МОНТАЖ ТРУБОПРОВОДНЫХ СИСТЕМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТАЛЛОПЛАСТИКОВЫХ ТРУБ
Расчет теплого пола
Принцип приблизительного расчета теплого пола рассмотрим на конкретном примере: Исходные данные:
Требуемая температура внутреннего воздуха в помещении. Для жилых помещений эта величина обычно составляет 200С.
Площадь помещения. Определяется по архитектурно - строительным чертежам или по результатам обмеров. Для нашего примера примем помещение размерами 5 м х 4 м, площадью S= 20 м2. Учитывая, что вдоль внутренних стен, где будет располагаться мебель, нужно оставить краевые участки шириной 300 мм, активная площадь пола составит: 20- (5+4+4)х0,3=16,1 м2
Конструкция пола. Для рассматриваемого примера (см. п. 5.3.) в расчет принимается толщина цементно- песчаной стяжки 70 мм и покрытие пола из керамической плитки толщиной 15 мм. Теплопотери помещения. Определяются на основании теплотехнического расчета и учитывают:
- потери тепла через ограждающие конструкции (стены, полы, потолки, оконные и дверные проемы);
- затраты тепла на нагрев воздуха, поступающего в помещения через неплотности ограждающих конструкций (инфильтрация);
- затраты тепла на нагрев воздуха, поступающего в результате работы вентиляции;
- поступления тепла за счет нагрева солнечными лучами (инсоляция);
- поступления тепла от работающего оборудования, электроосвещения, оргтехники, бытовых приборов и прочих источников тепла;
- тепловыделения от находящихся в помещении людей и животных.
Использование различных укрупненных показателей, как правило, дает весьма значительную погрешность, так как разброс теплопотерь даже для жилых помещений может составлять от 40 Вт/м2 (для зданий с эффективными ограждающими конструкциями и стеклопакетами) до 250-300 Вт/м2 ( для коттеджей с кирпичными неутепленными стенами и большим количеством проемов).
В нашем примере теплопотери помещения составляют Q=1288 Вт. То есть удельные теплопотери помещения составляют q=1288/16,1=80 Вт/м2 Предварительно принятые решения: Определение диаметра трубы и шага между осями труб. Зная удельные теплопотери, зададимся диаметром трубы и шагом между осями труб, используя график.
|
-ШАГ 300 - ШАГ 250 - ШАГ 200 - ШАГ 150 - ШАГ 100 |
График показывает, что для достижения требуемого теплового потока 80 Вт/м2 можно использовать несколько вариантов, сведенных в таблицу
|
Шаг, CM |
Диаметр, мм |
Средняя температура теплоносителя °С |
Количество трубы на 1 м2, м. п. |
Количество трубы на 20 м2, м. п. |
|
10 |
20 |
31,5 |
10 |
200 |
|
16 |
32,5 |
|||
|
15 |
20 |
33,5 |
6,7 |
134 |
|
16 |
35 |
|||
|
20 |
20 |
36,5 |
5 |
100 |
|
16 |
37,5 |
|||
|
25 |
20 |
38,5 |
4 |
80 |
|
16 |
40 |
|||
|
30 |
20 |
41,5 |
3,4 |
68 |
|
16 |
434 |
Для выбора наиболее оптимального варианта необходимо произвести дополнительные расчеты. Расчетные данные:
Определение средней температуры поверхности пола.
Среднюю температуру поверхности пола при известном тепловом потоке и температуре воздуха в помещении определяем по графику:
Для нашего примера средняя температура поверхности пола составит 26,90С.
Средняя температура пола не превышает допустимых значений, представленных в таблице:
|
Предназначение помещения или его части |
Максимальная температура поверхности пола, °С |
|
Жилая зона |
29 |
|
Зона повышенного Обогрева (50 см от наружных стен) |
35 |
|
Влажные помещения (ванны, санузлы, бассейны) |
33 |
|
При покрытии пола из паркета |
27 |
Температура по поверхности пола распределяется неравномерно - над трубой она максимальная, а между труб - минимальная. Примем полученную среднюю температуру 26,90С за максимальную (Тпол) и рассчитаем, какую среднюю температуру должен иметь теплоноситель (Т ).
V ср'
Определение средней температуры теплоносителя.
На этом этапе расчета можно пренебречь тепло - потерями в стенках трубы и на ее внутренней поверхности (тепловосприятие).
Расчет ведем по формуле:
Т =Т + q ЯП + q Я П = 26,9 + 80х0,015/1,5+
Ср пол ~ ипл' Лпл ~ ист Лст ' ' ' '
+80х0,07/0,93 =33,420С; где : q - удельный тепловой поток ( 80 Вт/м2); б™ - толщина плитки ( 0,015м); ^пл - коэффициент теплопроводности плитки (1,5 Вт/м 0К);
§ст - толщина стяжки (0,07м); ^ст - коэффициент теплопроводности стяжки ( СЗ,93 Вт/м 0К). Окончательный выбор шага труб.
Возвращаясь к графику, становится ясно, что из условия непревышения максимально допустимой температуры поверхности пола надо принимать шаг труб 100 мм ( трубы Valpex благодаря своей гибкости и способности сохранять приданную форму идеально подходят для такого шага). Определение количества контуров.
Так как расход трубы для шага 100 мм составит порядка 200 м, принимаем решение разбить помещение на две петли, чтобы не превысить экономически целесообразные предельные длины петель, указанные в таблице:
|
Наружный диаметр трубы Valpex, мм |
Максимальная длина петли, м |
|
16 |
100 |
|
20 |
120 |
Определение тепловой нагрузки на одну петлю.
Тепловая нагрузка на каждую петлю составит: Q1=Q/2=1688/2=844 Вт.
Определение перепада температур At.
Оптимальный перепад температур для теплых полов составляет At= 50С. При этом перепаде прогрев пола идет наиболее равномерно. Допускается перепад до 100С, но в этом случае босая ступня человека может ощущать неравномерность нагрева пола. В нашем примере задаемся At= 50С.
Определение температуры теплоносителя в прямом и обратном трубопроводе.
Температура теплоносителя в прямом трубопроводе: Т1 = Тср+ At/2= 33,42+5/2=35,90С. Температура в обратном трубопроводе: Т2 = Тср - At/2= 33,42-5/2=30,90С.
Определение расхода теплоносителя в петле.
Расход теплоносителя в петле (G) рассчитывается для подбора окончательного диаметра труб и вычисления гидравлических потерь.
G= Q1 / (4187 х At)= 844/ (4187 х 5) =0,04 кг/с.
Определение скорости движения теплоносителя.
Максимальная скорость движения теплоносителя в трубах теплого пола должна лежать в пределах от 0,15 до 1 м/с.
Определим скорости воды в трубах диаметрами 16мм и 20мм (внутренние диаметры Dei< -12мм и 16мм): V16= 1,274 х G/ (DJ2 хр) = 1,274 х 0,04/ (0,01 22 х 1000) = =0,354 м/с;
V20= 1,274 х 0,04/ (0,01 62 х 1000)= 0,199 м/с.
Обе трубы удовлетворяют допустимым интервалам Скоростей. Принимаем трубу с наружным диаметром 16, Как менее дорогую. На практике, порой выгоднее принимать большее значение диаметра, чтобы снизить гидравлические потери в системе.
Длину петель определяем на основании чертежа раскладки труб. Сравнение вариантов раскладки и значения суммы коэффициентов местных сопротивлений для рассматриваемого примера приведены в П. 5.3.
Определение потерь давления в петлях.
Потери давления в петлях теплого пола определяются для подбора насосного оборудования и расчета предварительной настройки регулировочных вентилей коллектора. Общие потери в петле складываются из линейных (от трения) потерь и потерь давления на преодоление местных сопротивлений (изменение направления, диаметра, характеристик потока).
Линейные потери в петлях находим на основании полученного значения скорости теплоносителя (0,354 м/с) и выбранного диаметра трубы (16мм) по гидравлическим таблицам (Приложение 15).
Перемножив полученные удельные потери ( 167 Па/м) на длину трубы получим линейные потери давления : 167х 96 =16032 Па.
Сумму коэффициентов местных сопротивлений Z определяем как произведение количества отводов («калач» считается за два отвода) на 0,5 (КМС отвода). Для нашего примера («улитка») Z=52х0,5 = 26. (Потери в присоединительных фитингах условно не учитываются).
Потери на местные сопротивления определяются по формуле:
Д P= р x Z x V162/2 = 1000 х 26 х 0,3542/2=1629 Па. Суммируя линейные и местные потери получаем полное гидравлическое сопротивление петли: 16032+1629=17661 Па.
ПОТЕРИ ДАВЛЕНИЯ В ОДНОЙ ПЕТЛЕ НЕ ДОЛЖНЫ ПРЕВЫШАТЬ 20 000 Па.
При соблюдении данного ограничения не возникнет опасность появления « запертой» петли, когда увеличение мощности насоса пропорционально увеличивает гидравлические потери, что вновь вызывает необходимость повышения мощности насоса и так далее... После определения потерь давления по каждой из петель, можно приступать к выбору насоса и составлению таблицы предварительной настройки коллекторных вентилей. Для прочих вариантов конструкций пола можно использовать нижеприведенные графики.
