2 38.2 117. 9 117,9 39,1
18 89.8 34,1 95,1 34.8 100.5 35,3 105,6 36,0 110,2 36,8
20 83,6 32,2 88,6 32,7 93,5 33,1 98,2 33,8 102,6 34,5

Расчетная конструкция обогрева:

900 56 магазин
Тип здания Советовал Подпольное отопление данные кВт
Нет меры изоляции были приняты Изоляционные меры
Жилой 58-64 40-45
Комплексный жилой район 60-68 60-55 45-55
60-68 60-68 50-70
больниц, детские сады 65-80 55-70
Гостиница 60-70 50-60
65-80 55-70
0-140 115-140 100-130
Театры, выставочные залы 95-115 80-105
Аудитория 115-165 100-150

Примечания:

1. На этапе проектирования при отсутствии исходных данных можно оценить отопительную нагрузку на основе теплового индекса. Если позволяют условия, расчет нагрузки следует производить покомнатно и поэлементно.

2. Тепловой индекс используется в одной комнате, и погрешность может быть большой.

3. Таблица основана на непрерывном нагреве, индекс прерывистого нагрева = индекс непрерывного нагрева × 24 часа нагрева в день.

Стоимость теплых полов: бесплатный калькулятор и руководство

Если вы живете в холодном климате, даже в климате, где холодно только несколько месяцев в году, держу пари, вы спрашивали об этом несколько раз.Времена, когда ваши босые ноги касаются холодного пола. Сколько стоит запустить теплый пол?

Потому что как бы сильно мы чего-то ни желали, обычно нам нужно учитывать практичность и реалии. И это обычно дорогого стоит.

Имея это в виду, мы подумали, что калькулятор , который мог бы помочь вам заранее определить ваши расходы на электрический теплый пол , был бы чрезвычайно полезен.

Потребление электроэнергии для теплых полов составляет около 7-15 Вт на кв.футов. Умножьте это на площадь вашего пола, чтобы получить мощность. Ваша стоимость равна мощности x 24 ÷ 1000 x кВтч. кВтч — это ваша местная цена. Пример: (100 кв. футов x 15) x 24 ÷ 1000 x 15 центов.

В приведенном выше примере система подогрева пола работает 24 часа в сутки, поэтому при необходимости отрегулируйте ее.

Я дам вам краткий обзор того, как пользоваться калькулятором, а затем расскажу о некоторых других вещах, например о том, потребляет ли пол с подогревом много электроэнергии и т. д.Так что продолжайте читать!

Как пользоваться калькулятором

Калькулятор не требует пояснений, но вот краткое описание.

Во-первых, вам необходимо выяснить номинальную мощность напольного отопления, которое у вас есть или которое вы планируете купить. И определите, будете ли вы обычно запускать обогрев с высокой или низкой настройкой , поскольку это повлияет на используемую мощность. Типичная мощность обычно находится в диапазоне от 7 до 15 ватт на квадратный фут , но, вероятно, неплохо иметь точные значения.

Вам также потребуется , чтобы найти местную стоимость кВт/ч . Лучший способ сделать это — получить текущий счет, но вы также можете сослаться на этот список, хотя он немного устарел. По крайней мере, это даст вам приблизительные цифры для текущей оценки.

Используйте это изображение в качестве справки, чтобы найти местный кВтч.

Последнее, что вам нужно знать, чтобы рассчитать, сколько стоит запустить теплый пол, — это количество часов в день, которое вы планируете использовать.

После того, как вы введете все необходимые данные, он предоставит вам примерную стоимость — и вам даже не нужно было много заниматься математикой.Что, на мой взгляд, всегда приятно.

Но теперь, когда вы знаете стоимость обогрева пола, как насчет других вопросов, которые часто возникают у людей?

Позвольте мне коснуться и некоторых из них.

Потребляют ли полы с подогревом много электроэнергии?

Ну, это зависит.

Извините, вы, вероятно, ненавидите этот ответ так же сильно, как я ненавижу его давать, но правда в том, что здесь задействовано много переменных. И самая большая переменная , вероятно, это то, сколько площади вы планируете отапливать .Очевидно, что небольшая ванная комната обойдется дешевле, чем большая семейная кухня.

Расход электроэнергии на теплые полы зависит от того, какую площадь вы собираетесь отапливать.

Кроме того, вы хотите установить полы с подогревом, чтобы дополнить тепло в нескольких комнатах, или вы хотите обогреть весь дом?

В любом случае, есть три элемента информации, которые вы должны иметь в виду.

  • Площадь, которую вы хотите покрыть
  • Количество ватт на квадратный фут.Давайте не будем усложнять и скажем, 7 Вт на кв. фут на низком уровне или 15 Вт на кв. фут на высоком.
  • И, наконец, ваши местные расходы на электроэнергию в кВтч.

Если вы хотите обеспечить пол с подогревом в комнате площадью 100 квадратных футов на высоких , , это будет стоить вам примерно столько же, как и на 1500 Вт на высоких в течение того же периода времени.

Если вы хотите отапливать дом площадью 1800 кв. футов 24 часа в сутки, это будет стоить вам около 100 долларов в день.Ой. Но помните, скорее всего, вы не собираетесь эксплуатировать его так долго, и, как вы увидите ниже, существуют варианты напольных покрытий, которые сохраняют тепло. Так что имейте в виду эти 2 фактора, если вы хотите обогреть весь дом с помощью теплых полов.

Если вы ищете дополнительное отопление только для нескольких комнат, рассмотрите это:

В летнюю жару, без кондиционера, вы дважды думаете о том, чтобы включить один или несколько вентиляторов в вашем доме на несколько часов? Возможно нет.Так что все зависит от вашего комфорта. Вы бы заплатили столько же зимой, чтобы ноги были в тепле? Только вы можете ответить на это.

И позвольте мне отметить, что кухня стандартного размера имеет размеры 8 на 10 футов — менее 100 квадратных футов. Таким образом, мы могли бы теоретически сказать, что ваши затраты на отопление пола будут меньше, чем затраты на запуск вентилятора — при определенных условиях.

Плюсы и минусы напольного отопления

Прежде всего, давайте поговорим о напольном покрытии, которое вы хотите положить на пол с подогревом.Потому что вы можете обнаружить, что ваш любимый пол — не лучший вариант для сочетания с теплым полом.

Варианты напольных покрытий, которые плохо сочетаются с напольным отоплением

Ковер. Поскольку ковровое покрытие обладает изолирующими свойствами, укладка его на пол с подогревом не оправдывает себя. Это фактически предотвратит распространение тепла через пол в ваше жилое пространство.

Это не означает, что вы вообще не можете использовать коврики. Несколько ковриков меньшего размера — это хорошо, но вам следует держаться подальше от больших ковров и ковровых покрытий от стены до стены.

Ковры могут препятствовать теплу, исходящему от пола.

Виниловые напольные покрытия. Тепло может привести к обесцвечиванию винила или к выделению газа . Обе вещи, которых вы хотели бы избежать.

Твердая древесина . Поскольку древесина чувствительна к перепадам температуры, а также к количеству влаги в воздухе, ваш красивый дорогой пол может деформироваться, набухнуть или дать усадку.

Лучшие варианты напольных покрытий для полов с подогревом

Инженерная древесина. Если вы предпочитаете паркетные полы, это ваш лучший выбор. Он выглядит как цельная древесина, так как верхние слои выполнены из цельной древесины. Однако нижние слои сделаны из основы, которая не реагирует на тепло.

Ламинат. Как и искусственная древесина, ламинат состоит из слоев, но верхний слой не из натурального дерева. Это просто реплика. Тем не менее, он хорошо работает на полах с подогревом, и он не расширяется и не сжимается.

Натуральный камень. Если вы когда-нибудь стояли на каменном патио посреди лета босиком, то знаете, что камень удерживает и проводит тепло . Это делает его отличным выбором для использования поверх теплого пола.

Тепло не заставит плитку расширяться или сжиматься, и вам не нужно беспокоиться о том, что она треснет.

Плитка. И фарфор, и керамика проводят тепло так же, как камень. А так как тепло не заставит его расширяться или сжиматься, вам никогда не придется беспокоиться о том, что он треснет — по крайней мере, не от тепла.

Виниловые планки. LVP или роскошные виниловые доски являются популярным выбором для полов с подогревом благодаря их технологии жесткого сердечника , просто обязательно проверьте максимальную номинальную температуру, указанную производителем.

Плюсы напольного отопления

  • Постоянная, равномерная температура
  • Бесшумный
  • Необслуживаемый

Давайте немного уточним.

Даже в случае кратковременного отключения электроэнергии вам гарантирована постоянная, стабильная температура в помещении , так как теплые полы аккумулируют тепло и затем рассеивают его.Однако это будет зависеть от типа напольного покрытия, которое вы используете .

Другим преимуществом является способ распределения тепла. Он поднимается через каждый квадратный фут вашего пола, а не дует на вас из одной или двух точек в комнате.

Теплый пол бесшумный. Даже если у вас самая современная печь, вы все равно ее услышите. Вы также можете услышать, как ваши протоки расширяются и сужаются.

В большинстве случаев вы включаете пол с подогревом и пусть он будет .Его не нужно регулярно обслуживать, и не нужно менять фильтры и тд.

Минусы теплых полов

К сожалению, не все может быть хорошо.

  • Предварительные расходы
  • Не работает при всех вариантах напольного покрытия
  • Если вашему дому также требуется охлаждение, это действительно не лучший вариант

Опять же, давайте углубимся.

Стоимость материалов и монтажа теплых полов может составлять примерно от 2000 до 5000 долларов. И в зависимости от подрядчика, которого вы нанимаете, — при условии, что вы не устанавливаете сами — может быть даже больше.

Я уже обсуждал выбор напольных покрытий выше, поэтому не буду повторяться.

Если вы живете в месте, где круглый год требуется как отопление, так и охлаждение, и вы планируете использовать полы с подогревом для всего дома, а не для одной или двух комнат, вам, вероятно, следует рассмотреть другой метод отопления. Вы можете получить излучающее охлаждение , но обычно оно устанавливается на потолке, поэтому вам нужно купить и установить два устройства.

Заключение

Вот и все. Мы предоставили вам удобный калькулятор и показали, как им пользоваться, и даже как выполнять собственные расчеты вручную.

Надеюсь, дополнительная информация тоже оказалась полезной. Вы знаете, что можете использовать 1500-ваттный вентилятор в качестве сравнения при определении того, сколько он будет стоить, и какие напольные покрытия лучше всего использовать в сочетании с теплым полом.

Спасибо, что обратились к нам за ответами на ваши вопросы! Почему бы не просмотреть соответствующие статьи ниже? Возможно, мы можем помочь вам с чем-то еще.

Главная » Калькуляторы » Стоимость эксплуатации теплых полов: бесплатный калькулятор и руководство

Нагревательная опора для электрических | Данфосс

Почти в 99% случаев причиной того, что система электрического теплого пола в конечном итоге перестает работать через пару месяцев после установки, является повреждение кабельного элемента во время установки. Даже простые надрезы или порезы могут привести к сбою системы в будущем. Изменения пола (при неправильном обращении) также могут непреднамеренно повредить кабели.

Разрешение:

  • Измерьте сопротивление: Чтобы убедиться, что кабели не повреждены, измерьте сопротивление кабеля с помощью омметра или мультиметра. Значение сопротивления между проводниками в Омах должно быть в пределах ±10% от того, что указано на заводской бирке. Измерьте сопротивление каждого проводника относительно земли, цепь должна быть разомкнута. Если значение сопротивления не находится в пределах ±10 % от указанного на бирке или есть сопротивление при измерении относительно земли, кабель может быть поврежден.
  • Проверьте напряжение:
    Затем убедитесь, что на кабели электрического обогрева пола подается правильное напряжение. Подача 240 В на нагревательный кабель, рассчитанный на 120 В (известный как перенапряжение), приведет к перегреву и расплавлению кабеля, что приведет к повреждению системы. И наоборот, подача 120 В на нагревательные кабели, рассчитанные на 240 В, не будет производить достаточно тепла для максимального комфорта. Проверьте размещение разъема силового соединения: если с помощью показаний сопротивления определено, что кабели не повреждены, следующим шагом будет убедиться, что соединение силового соединения заделано нагревательным кабелем.
    Для правильного отвода тепла место соединения силового кабеля должно быть залито строительным раствором. Часто подрядчики неправильно размещают соединение силового кабеля за стеной, что не соответствует требованиям электротехнических норм. В соответствии с Национальным электротехническим кодексом (NEC) 424.41(D) ненагреваемый провод должен быть заделан не менее 3 дюймов. Тем не менее, хорошее эмпирическое правило заключается в том, чтобы заделывать не нагревающийся провод не менее чем на 12 дюймов. Типичная рекомендация включает в себя дополнительные 9 дюймов, потому что, если сращивание силового соединения установлено неправильно, соединение будет перегреваться и вызывать повреждения, представлять опасность возгорания и, в конечном итоге, приведет к тому, что система в конечном итоге перестанет работать.Всегда важно следовать конкретным инструкциям производителя по установке, поскольку они могут немного отличаться.

Посещение: Статья об устранении неполадок электрических систем обогрева пола, опубликованная в журнале RSES для получения дополнительной информации.

Что такое значение U? Потери тепла, тепловая масса и онлайн-калькуляторы объясняют

Несмотря на то, что в настоящее время основное внимание в экологических характеристиках зданий уделяется использованию углерода, по-прежнему необходимо учитывать тепловые характеристики строительной ткани в качестве содействующего фактора.Тепловые характеристики измеряются с точки зрения потерь тепла и обычно выражаются в строительной отрасли как значение U или значение R. При разработке стратегии строительства неизменно потребуются расчеты коэффициента теплопередачи. Некоторые термины имеют слегка схожие значения, и в Интернете можно найти противоречивые толкования. Различные термины и то, как они соотносятся друг с другом, объясняются в этой статье.

Значение U или коэффициент теплопередачи (обратное значению R)

Коэффициент теплопередачи, также известный как коэффициент теплопередачи, представляет собой скорость передачи тепла через структуру (которая может быть из одного материала или композита), деленную на разницу температур в этой конструкции. Единицы измерения — Вт/м²К. Чем лучше изолирована конструкция, тем ниже будет коэффициент теплопередачи. Качество изготовления и стандарты установки могут сильно повлиять на коэффициент теплопередачи. Если изоляция подогнана некачественно, с щелями и мостиками холода, коэффициент теплопередачи может быть значительно выше желаемого. Коэффициент теплопередачи учитывает потери тепла за счет теплопроводности, конвекции и излучения.

Расчет U-значения

Базовый расчет коэффициента теплопередачи относительно прост.По сути, значение U можно рассчитать, найдя обратную сумму тепловых сопротивлений каждого материала, из которого состоит рассматриваемый строительный элемент. Обратите внимание, что, помимо сопротивлений материала, внутренние и внешние грани также имеют сопротивления, которые необходимо добавить. Это фиксированные значения.

Существует ряд стандартов, описывающих методы расчета коэффициента теплопередачи. Они перечислены в разделе «Полезные ссылки и ссылки» в конце этой статьи.

Простые расчеты коэффициента теплопередачи можно выполнить следующим образом, рассматривая конструкцию строительного элемента слой за слоем. Обратите внимание, однако, что это не учитывает мостики холода (например, за счет стеновых связей), воздушные зазоры вокруг изоляции или различные тепловые свойства, например, теплоизоляции. растворные швы . В этом примере рассматривается полая стена:

Материал Толщина Проводимость
(значение k)
Сопротивление = толщина ÷ проводимость
(значение R)
Наружная поверхность 0.040 К м²/Вт
Глиняный кирпич 0,100 м 0,77 Вт/м⋅К 0,130 тыс. м²/Вт
Стекловата 0,100 м 0,04 Вт/м⋅К 2 500 тыс. м²/Вт
Бетонные блоки 0,100 м 1,13 Вт/м⋅К 0,090 К м²/Вт
Гипс 0.013 м 0,50 Вт/м⋅К 0,026 К м²/Вт
Внутренняя поверхность 0,130 тыс. м²/Вт
Итого 2,916 тыс. м²/Вт
U-значение = 1 ÷ 2,916 = 0,343 Вт/м²K

Обратите внимание, что в приведенном выше примере значения проводимости (значения k) строительных материалов находятся в свободном доступе в Интернете; в частности от производителей. На самом деле, использование данных производителя повысит точность, если конкретные указанные продукты известны на момент расчета. Хотя в приведенном выше расчете можно учесть растворные швы, оценивая % площади раствора по отношению к уложенной в него кладке, следует иметь в виду, что это грубый метод по сравнению с более надежным методом, изложенным в БС ЕН ИСО 6946 I .

Измерение коэффициента теплопередачи

Хотя проектные расчеты носят теоретический характер, измерения после завершения строительства также могут быть выполнены.Преимущество их заключается в том, что они могут учитывать качество изготовления. Расчет коэффициента теплопередачи для крыш или стен можно выполнить с помощью измерителя теплового потока. Он состоит из датчика термобатареи, который прочно закреплен на испытательной площадке для контроля теплового потока изнутри наружу. Коэффициент теплопередачи получается путем деления среднего теплового потока (расхода) на среднюю разницу температур (между внутренней и внешней) за непрерывный период около 2 недель (или за год в случае плиты первого этажа из-за аккумулирования тепла в земля).

Точность измерений зависит от ряда факторов:

  • Величина разницы температур (больше = точнее)
  • Погодные условия (облачно лучше, чем солнечно)
  • Хорошая адгезия термобатарей к тестовой зоне
  • Продолжительность мониторинга (большая продолжительность позволяет получить более точное среднее значение)
  • Больше контрольных точек обеспечивает большую точность для снижения аномалий

Два усложняющих фактора, которые могут повлиять на теплопроводность материалов, включают:

  • Температура окружающей среды, обусловленная, среди прочего, скрытой теплотой
  • Эффекты конвекционных потоков (усиленная конвекция способствует тепловому потоку)

Калькулятор коэффициента теплопередачи

Поскольку расчет значений U может занимать много времени и быть сложным (особенно там, где, например, необходимо учитывать мостики холода), было выпущено множество онлайн-калькуляторов значений U. Однако многие из них доступны только по подписке, а бесплатные, как правило, слишком упрощены. Другой вариант — запросить расчет, например, у производителя изоляции, чей продукт указывается.

Строительные нормы и правила, утвержденные документы L1A, L2A, L1B и L2B в Англии и Уэльсе, ссылаются на публикацию BR 443 упражняться.Рабочие примеры с использованием BR 443 III дают полезные рекомендации.

Значение R или теплоизоляция (обратно значению U)

Теплоизоляция является обратной величиной коэффициента теплопередачи; другими словами, способность материала сопротивляться тепловому потоку. R-значения чаще используются в определенных частях мира (например, в Австралазии), в отличие от Великобритании, отдающей предпочтение U-значениям. Единицами измерения коэффициента теплопередачи являются м²K/Вт, и, опять же, более высокое значение указывает на лучшую производительность (в отличие от более низкого значения, необходимого для коэффициента теплопередачи).

значение k или теплопроводность (также известное как значение лямбда или λ; величина, обратная удельному тепловому сопротивлению)

Теплопроводность — это способность материала проводить тепло. Следовательно, высокая теплопроводность означает, что теплопередача через материал будет происходить с большей скоростью; обратите внимание, что это также зависит от температуры. Единицы теплопроводности – Вт/м⋅К. Однако, в отличие от значений U и R, значения k не зависят от толщины рассматриваемого материала.

Значение Y, или теплопроводность, или коэффициент теплопередачи

Способность материала поглощать и выделять тепло из внутреннего пространства при изменении температуры этого пространства называется теплопроводностью (или коэффициентом теплопередачи ) и определяется в BS EN ISO 13786:2007 Тепловые характеристики. строительных компонентов IV . Это также обеспечивает основу для «простой динамической модели» в CIBSE Guide A: Environmental design V , которая используется для расчета холодильных нагрузок и температуры помещения в летнее время. Чем выше коэффициент теплопроводности, тем выше будет тепловая масса. Тепловая проводимость аналогична коэффициенту теплопередачи (и использует те же единицы измерения). Однако он измеряет теплоемкость материала, то есть способность материала накапливать и выделять тепло в течение определенного периода времени, обычно 24 часов. Как и в случае с коэффициентом теплопередачи, единицами измерения являются Вт/м²К.

Обратите внимание, что теплопроводность «значение Y» не следует путать с коэффициентом теплового моста «значение y», которое определено в Приложении K к Стандартной процедуре оценки (SAP) как производное от линейного коэффициента теплопередачи.

Значение Psi (Ψ) или линейный коэффициент теплопередачи

Мера тепловых потерь из-за теплового моста называется линейным коэффициентом теплопередачи (в отличие от «площадного» коэффициента теплопередачи, который иначе называется коэффициентом теплопередачи), при этом единицами измерения снова являются Вт/м²К. Значения Psi используются для получения значений y ( фактор теплового моста ) в Приложении K Стандартной процедуры оценки.

Удельное тепловое сопротивление (обратное теплопроводности)

Удельное тепловое сопротивление — это способность материала сопротивляться передаче тепла через него.Как и значение k, это свойство не зависит от толщины рассматриваемого материала. Единицы теплового сопротивления – К⋅м/Вт.

Теплопроводность (обратная тепловому сопротивлению)

Относится к количеству тепла, проводимому через материал данного объема в единицу времени, т. е. к скорости теплопроводности. Таким образом, единицами измерения являются Вт/К.

Термическое сопротивление (обратное теплопроводности)

Это мера того, насколько хорошо материал может сопротивляться передаче тепла через него, и измеряется в К/Вт.Как и в случае с теплопроводностью, это мера скорости передачи для данного объема.

Термическая масса

До сих пор в строительной отрасли Великобритании в значительной степени игнорировалось, тепловая масса (в отличие от теплопроводности) получена из удельной теплоемкости (способность материала сохранять тепло по отношению к его массе), плотность и теплопроводность (насколько легко тепло может проходить через материал). Теплопроводность используется SAP 2009 в виде значения «k» (или каппа) при расчете параметра тепловой массы (TMP).Значение «k» представляет собой теплоемкость на единицу площади «термически активной» части строительного элемента (только первые 50 мм или около того толщины элемента оказывают реальное влияние на тепловую массу, поскольку с увеличением глубины она уменьшается до элемента; за пределами 100 мм эффект незначителен). Следует отметить, что значение «k» является приблизительным, поскольку делаются предположения о размере термически активных объемов материала; кроме того, он игнорирует влияние теплопроводности при расчете периода, в течение которого тепло поглощается и излучается материалом.Стандарт BS EN ISO 13786 VI предлагает более эффективный метод определения тепловой массы. Термическую массу не следует путать с изоляцией.

Значение тепловой массы нельзя переоценить, как показано на следующих примерах:

Наращивание стен Коэффициент теплопередачи Теплопроводность Термическая масса
  • Кирпич 200 мм
  • «мокрый» гипс 13 мм
2 Вт/м²K 4. 26 Вт/м²K 169 кДж/м²K
  • Кирпич 100 мм
  • Полость 150 мм, заполненная минеральной ватой
  • Газобетонный блок 100 мм
  • Сухая облицовка из гипсокартона толщиной 13 мм на мазках толщиной 10 мм
0,19 Вт/м²K 1,86 Вт/м²K 9 кДж/м²K

Обратите внимание на то, насколько плоха тепловая масса современной полой стены по сравнению со стеной из сплошного кирпича.Однако, заменив 13-миллиметровую «мокрую» штукатурку на сухую облицовку, пропускная способность может быть существенно увеличена:

Наращивание стен Коэффициент теплопередачи Теплопроводность Термическая масса
  • Кирпич 100 мм
  • Полость 150 мм, заполненная минеральной ватой
  • Газобетонный блок 100 мм
  • «мокрый» гипс 13 мм
0. 19 Вт/м²K 2,74 Вт/м²K 60 кДж/м²K

Таким образом, разделение гипсокартона позволяет почти полностью удалить эффективную тепловую массу в доме, построенном в соответствии с современными стандартами и технологиями.

Использование тепловой массы для борьбы с перегревом в летнее время более подробно обсуждается в серии статей Адаптация к изменению климата в зданиях: избыточное тепло , части первая VII и вторая VIII .

Уменьшение

Описывает, каким образом плотность, теплоемкость и теплопроводность материала могут замедлять прохождение тепла с одной стороны на другую, а также уменьшать этот прирост при прохождении через него. Таким образом, это влияет на тепловые характеристики здания в более теплые периоды. Они называются задержкой декремента и коэффициентом декремента соответственно.

Химическая фаза

Когда материал переходит из твердого состояния в жидкое или из жидкого в газообразное, теплопроводность этого материала может измениться. Это связано с поглощением и выделением скрытого тепла, а также может происходить в меньших масштабах, что может быть выгодно в строительстве.

Все более доступными становятся материалы, способные обеспечить высокую тепловую массу при небольших объемах. Известные как материалы с фазовым переходом (PCM), это вещества, которые могут накапливать и выделять скрытую теплоту при плавлении и затвердевании соответственно в узком диапазоне температур. Эти материалы могут быть микроинкапсулированы в определенные типы строительных материалов, таких как гипс или глина, с образованием облицовочных плит или потолочной плитки.Они также могут быть макроинкапсулированы, например, в пластины теплообменника для использования в охлаждающих и вентиляционных установках и исследуются для включения в панели из пенополиуретана для таких применений, как композитные облицовочные панели с металлическим покрытием. Преимущество PCM заключается в том, что они могут обеспечивать значительное количество тепловой массы, будучи сами по себе очень тонкими; то есть , тепловая масса кажется непропорционально большой по сравнению с физической толщиной материала.

PCM могут предложить практическое решение для повторного введения тепловой массы в легкие здания для противодействия перегреву и более подробно обсуждаются в серии статей Адаптация к изменению климата в зданиях: избыточное тепло (часть вторая) IX .

Хотите больше подобных материалов? Подпишитесь на информационный бюллетень NBS eWeekly.

Зарегистрируйтесь сейчас

Ламинат и полы с подогревом?

Это служба веб-аналитики.

Перерабатывающая компания

Google Ireland Limited
Google Building Gordon House, 4 Barrow St, Dublin, D04 E5W5, Ирландия

Назначение данных

  • Маркетинг
  • Реклама
  • Веб-аналитика

Используемые технологии

Атрибуты данных

  • IP-адрес (анонимный)
  • Информация о браузере (тип браузера, страницы перехода/выхода, файлы, просматриваемые на нашем сайте, операционная система, отметка даты/времени и/или данные о посещениях)
  • Данные об использовании (просмотры, клики)

Сбор данных

В этом списке представлены все (персональные) данные, которые собираются этой службой или посредством ее использования.

  • IP-адрес
  • Дата и время посещения
  • Данные об использовании
  • Путь клика
  • Обновления приложений
  • Информация о браузере
  • Информация об устройстве
  • Поддержка JavaScript
  • просмотренных страниц
  • URL-адрес реферера
  • загрузок
  • Версия флэш-памяти
  • Информация о местоположении
  • Закупочная деятельность
  • Взаимодействие виджетов

Правовая основа

В дальнейшем правовая основа для обработки персональных данных, требуемая ст.6 I 1 Общего регламента по защите данных.
Арт. 6 абз. 1 с. 1 лит. GDPR

Место обработки

Европейский Союз

Срок хранения

Срок хранения зависит от типа сохраняемых данных. Каждый клиент может выбрать, как долго Google Analytics будет хранить данные перед их автоматическим удалением.

Получатели данных

  • Alphabet Inc.
  • ООО «Гугл»
  • Google Ирландия Лимитед

Передача в третьи страны

Во всем мире

Дополнительная информация и отказ от участия

https://инструменты.google.com/dlpage/gaoptout?hl=de

Нажмите здесь, чтобы отказаться от использования этого процессора во всех доменах https://safety.google/privacy/privacy-controls/

Нажмите здесь, чтобы прочитать политику конфиденциальности обработчика данных https://policies.google.com/privacy?hl=en

URL-адрес политики использования файлов cookie https://policies.google.com/technologies/cookies?hl=en

Анализ характеристик аккумулирования тепла системы лучистого обогрева пола с помощью молекул PCM

.2019 апрель; 24(7): 1352.

JinChul Park

1 Факультет архитектуры, Университет Чун-Анг, Сеул 156-756, Корея; rk. [email protected]

TaeWon Kim

2 Инженерно-архитектурный факультет Высшей школы Университета Чунг-Анг, Сеул 156-756, Корея

Ана Инес Фернандес Ренна, академический редактор

9 Департамент 9115 Архитектура, Университет Чун-Анг, Сеул 156-756, Корея; [email protected]

2 Инженерно-архитектурный факультет Высшей школы Университета Чунг-Анг, Сеул 156-756, Корея

Поступила в редакцию 28 февраля 2019 г.; Принято 2 апреля 2019 г.

Лицензиат MDPI, Базель, Швейцария. Эта статья находится в открытом доступе и распространяется на условиях лицензии Creative Commons Attribution (CC BY) (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).

Abstract

В этом исследовании сначала были рассмотрены предыдущие исследования систем напольного отопления, основанных на использовании материала с фазовым переходом (PCM), и текущее состояние технических разработок, и было обнаружено, что исследования на основе PCM все еще находятся в зачаточном состоянии. В частности, улучшение характеристик аккумулирования тепла пола в помещениях за счет комбинирования ПКМ с существующими конструкциями пола не было предметом предыдущих исследований.Таким образом, систему лучистого обогрева пола на основе ПКМ, которая использует горячую воду в качестве источника тепла и может использоваться в сочетании с широко распространенным методом мокрого строительства, можно считать новой. Это исследование показало, что наиболее подходящая температура плавления ПКМ для предлагаемой системы лучистого обогрева пола на основе ПКМ находится в диапазоне примерно от 35 °C до 45 °C для пола толщиной 70 мм и толщиной ПКМ 10 мм. Результаты пробных испытаний, направленных на оценку производительности системы лучистого обогрева пола с и без PCM, показали, что помещение на основе PCM способно поддерживать температуру, равную 0.на 2 °C выше, чем в помещении без PCM. Это произошло из-за повышения температуры, вызванного способностью аккумулирования тепла РСМ и выделением отработанного тепла, которое в противном случае терялось бы в нижней части трубы горячей воды, когда РСМ отсутствовал.

Ключевые слова: материал с фазовым переходом , система лучистого обогрева пола, накопление тепла, макетное испытание

1. Введение

сокращение выбросов парниковых газов в качестве первоочередной задачи в последние годы.На основе добровольной дорожной карты по сокращению выбросов парниковых газов ряд развитых и развивающихся стран, в том числе те, которые еще не участвовали в существующих мероприятиях по сокращению выбросов, договорились сократить выбросы парниковых газов на 40–70 % к 2050 году и постепенно проводить декарбонизацию в качестве означает снижение средней глобальной температуры на 1,5–2,0 °С [1].

В свете этого Южная Корея поставила цель к 2030 году сократить выбросы парниковых газов на 37% по сравнению с обычными уровнями и попыталась добиться сокращения выбросов парниковых газов путем разработки новой энергетической политики во всех секторах [2].Особую озабоченность вызывают выбросы парниковых газов от зданий, на долю которых приходится 23 % всех выбросов парниковых газов, при этом выбросы парниковых газов от тепловой энергии, в частности, создают 54 % этих выбросов в жилых и нежилых помещениях соответственно [3].

В большинстве квартир в Южной Корее используется система обогрева пола на основе горячей воды и бетонных плит: эта система аккумулирует тепловую энергию в полу, используя горячую воду, подаваемую бойлером, и излучает тепло с поверхности пола для обогрева помещения [4]. ,5].Наиболее часто используемые теплоаккумулирующие материалы для пола — это автоклавный легкий бетон и строительный раствор, которые размещаются над и под трубами горячей воды, таким образом сохраняя тепло и поддерживая более длительное время нагрева. Однако эти материалы имеют низкую теплоаккумулирующую способность, поэтому обычно требуется большое количество горячей воды и энергии [6].

Таким образом, это исследование направлено на анализ эффективности аккумулирования тепла после добавления материала с фазовым переходом (PCM) в обычную систему лучистого теплого пола.Во-первых, были проанализированы предыдущие исследования систем лучистого напольного отопления PCM. Затем была разработана система лучистого обогрева пола на основе ПКМ, подходящая для корейского многоквартирного дома, и рассчитан оптимальный диапазон температур плавления ПКМ для этой системы. После этого был построен макет, который включал контрольную комнату и комнату с установленным PCM, и были проведены испытания для проверки производительности предлагаемой системы лучистого обогрева пола на основе PCM.

2. Анализ предыдущих исследований

В ряде предыдущих исследований были предложены системы лучистого обогрева пола на основе PCM и представлены результаты испытаний.Например, Yoon [7] экспериментально доказал применимость новой системы возобновляемой энергии для обогрева пола, а Yoon [8] предложил систему подачи горячей воды с использованием солнечной тепловой и геотермальной системы для обогрева полов зданий с использованием многонаправленных клапанов и тепловые насосы. Компания Isone Industry Co. Ltd. разработала деревянный пол для хранения тепла с использованием ПКМ и труб для горячей воды, который был построен путем сборки модульного материала для отделки пола из ПКМ [9]. Лин и др. [10] изготовили ПКМ со стабилизированной формой (SSPCM) в форме пластин и спроектировали систему лучистого обогрева пола с использованием ночного электричества. Ченг и др. оценили тепловые характеристики и снижение энергопотребления системы лучистого обогрева пола с использованием ПКМ с улучшенной теплопроводностью и стабилизированной формой (HCE-SSPCM) [11]. Джин и др. [12] вставили трубы холодной и горячей воды в бетон, чтобы они действовали как источник тепла и охлаждения для системы лучистого обогрева пола на основе PCM, и проверили производительность этой системы с помощью экспериментов. Чжоу и др. [13] оценили производительность системы теплого пола, в которой были применены ПКМ и капиллярные электрические маты, в зависимости от типа материала, аккумулирующего тепло, и типа источника тепла.Хуанг и др. [14] предложили гибридную систему лучистого обогрева пола на основе ПКМ, которая объединила систему лучистого обогрева пола на основе ПКМ и систему горячего водоснабжения с использованием солнечной энергии с использованием новой и возобновляемой энергии, и оценили ее тепловые характеристики. Корпорация Mitsubishi, Япония, разработала систему лучистого обогрева полов с использованием скрытой теплоты ПКМ для жилых и офисных зданий [15]. Компания Negishi Industry Co., Ltd., Япония, разработала систему лучистого обогрева пола на основе ПКМ с использованием методов сухого и мокрого строительства и разработала систему в основном для деревянных домов [16].Пилотное исследование системы подогрева пола с использованием PCM было проведено компанией «P» в Великобритании (PCM Ltd, Northants, UK, 2017). Это была гибридная система, которая сочетала солнечную систему водоснабжения с конструкцией пола, в которую через полиэтиленовые трубки был вставлен PCM. [17].

Исследования, связанные с PCM, и текущее состояние технологии, описанные выше, указывают на то, что теоретические и проверочные исследования, связанные с PCM, все еще находятся на ранних стадиях. В частности, еще не проводились исследования по улучшению энергоэффективности помещений путем комбинирования ПКМ и существующей конструкции пола.Южная Корея обычно использует методы мокрого строительства для своих полов, в то время как другие страны предпочитают использовать сухое строительство. Таким образом, системы обогрева пола на основе ПКМ с использованием электрического источника тепла или системы, сооруженные путем вставки ПКМ в структуру пола сухим способом, являются доминирующими. Кроме того, ранее не проводились исследования систем на основе ПХМ, использующих тепло, выделяемое трубами горячей воды. Даже когда был предложен метод мокрого строительства, предыдущие исследования включали большую разницу в методах эксплуатации или предлагали электрический источник тепла.В некоторых странах используются системы лучистого теплого пола из ПКМ естественного или промышленного типа, основанные на сухих методах или электрических источниках тепла.

Таким образом, в настоящем исследовании предлагается система лучистого обогрева пола на основе ПКМ, которую можно использовать в сочетании с существующим методом мокрого строительства. В этой системе ПКМ используется в качестве высокоэффективного теплоаккумулирующего материала в рамках обычной конструкции пола, которая имеет только области ощутимого тепла [18]. Основываясь на вышеприведенном анализе, предлагаемая в этом исследовании система лучистого обогрева пола PCM, которая использует горячую воду и может использоваться с мокрой конструкцией, может считаться новой.

3. Проектирование системы лучистого теплого пола на основе ПКМ и определение оптимального диапазона температур плавления ПКМ

3.1. Резюме

обобщает динамику теплопередачи системы обогрева пола, содержащей PCM, в корейском жилье. При отключении подачи тепла в системе водяного теплого пола без РСМ температура поверхности быстро падает, что приводит к непрерывной работе контроллера котла (). Тем не менее, система подогрева пола с РСМ может сохранять тепло в помещении даже после прекращения подачи горячей воды, поскольку тепловая энергия горячей воды запасается в РСМ в виде скрытой теплоты ().

Тепловыделение от системы обогрева пола, содержащей материал с фазовым переходом (PCM).

Горячее водоснабжение по времени для системы теплого пола без ПКМ.

Горячее водоснабжение по времени для системы теплого пола с ПКМ.

3.2. Конструкция системы лучистого обогрева пола на основе ПКМ

Система лучистого отопления пола на основе ПКМ, предложенная в этом исследовании, состояла из бетонной плиты толщиной 210 ​​мм, прокладочного материала толщиной 20 мм, легкого автоклавированного материала толщиной 40 мм. бетон и раствор толщиной 40 мм ().Это соответствует существующим в Корее стандартным критериям толщины конструкции пола. PCM был помещен в слой легкого бетона, подвергнутого автоклавной обработке, под трубу горячей воды для накопления отработанного тепла, которое в противном случае было бы потеряно из трубы, что улучшило общие характеристики накопления тепла в существующих слоях легкого бетона и раствора, подвергнутых автоклавной обработке.

Проект предлагаемой конструкции системы лучистого теплого пола на основе ПКМ.

Эта конструкция также практична и удобна тем, что совместима с существующими методами строительства: не требует дополнительных процессов, кроме замены автоклавного легкого бетона раствором и укладки ПКМ. Кроме того, поскольку плотность заменяющего раствора и ПКМ выше, чем плотность автоклавного легкого бетона, ожидается, что предлагаемая система будет удовлетворять существующим стандартам в отношении регулирования тяжелых и легких ударных звуков.

Место установки модуля PCM в системе напольного отопления в данном исследовании было определено путем тестирования сначала двух мест: рядом и под нагревательной трубой. Это предварительное испытание показало, что последнее расположение было лучше, чем первое, потому что теплопередача в трубе с горячей водой была более эффективной в вертикальном направлении, чем в горизонтальном.

3.3. Определение оптимального диапазона температур плавления ПКМ

Для любой системы напольного лучистого отопления на основе ПКМ должна быть установлена ​​комфортная температура в помещении и на поверхности пола. Таким образом, необходимо рассчитать температурный диапазон, учитывающий взаимосвязь между температурой плавления ПКМ и температурой поверхности помещения и пола. Этот расчет сначала определяет теплотворную способность PCMQindoor для воздуха в помещении из PCM в зонах выделения скрытого тепла, а затем это используется для получения температур раствора и поверхности пола Tmortar и Tunderfloor соответственно, которые можно сравнить с установленными условиями.Таким образом, на отопительный период в квартирах должна быть определена комфортная температура в помещении и на поверхности пола. В Стандартах проектирования энергосбережения в зданиях № 2017-71, выпущенных Министерством земли, инфраструктуры и транспорта Кореи, предложены критерии температуры и влажности в помещении для расчета мощности холодильных и отопительных установок (Приложение 8). Критерии температуры в помещении в этом документе предполагают диапазон от 20 до 22 °C, поэтому в качестве комфортной температуры в помещении для предлагаемой системы было выбрано максимальное значение 22 °C.

Для теплостойкости (подпольный пол) за счет конвекции и излучения от поверхности пола для расчета скорости теплопередачи применялись справочные значения сопротивления теплопередаче внутренней и наружной поверхности, как это было предложено энергосберегающей конструкцией здания. Таким образом, общее сопротивление теплопередаче на поверхности пола в многоквартирном доме (0,717 °С/Вт) было разделено на площадь поверхности модуля пола (0,086 м 2 °С/Вт) (Национальное министерство земельного транспорта, 2017).Таким образом, общее тепловое сопротивление (R) пола в сочетании с тепловым сопротивлением каждого материала и поверхности пола было рассчитано как 1,875 °C/Вт. Кроме того, температура плавления ПКМ (ТРСМ) задавалась вручную, поскольку для этого не существовало отдельного метода расчета. Поскольку комнатная температура была установлена ​​на уровне 22 °C, температура модуля PCM должна была быть выше установленной температуры в помещении, чтобы тепло могло передаваться от пола в помещение. Исходя из этого, TPCM изначально была установлена ​​на 23 °C, т.е.е., на 1°С выше, чем комнатная температура, и она увеличивалась с интервалом в 1°С до максимума 52°С (). Скрытое тепловыделение ПКМ и температура поверхности раствора и пола затем рассчитывались с использованием уравнений (1)–(3) соответственно.

TMORTAR = TPCM- [PCMQINDOOR] · RMORTAR

(1)

TMORTAR = TPCM- [PCMQINDOOR] · RMORTAR

(2)

TUNTERFLOOR = TMORTAR- [PCMQINDOOR] · Rfinising

(3)

91 635 Tunderfloor:
Rраствор: Сопротивление теплопроводности раствора (°C/Вт)
Rfinishing: Сопротивление теплопроводности отделочного раствора (°C/Вт)
Сопротивление выпуклости пола: 90c05 поверхности пола (°C/Вт)
R: Общее сопротивление теплопроводности конструкции пола (°C/Вт)
TPCM:  Представляет температуру плавления (°C)
Tindoor: Температура в помещении (°C)
PCMQindoor: Количество тепла, отдаваемое PCM внутрь помещения (Вт)
Tраствора:
Температура поверхности пола (°C)

Таблица 1

Результаты расчета скрытого тепловыделения ПКМ, температуры раствора и температуры поверхности пола.

Rстроительный раствор (°C/Вт) Rотделка (°C/Вт) Пол (°C/Вт) R (°C/Вт) ° С) PCMQindoor (Вт) Tmortar (° С) Tunderfloor (° С)
0,637 0,521 0,717 1,875 23 22 0,5 22,7 22,4
0,637 0. 521 0,717 1,875 24 22 1,1 23,3 22,8
0,637 0,521 0,717 1,875 25 22 1,6 24,0 23. 1
0.637 0.521 0.717 1,717 1.875 26 26 22 2.1 24.6 23.59
0.637 0,521 0,717 1,875 27 22 2,7 25,3 23,9
0,637 0,521 0,717 1,875 28 22 3,2 26. 0 240057 24.3
0.637 0.521 0.521 0.717 1.875 1,875 29 22 3.7 26.6 24.7
0,637 0,521 0,717 1,875 30 22 4,3 27,3 25,1
0,637 0,521 0,717 1,875 31 22 4. 8 4,8 27.9 25.9 25.4
0.637 0.521 0.521 0.717 1,875 32 22 5.3 28.6 25,8
0,637 0,521 0,717 1,875 33 22 5,9 29,3 26,2
0,637 0,521 0,717 1,875 34 22 22 6. 4 29.9 26.9 26.6 26.6
0.637 0.521 0.521 0.717 1.875 35 22 6.9 30,6 27,0
0,637 0,521 0,717 1,875 36 22 7,5 31,2 27,4
0,637 0,521 0,717 1,875 37 37 22 8. 0 31.9 27.9 27.7
0.637 0.521 0.717 0,717 1,875 38 22 8.5 32,6 28,1
0,637 0,521 0,717 1,875 39 22 9,1 33,2 28,5
0,637 0,521 0,717 1,875 40 40 22 9. 6 9.6 33.9 28.9
0.637 0.521 0.521 0.717 1.875 41 22 10.1 34,5 29,3
0,637 0,521 0,717 1,875 42 22 10,7 35,2 29,6
0,637 0,521 0,717 1,875 43 22 22 11. 2 35.9 30.9 30.0
0.637 0.521 0.521 0.717 1,875 44 22 11.7 36,5 30,4
0,637 0,521 0,717 1,875 45 22 12,3 37,2 30,8
0,637 0,521 0,717 1,875 46 46 22 12. 8 37.8 37.8 31.2
0.637 0.521 0.717 1,717 1,875 47 22 13.3 38,5 31,6
0,637 0,521 0,717 1,875 48 22 13,9 39,2 31,9
0,637 0,521 0,717 1,875 49 49 22 14. 4 14.4 39.8 39.9 32.9
0.637 0.521 0.717 1,717 1,875 50 22 14.9 40,5 32,7
0,637 0,521 0,717 1,875 51 22 15,5 41,1 33,1
0,637 0,521 0,717 1,875 52 22 16,0 41,8 33,5

Рассчитанная температура плавления ПКМ составила 80 °C, а температура поверхности 83–22 °C. при 35–45 °С с погрешностью ±1 °С ().Таким образом, когда теплоаккумулирующий слой пола состоял из строительного раствора толщиной 70 мм и ПКМ толщиной 10 мм, было установлено, что наиболее подходящая температура плавления ПКМ для предложенной в этом исследовании системы лучистого обогрева пола для обеспечения комфортной температуры в помещении составляет в диапазоне от 35 до 45°С.

Температура раствора и поверхности пола в зависимости от изменения температуры плавления ПКМ.

4. Макетные испытания системы напольного отопления из ПКМ

4.1. Строительство макетной испытательной комнаты

В помещении была построена макетная испытательная комната в соответствии со стандартной конструкцией пола, предложенной Министерством земли, инфраструктуры и транспорта Кореи, для сравнения и проверки эффективности системы лучистого обогрева пола. система с PCM и без него.Тестовая комната показана на , а сводка построенного макета представлена ​​на . Комнаты были разделены на две части, каждая из которых имела пол, соответствующий характеристикам стандартной конструкции пола. Площадь пола и объем каждой комнаты составляли 3,6 м 91 158 2 91 159 и 10,6 м 91 158 3 91 159 соответственно, и каждая комната была построена таким образом, чтобы иметь достаточно места для того, чтобы взрослый человек мог заниматься обычными делами. Стены помещения имели изоляционный слой толщиной 200 мм для блокировки теплообмена с внешней средой, а внешние условия (в том числе внешняя температура ~20 °C, регулируемая искусственным климатом лаборатории) поддерживались постоянными (). .

3D визуализация макетов помещений.

Таблица 2

Характеристики модельных помещений, используемых для испытаний предлагаемой системы обогрева пола.

Размер помещения 2,2 м × 2 м × 2,4 м (ширина × длина × высота)
Объем комнаты 10,6 м 3
Площадь этажа 7,2 м 2 (3,6 м 2 на место)
Внешние условия Идентичный (внутренний макет)
Состав комнаты Помещение 1 (Общее): Общее отопление пола
Помещение 2 (Внизу): Основание трубы PCM (RT42)

Пол был разделен на четыре зоны для повышения точности измерения данных перед были построены комнаты, в каждой из этих зон установлены датчики температуры и рассчитано среднее значение. Датчики были установлены на верхней поверхности трубы горячего водоснабжения, подводимой к каждому помещению, на верхней поверхности ПКМ, на поверхности панели пола и на высоте 1200 мм над поверхностью пола (т.е. на средней высоте дыхания человека) для измерить температуру воздуха. Схема конструкции пола и расположение установленных датчиков температуры показаны на и .

Расположение датчиков в традиционной системе лучистого отопления.

Расположение датчиков в системе лучистого отопления на базе ПКМ.

представляет физические свойства PCM, примененного к системе обогрева пола для пробного испытания.

Таблица 3

Физические свойства PCM применительно к системе обогрева пола.

Конфигурация Детали
Компоненты Запатентованная смесь растительных кошерных ингредиентов, полученных из растительных масел, таких как жирные кислоты, жирные спирты, жирные эфиры и их производные, а также любая комбинация ранее упомянутых продуктов, перечисленных в списке общепризнанных безопасных (GRAS) FDA. которые не содержат продуктов нефти или животных жиров.
Физические и химические свойства Внешний вид: бесцветная жидкость (над точкой плавления)
относительная плотность: 0,85-0,90 г / мл @ 45 ° C
температура плавления: 42 ° C (107,6 ° F)
Точка кипения: >250 °C (482 °F)
Растворимость в воде: нерастворим
Температура воспламенения: >110 °C (230 °F)

4.2. Определение оптимального объема упаковки для ПКМ

Была рассчитана теплотворная способность, поступающая в ПКМ из трубы с горячей водой. Было определено, что это минимальное количество тепла, необходимое для полного плавления ПКМ при ежедневной работе (т.е. восемь часов) котла. Для расчета этого значения учитывались температура трубы горячей воды, температура ПКМ, время накопления тепла и накопление тепла ПКМ. Накопление тепла в PCM составило 165 кДж/кг на основании отчета о результатах испытаний PCM, предоставленного производителем.

Уравнение (4) было рассчитано для определения количества тепла, переданного от вставленного трубопровода горячей воды к PCM, на основе времени накопления тепла и накопления тепла PCM. Термическое сопротивление трубопровода горячей воды не было включено в расчет из-за желания разработать обобщенную расчетную формулу и с учетом разнообразия доступных материалов для трубопроводов горячей воды. Уравнение (5) использовалось для расчета времени накопления тепла и количества полученного тепла с использованием полученных значений.

Теплоаккумулирование ПКМ, рассчитанное вышеописанным методом, составило 3376 кДж, поэтому оптимальная мощность ПКМ была определена равной 20 кг/комнату.

Q: Количество тепла, переданного от трубы горячей воды к PCM [Вт]
Tpipe: Температура трубы горячей воды [°C]
TPCM: Температура PCM [°C]
Hst: Время накопления тепла [ч]
PCMtc: Теплоемкость PCM [кДж]
Rmortar: Термическое сопротивление раствора [°C/Вт]

PCM переходит из жидкого состояния в твердое в процессе фазового перехода. Таким образом, необходимо было предотвратить утечку PCM, поэтому PCM был полностью герметизирован с помощью вакуумной упаковки. Полиэтиленовая смола, алюминиевые листы или трубы обычно используются для удержания ПКМ, когда он вставляется в конструкцию пола (Mitsubishi Ltd., Фукуока, Япония, 2017). В этом исследовании был выбран тонкопленочный алюминий с коэффициентом теплопроводности ~237 Вт/м 2 °C благодаря его адгезии к строительному раствору, способности выдерживать высокое давление, низкой внутренней коррозии и высокой теплопроводности. .Используемый алюминий очень тонкий (0,05 мм), поэтому он мало повлиял на общую толщину конструкции пола.

Воздух вокруг ПКМ был удален в процессе вакуумной упаковки, что привело к уменьшению объема, а затем отверстие упаковки было запаяно двойными горячими проволоками при температуре выше 200 °C. показывает окончательный вид и размер пакетов PCM.

Изображения упаковки ПКМ.

4.3. График работы водогрейного котла

График работы котла был установлен на основе типичной семьи из четырех человек (). Котел работал только тогда, когда жильцы были дома и во время сна. Как показано в , котел включали с 18:00 до 23:00, то есть за час до сна, и снова с 3:00 до 6:00, всего восемь часов в день. Температура горячей воды была установлена ​​на уровне 55 °C в обеих модельных комнатах.

Таблица 4

Схема работы водогрейного котла.

Условия Для семьи из четырех человек с работой/учебой
Расписание 08:00–18:00 Дома никого нет
18:00–24:00 Активность
24:00–08:00 Перед сном
Температура воды 55 °С Время работы Дважды по 8 часов

Таблица 5

График работы водогрейного котла.

3
9 161697 9 H 10 H 11 H 12 H 13 H 14 H 15 H 16 H 17 H 18 H 19 H 19 20 H 21 H 21 H 22 H 23 H 24 H 1 H 2 H 3 H 4 H 5 H 6 H 7 H 8 ч
Операция ВЫКЛ. ВКЛ. ВЫКЛ. ВКЛ. ВЫКЛ. поверхность.Датчики, используемые при измерении температуры, представляли собой термопары Т-типа (T0,32-Y-W-15), а измерения проводились каждую минуту с использованием Midi Logger GL820 от Graphtec. детализирует расположение установленных датчиков температуры. Измерялась только температура верхней поверхности PCM, так как потеря энергии накопления тепла с нижней поверхности считалась слишком минимальной, чтобы повлиять на температуру поверхности пола.

Таблица 6

Положение датчика температуры для каждого слоя.

Положение датчика температуры
Комната 1 Труба горячей воды Поверхность панели пола В помещении (1200 мм)
Комната 2 Труба горячей воды Поверхность панели пола В помещении (1200 мм) PCM (42 °C)

5.

Результаты

5.1. Температура на верхней поверхности трубы горячей воды

Температура на верхней поверхности трубы горячей воды при работающем котле была 0.В среднем на 2 °C ниже в комнате 2, содержащей PCM, чем в комнате 1 (без PCM). Однако температура через восемь часов после выключения котла была на 1 °С выше в помещении 2 (с ПКМ, 30,8 °С), чем в помещении 1 (без ПКМ, 29,8 °С). Это связано с эффектом накопления тепла PCM ( и ).

Изменение температуры горячей воды на поверхности трубы во времени.

Таблица 7

Температура на верхней поверхности трубы горячей воды.

9:00
Комната 1 Комната 2 Время Операция
26. 4 ° C 26.3 ° C 18:00 на
50,5 ° C 50,2 ° C 50,2 ° C 19:00
55,1 ° C 54,7 ° C 20:00
45.0 ° C 44.9 ° C 21:00
50. 5 ° C 50.4 ° C 50.4 ° C 22:00
43,1 ° C 42,9 ° C 23: 00 ВЫКЛ
35,3 °C 35.3 ° C 24:00
33.1 ° C 33,1 ° C 33,4 ° C 33. 4 ° C 1:00 1:00
31,9 ° C 32,2 ° C 2:00
54,3 ° C 54.0 ° C 3:00 3:00 на
44,2 ° C 44.1 ° C 44.1 ° C 4:00
50,0 ° C 49,8 ° C 5:00
43,5 °C 43,6 °C 6:00 ВЫКЛ
35. 8 ° C 36.2 ° C 7:00
33.5 ° C 34,3 ° C 8:00 8:00
32,5 ° C 33,1 ° C 9:00
31.7 ° C 32,3 ° C 10:00 10:00
31. 1 ° C 31.1 ° C 31.9 ° C 11:00
30,6 ° C 31,5 ° C 12:00
30,2 °С 31,2 °С 13:00
29.8 °С 30,8 °С 14:00

5.2. Температура на верхней поверхности ПКМ

Температура на верхней поверхности ПКМ была измерена для помещения 2 на базе ПКМ. Температура на верхней поверхности ПКМ поднялась с 26,5 °C до включения котла до 35,8°С через пять часов. Кроме того, температура РСМ оставалась выше 34 °C через четыре часа после выключения котла. Кроме того, температура на верхней поверхности ПКМ увеличилась до 38.5 °C при повторном включении котла ( и ).

Температура на верхней поверхности PCM в зависимости от времени.

Таблица 8

Температура на верхней поверхности PCM.

Room 2 Time Time
26.5 ° C 18:00 на
28,8 ° C 19:00
31. 2 ° C 20:00
33.0 ° C 21:00 21:00
34,7 ° C 22:00
35,8 ° C 23:00 Off
35,7 ° C 24:00
35.1 ° C 1:00
34,7 ° C 2:00
34,7 ° C 3:00 на
36. 2 ° C 4:00
37,6 °C 5:00
38.5 ° C 6:00 6:00 Off
38.2 ° C 7:00
37,6 ° C 8:00
36,8 ° C 9:00
36,3 ° C 10:00 10:00
35,7 ° C 11:00
35,3 ° C 12:00
35,0 ° C 13:00
34. 6 °С 14:00

5.3. Температура поверхности пола

Сравнивались температуры поверхности пола в комнате 1 (без PCM) и комнате 2 (с PCM); было обнаружено, что в комнате 2 температура постоянно выше, чем в комнате 1, в среднем на 0,5–0,8 °C. В помещении 2 эта более высокая температура сохранялась даже после выключения котла из-за эффекта аккумулирования тепла ПКМ ( и ).

Температура поверхности пола в зависимости от времени.

Таблица 9

Температура на поверхности пола.

24:00

9:00
Комната 1 Комната 2 Время Операция
26. 1 ° C 26.0 ° C 18:00 на
27,5 ° C 27,5 ° C 27:00 19:00
29,2 ° C 29,6 ° C 20:00
30.6 ° C 31.0 ° C 21:00 21:00
31. 6 ° C 31.9 ° C 22:00
32,2 ° C 32,7 ° C 23: 00 ВЫКЛ
31,9 °C 32.3 ° C 24:00
31.2 ° C 31.6 ° C 1:00 1:00
30,5 ° C 31. 0 ° C 2:00
29,9 ° C 30.5 ° C 3:00 3:00 на
31.1 ° C 31,8 ° C 31,8 ° C 4:00
32,0 ° C 32.8 ° C 5:00
32,7 °C 33,5 °C 6:00 ВЫКЛ
32. 3 ° C 33.1 ° C 7:00
31.7 ° C 32,4 ° C 8:00
31.1 ° C 31,8 ° C 9:00
30.5 ° C 31,3 ° C 10:00 10:00
30. 1 ° C 30.1 ° C 30.9 ° C 11:00
29,7 ° C 30,5 ° C 12:00
29,5 °С 30,3 °С 13:00
29.1 °С 29,9 °С 14:00

5.4. Температура воздуха в помещении

Температура воздуха в помещении, измеренная на высоте 1200 мм над поверхностью пола, была в среднем на 0,2 °C выше в помещении с установленным PCM (комната 2; в среднем 28,5 °C), чем в помещении 1 (без PCM). ). Комната 2 была на 0,3 °C выше в среднем через четыре часа после остановки котла ( и ).

Изменение температуры воздуха в помещении с течением времени.

Таблица 10

Температура воздуха в помещении.

9177
комната 1 комната 2 Time
26.0 ° C 26.0 ° C 18:00 на
26,3 ° C 26. 2 ° C 26.2 ° C 19:00 19:00
26.9 ° C 26.8 ° C 20:00
27,5 ° C 27,5 ° C 21:00
28,0 ° C 28.0 °С 22:00
28. 3 ° C 28.5 ° C 23:00 OFF
28,4 ° C 28,7 ° C 28,7 ° C 24:00
28,4 ° C 28,7 ° C 1:00
28.2 ° C 28.5 ° C 2:00
27. 9 ° C 28,3 ° C 3:00 на
28,3 ° C 28,5 ° C 4:00
28,7 °С 28,9 °С 5:00
29.1 ° C 29,3 ° C 6:00 Off
29. 2 ° C 29,4 ° C 29,4 ° C 7:00
29,0 ° C 29,3 ° C 8:00
28,8 ° C 29.2 ° C 9:00 9:00
28,6 ° C 29,0 ° C 29,0 ° C 10:00
28,5 ° C 28. 9 ° C 11: 00
28,4 °С 28,8 °С 12:00
28.3 ° C 28,7 ° C 13:00 13:00
28,1 ° C 28,5 ° C 28,5 ° C 14:00 14:00

Экспериментальные результаты проверили, что комната с установленными PCM поддерживала более высокие температуры, чем делал номер без ПКМ. В частности, верхняя поверхность ПКМ через четыре часа после выключения котла сохраняла температуру выше 36 °С, что более чем на 2 °С выше, чем в другом помещении.

Это означает, что структура пола, содержащая PCM, имеет больший запас тепла, что позволяет постоянно поддерживать более высокую температуру как на поверхности пола, так и в воздухе.Вышеупомянутые результаты были получены из-за того, что PCM накапливал, а затем выделял отработанное тепло, которое в противном случае терялось с нижней поверхности трубы горячей воды.

6. Обсуждение и выводы

В этом исследовании система PCM была применена к существующей системе лучистого обогрева пола, и была проанализирована эффективность накопления тепла PCM. Результаты исследования можно резюмировать следующим образом. Во-первых, были проанализированы предыдущие исследования технических разработок систем напольного отопления на основе ПКМ, и было обнаружено, что не предпринимались попытки улучшить характеристики аккумулирования тепла пола в помещениях за счет сочетания ПКМ с существующими конструкциями пола. Таким образом, в настоящем исследовании предложена система лучистого обогрева пола на основе ПКМ с горячей водой в качестве источника тепла, которую можно использовать в сочетании с широко распространенным в Корее методом мокрого строительства. Это исследование показало, что наиболее подходящая температура плавления ПКМ для предлагаемой системы лучистого обогрева пола на основе ПКМ составляет 35–45 °C при толщине пола 70 мм и толщине ПКМ 10 мм. Макетное испытание, целью которого была оценка производительности системы лучистого обогрева пола с PCM и без него, показало, что в помещении с PCM можно было поддерживать температуру 0.на 2 °C выше, чем в помещении без PCM. Это произошло из-за повышения температуры, вызванного теплоаккумулирующей способностью PCM, и выделением отработанного тепла, которое в противном случае терялось бы в нижней части трубы горячей воды в отсутствие PCM.

Однако, поскольку из расчетов были исключены такие важные переменные, как солнечное излучение через окна, поток воздуха в помещении и лучистое тепло внутреннего освещения, температура плавления ПКМ, указанная в этом исследовании, может отличаться от фактической оптимальной температуры плавления ПКМ. Кроме того, для установки ПКМ в конструкцию теплого пола использовалась тонкопленочная (0,05 мм) алюминиевая упаковка. Однако эта тонкопленочная алюминиевая упаковка имеет плохую теплопроводность, поэтому в будущем следует рассмотреть вопрос о выборе упаковочных материалов с высокой теплопроводностью.

В данном исследовании использовался РСМ RT-44 (Rubitherm ® ), член семейства н-парафиновых РСМ, имеющий постоянную температуру от 35 до 45 °C. ПКМ производятся в виде модульного блока в Корее после импорта, и их цена остается высокой по сравнению с тепловыми аккумуляторами и составляет около $40/л.Однако, если учитывать экологические затраты, такие как производство парниковых газов, системы PCM представляют собой экономически выгодный вариант. В результате этого исследования ожидается, что использование материалов PCM в системах напольного лучистого отопления поможет создать комфортную среду в помещении за счет уменьшения резких колебаний температуры в помещении за счет эффекта накопления тепла.

Вклад авторов

Концептуализация, J.P. and T.K.; методика, Т.К.; проверка, Дж.П.; формальный анализ, Т.К.; расследование, Т.К.; ресурсы, Т.К.; курирование данных, Т.К.; написание — подготовка первоначального проекта, JP; написание — рецензирование и редактирование, Т.К.; визуализация, Т.К.; надзор, JP; администрирование проекта, Дж.П. и Т.К.

Финансирование

Это исследование было поддержано исследовательским грантом Университета Чун-Анг в 2018 году и Программой фундаментальных научных исследований через Национальный исследовательский фонд Кореи (NRF), финансируемой Министерством образования (№ 2016R1D1A1B01015616).

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Сноски

Наличие образцов: Образцы упаковки PCM можно получить у автора T.W.

Ссылки и примечания

1. Ким Г.Х. Принятие Парижского соглашения и ответное направление Кореи. Корейский институт экономики энергетики. Функция политики. 2016;26:22–27. [Google Академия]2. Бэ С.Х. Сократить внутренние выбросы парниковых газов на 32,5% по сравнению с BAU — Поправка к базовой дорожной карте национального сокращения выбросов парниковых газов (объявление) _ Минимизация международной суммы сокращения Компенсируется внутренними мерами по сокращению.электр. Пауэр Дж. 2018; 12:50–53. [Google Scholar]

3. Исследовательский институт архитектуры и градостроительства Состояние выбросов парниковых газов и политические тенденции в корейских зданиях. 2010.

4. Ким С.М., Ким Х.Дж. Термическая стабильность и вязкоупругие свойства гибридных смол MF/PVAc на адгезию инженерных полов в системе обогрева ONDOLO. Термохим. Акта. 2006; 444: 134–140. doi: 10.1016/j.tca.2006.03.009. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]5. Реакция Сонга Г. С. Баттока на контакт с отделочными материалами системы подогрева пола ONDOL в Корее.Энергетическая сборка. 2005; 37: 65–75. doi: 10.1016/j.enbuild.2004.05.005. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 6. Ку Дж.О. Тепловые характеристики системы теплого пола (Ондоль) с основанием из легкого бетона. Дж. Адв. Шахтер. Агрег. Композиции 2003; 8: 161–170. [Google Академия]7. Магистерская диссертация Юн Г.С. Университет Хосео; Чхонан, Чхунчхон-Намдо, Корея: 2012 г. Экспериментальное исследование характеристик обогрева пола в жилой системе теплового насоса с использованием грунтового источника. [Google Академия]8. Юн Дж. Х. Дипломная работа. Университет Чхонджу; Чхонджу, Чхунчхонбук-до, Корея: 2012 г.Исследование метода прогнозирования производительности системы обогрева пола с использованием солнечного и геотермального источника тепла. [Google Scholar]

9. Isone Industry Co. Шин Ги Хун. Пак Чхоль Ву Доска пола из материала с фазовым переходом. 10-2016-0011996. Ведомство интеллектуальной собственности Кореи; Опубликованный патент. 2 февраля 2016 г .;

10. Линь К., Чжан Ю., Сюй С., Ди Х., Ян Р., Цинь П. Моделирование и симуляция системы напольного электрообогрева с пластинами ПКМ со стабилизированной формой. Строить. Окружающая среда. 2004; 39: 1427–1434.doi: 10.1016/j.buildenv.2004.04.005. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 11. Cheng W., Xie B., Zhang R., Xu Z., Xia Y. Влияние теплопроводности PCM со стабилизированной формой на систему напольного отопления. заявл. Энергия. 2015; 144:10–18. doi: 10.1016/j.apenergy.2015.01.055. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 12. Jin X., Zhang X. Термический анализ пола из двухслойного материала с фазовым переходом. заявл. Терм. Энергия. 2011; 31:1576–1581. doi: 10.1016/j.applthermaleng.2011.01.023. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 13. Чжоу Г., Хэ Дж.Тепловые характеристики системы лучистого теплого пола с различными теплоаккумулирующими материалами и отопительными трубами. заявл. Энергия. 2015; 138: 648–660. doi: 10.1016/j.apenergy.2014.10.058. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 14. Хуан К., Фэн Г., Чжан Дж. Экспериментальное и численное исследование материала пола с фазовым переходом в системе солнечного водонагрева новой конструкции.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.