версия для печати версия для печати
0

В просторах всемирной паутины очень много информации о водяном теплом поле: схемы укладки, подходящий материал труб и прочее. Казалось бы, что всего этого предостаточно для проектирования без забот. Только вот методика расчета водяного теплого пола у каждого производителя своя, а порой тот же самый производитель предлагает пользоваться очень странными номограммами, не внушающими доверия. Опять же, что же делать, если производитель еще не выбран заказчиком, а теплоотдачу теплого пола и остальные характеристики мы должны рассчитать. Излазив интернет в свое время вдоль и поперек, не нашла ни одной более менее адекватной методики расчета.

К счастью, методика нашлась, посоветовали мне ее коллеги. С радостью привожу ее на блоге.

Исходные данные для расчета:

  1. Температура в подающем трубопроводе системы теплого пола tп, оС;
  2. Температура в обратном трубопроводе системы теплого пола tо, оС;
  3. Температура воздуха в рассчитываемом помещении tв, оС;
  4. Температура в нижележащем помещении tниз, оС;
  5. Внутренний диаметр труб теплого пола Dв, м;
  6. Наружный диаметр труб теплого пола Dн, м;
  7. Коэффициент теплопроводности материала труб λтр, Вт/мК;
  8. Коэффициент теплоотдачи нижележащей горизонтальной поверхности αн, Вт/м2К;
    (определяется по  СНиП 23-02-2003 "Тепловая защита зданий" табл. 7 и  СП 23-101-2004 "Проектирование тепловой защиты зданий" табл.8; данные таблицы приведены ниже под номером 1 и 2)
  9. Коэффициент внутренней  теплоотдачи  (от теплоносителя к внутренней стенке трубы) αвн, Вт/м2К;
  10. Коэффициент теплоотдачи пола αп, Вт/м2К (обычно принимается 10-12 Вт/м2К);

А также необходимо знать конструкцию пола, для того чтобы посчитать термическое сопротивление слоев над трубами Rв, м2К/Вт, и под трубами Rн, м2К/Вт, которое находится по несложной формуле:

 формула 1

Таблица 1 —  Коэффициент теплоотдачи нижележащей поверхности αн (по СНиП 23-02-2003)

 

   

Внутренняя поверхность ограждения

Коэффициент теплоотдачи, Вт/(мСНиП 23-02-2003 Тепловая защита зданий·°С)

1. Стен, полов, гладких потолков, потолков с выступающими ребрами при отношении высоты СНиП 23-02-2003 Тепловая защита зданий ребер к расстоянию СНиП 23-02-2003 Тепловая защита зданий между гранями соседних ребер СНиП 23-02-2003 Тепловая защита зданий

8,7

2. Потолков с выступающими ребрами при отношении СНиП 23-02-2003 Тепловая защита зданий

7,6

3. Окон

8,0

4. Зенитных фонарей

9,9

Примечание — Коэффициент теплоотдачи СНиП 23-02-2003 Тепловая защита зданий внутренней поверхности ограждающих конструкций животноводческих и птицеводческих зданий следует принимать в соответствии с СНиП 2.10.03.

 

 

Таблица 2 — Коэффициент теплоотдачи нижележащей поверхности αн (по СП 23-101-2004)

№ п.п.

Наружная поверхность ограждающих конструкций

Коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2·°С)

1

Наружных стен, покрытий, перекрытий над проездами и над холодными (без ограждающих стенок) подпольями в Северной строительно-климатической зоне

23

2

Перекрытий над холодными подвалами, сообщающимися с наружным воздухом; перекрытий над холодными (с ограждающими стенками) подпольями и холодными этажами в Северной строительно-климатической зоне

17

3

Перекрытий чердачных и над неотапливаемыми подвалами со световыми проемами в стенах

12

4

Перекрытий над неотапливаемыми подвалами без световых проемов в стенах, расположенных выше уровня земли, и над неотапливаемыми техническими подпольями, расположенными ниже уровня земли

6

 

Расчет:

1. Средняя температура теплоносителя tср, оС:

 формула 22. Приведенное термическое сопротивление над трубамиRвв, м2К/Вт:

 формула 33. Приведенное термическое сопротивление под трубамиRнн, м2К/Вт:

 формула 44. Угол между поверхностью пола и линией максимального термического сопротивления (вверх), градусы:

 формула 5

где В – шаг укладки труб, см (задаемся шагом 0,10/0,15/0,20/0,25 м);

 формула 6

– суммарная толщина слоев над трубами, м; 5. Максимальное термическое сопротивление слоев труб над трубой Rвmax, , м2К/Вт:

 формула 76. Отношение тепловых потоков «низ/верх»:

 формула 87. Приведенное термическое сопротивление стенок трубы Rтр, м2К/Вт:

 формула 98. Тепловой поток по направлению вверх qв , Вт/м2:

 формула 10

!!! Именно это число участвует при получении общей теплоотдачи пола. Умножив данное число на полезную площадь пола, мы получим количество тепла, отдаваемое теплым полом.

 9. Тепловой поток по направлению вниз  qн , Вт/м2:

 формула 11

10. Суммарный удельный тепловой поток  qa, Вт/м2:

 формула 12

11. Суммарный тепловой поток  на погонный метр теплого пола ql, Вт/м:

 формула 13

12. Максимальная температура пола  tпmax, oC:

 формула 14

13. Минимальная  температура пола  tпmin, oC:

 формула 15

14. Средняя температура пола  tпср, oC:

 формула 16

Данная температура  должна быть  меньше либо равна нормируемой.

  Средняя температура пола нормируется  СП 60.13330.2012 "Отопление, Вентиляция и Кондиционирование" пункт 6.4.8: « Среднюю температуру поверхности строительных конструкций со встроенными нагревательными элементами в расчетных условиях следует принимать не выше, °С: 70 — для стен; 26 — для полов помещений с постоянным пребыванием людей; 23 — для полов детских учреждений согласно СП 118.13330; 31 — для полов помещений с временным пребыванием людей, а также для обходных дорожек, скамей крытых плавательных бассейнов; по расчету — для потолков согласно 5.8. Температура поверхности пола по оси нагревательного элемента в детских учреждениях, жилых зданиях и плавательных бассейнах не должна превышать 35 °С. Ограничения температуры поверхности пола не распространяются на встроенные в перекрытие или пол одиночные трубы систем отопления.» Если температура получилась больше, чем нормируемая, то задаемся шагом побольше и проделываем расчет сначала. Если и это не помогает, то есть еще такие варианты: — уменьшить температуру теплоносителя; -изменить конструкцию пола над трубами, а именно увеличить   Rв, м2К/Вт Для удобства подбора шага и других параметров советую вам завести табличку в Excel  с расчетом.  

Пример расчета теплого пола

Исходные данные:

 

Наименование характеристики Обознач. Ед.изм. Значение

1

Температура теплоносителя в подающем трубопроводе  tп

оС

45

2

 Температура теплоносителя в обратном трубопроводе

tо

оС

40

3

Температура воздуха в рассчитываемом помещении

tв

оС

20

4

Температура в нижележащем помещении

tниз

оС

18

5

Внутренний диаметр труб теплого пола

м

0,013

6

Наружный диаметр труб теплого пола

м

0,016

7

Коэффициент теплопроводности материала труб

λтр

Вт/м К

0,35

8

Коэффициент теплоотдачи нижележащей горизонтальной поверхности

αн

Вт/м2 K

8,7

9

Коэффициент внутренней теплоотдачи (передача тепла от теплоносителя к внутренней поверхности труб)

αвн

Вт/м2 K

400

10

Коэффициент теплоотдачи пола

αп

Вт/м2 K

12

 

 

 конструкция пола

 

Наименование материала слоя

Толщина,м

Λ

 Вт/м К

R, м2К/Вт

  Слои над трубами

 

 

 

1

Цементно-песчаная стяжка

0,035

0,93

0,038

2

Подложка под ламинат

0,002

0,030

0,067

3

Ламинат

0,015

0,18

0,083

  Термическое сопротивление слоев над трубами,Rв  м2 К/Вт

 

 

0,19

  Слои под трубами

 

 

 

1

Цементно-песчаная стяжка

0,025

0,93

0,027

2

Пеноплекс 35

0,030

0,032

0,94

3

Плита железобетонная

0,2

2,04

0,098

  Термическое сопротивление слоев под трубами, Rн м2 К/Вт

 

 

1,06

  Расчет:

1. Средняя температура теплоносителя tср:

 формула 172.  Приведенное термическое сопротивление над трубами Rвв:

 формула 183. Приведенное термическое сопротивление под трубами Rнн:

 формула 194. Угол между поверхностью пола и линией максимального термического сопротивления (вверх), градусы:

 формула 20

Принимаем шаг укладки В=0,15 м

5. Максимальное термическое сопротивление слоев труб над трубой Rвmax:

 формула 21

6. Отношение тепловых потоков «низ/верх»:

 формула 227. Приведенное термическое сопротивление стенок трубы Rтр:

 формула 238. Тепловой поток по направлению вверх qв :

 формула 24

Полезная площадь комнаты 10 м2, следовательно, теплоотдача теплого пола:   Q=74,410=744 Вт  9. Тепловой поток по направлению вниз  qн :

 формула 25

10. Суммарный удельный тепловой поток  qa:

 формула 26

11. Суммарный тепловой поток  на погонный метр теплого пола ql:

 формула 27

12. Максимальная температура пола  tпmax, oC:

 формула 28

13. Минимальная  температура пола  tпmin, oC:

 формула 29

14. Средняя температура пола  tпср, oC:

 формула 30

Данная температура  меньше нормируемой, а именно для зон с постоянным пребыванием людей температура пола не должна быть выше 26 оС (по 6.4.8  СП 60.13330.2012)   В результате расчета мы подобрали шаг труб водяного теплого пола, вычислили при этом шаге теплоотдачу теплого пола и среднюю температуру поверхности пола.  

Если тебя интересует "Регулирование теплоотдачи водяного теплого пола" кликай сюда

Понравилась статья? Поделись с друзьями!

Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники
Опубликовать в Яндекс

  • Гость: Спасибо большое за методику, но, простите за тупость, не совсем понял как и откуда взялись следующие величины: Коэффициент теплоотдачи нижележащей горизонтальной поверхности αн = 8,7Вт/м2 K и Коэффициент теплоотдачи пола αп = 12Вт/м2 K?
  • Анастасия Королева: Отличный вопрос;) Коэффициент теплоотдачи пола просто принимается в пределах 10-12 Вт/м2К, а коэффициент теплоотдачи нижележащей поверхности - в зависимости от вида поверхности по табл. 7 СНиП 23-02-2003 "Тепловая защита зданий" или табл.8 СП 23-101-2004 "Проектирование тепловой защиты зданий". Статью я дополнила данными таблицами;)
  • Гость: Спасибо за ответ. Но иногда "теплый пол" может находиться прямо на земле, например обогрев грунта. Еще не понятно откуда взялось значение αвн?
  • Анастасия Королева: Конечно 10-12 Вт/м2 К принимается, если мы делаем теплый пол в помещении, если же идет речь об обогреве грунта нужно искать данный коэффициент для грунта. Коэффициент внутренней теплоотдачи (от теплоносителя к внутренней стенке трубы) αвн рассчитывается достаточно сложно по формулам в зависимости от значений критериев Нуссельта, Прандтля, Рейнольдса и Грасгофа (могу привести расчет на сайте) , но есть ориентировочные значения коэффициентов теплоотдачи, Вт/(м2*K): - турбулентное течение воды в трубах 1000 - 5500 - турбулентное течение воды снаружи труб 3000 - 10000 - турбулентное движение газов в трубах 50 - 150 - турбулентное движение газов снаружи труб 100 - 300 - ламинарное течение воды в трубах 300 - 430 - ламинарное движение газов в трубах 10 - 20 - свободная конвекция воды 300 - 900 - свободная конвекция газов 3 - 10 - кипение воды 2000 - 24000 - конденсация водяного пара 900 - 15000 - кипение органических жидкостей 300 - 3500 - конденсация паров органических жидкостей 230 - 3000
  • Гость: Добрый день! Подскажите, откуда вы берете значение "Коэффициент теплоотдачи пола αп, Вт/м2К (обычно принимается 10-12 Вт/м2К)", почему именно 10-12 Вт/м2К?
  • Анастасия Королева: Здравствуйте! Понимаю, что для вас скорее всего это не будет аргументом, но принимать данное значение рекомендовал нам преподаватель по отоплению, когда я училась в Финляндии. Скорее всего это из европейских норм.
  • Гость: Спасибо за ответ! Ищу, откуда берется это значение. В руководстве по проектированию напольного отопления компании Uponor тоже написано, что принимают 10-12 Вт/м2К. Косвенно это значение подтверждается в СНиП 23-02-2003 "Тепловая защита зданий" в таблице 7 коэф.теплоотдачи для пола при h/a<0,3 равен 8,7 Вт/м2С. Также в таблице 13 значение нормируемого теплоусвоения (процесс обратный теплоотдаче) для жилых зданий равно 12 Вт/м2С. Если делать расчеты для определения величины теплоотдачи напольного отопления отдельно при конвекции и отдельно при излучении, то тут появляются трехэтажные формулы. Поэтому все-таки стоит довериться вашему преподавателю и принимать 10-12 Вт/м2К.
  • Анастасия Королева: Спасибо за участие в теме обсуждений ;)
  • Гость: По нормам РБ коэффициент теплоотдачи пола - 11,2 Вт/м*С
  • Гость: поправочка - Вт/м.кв.*С
  • Гость: Коэффициент теплопередачи пола - сумма коэффициентов теплопередачи излучением (4,9) и конвекцией (6.1), итого 11 Вт/м.кв.К. Эти коэффициенты получены в результате мат.моделирования процесса теплопередачи, там довольно сложно разобраться с формулами ))
  • Гость: Подскажите, откуда берется толщина стяжки под трубами? Почему у Вас она 25 мм, хотя с выбранной в примере трубой стяжка под трубами не должна быть больше 8 мм?
  • Анастасия Королева: Здравствуйте, Дмитрий. Вы правы-должно быть 8 мм. Исправлю в ближайшее время. Спасибо, за комментарий.
  • Гость: Хотя, возможно, у Вас и правильно все выбрано. Поискал рекомендации по монтажу и там написано следующее: "Обязательно зазор от пленки >1cм, поднимают по ходу заливки."
  • Анастасия Королева: Поднимают ли сетку по ходу заливки..хм... это вряд ли, да и зачем. На ютубе очень много видео по заливке пола и ничего там не поднимают. По моему мнению, данную цифру нужно брать если не 8, то максимум 11 мм (учитывая толщину арматурной сетки). Когда я еще училась, нам вообще рисовали эту картинку и трубы были по середине стяжки, то бишь, если стяжка 60 мм, то принималось под трубами 30 и над трубами 30 мм. В конечном итоге, по моему мнению, это конечно зависит, как будут трубы укладывать.
  • Геннадий Валуйский: Доброе время суток. Если стяжка 60 см, то сверху и снизу по 30 никак не получится - т.к. есть наружный диаметр трубы. Толщина верхнего и нижнего слоя в таком случае будет (60-Dтр)\2 :)
  • Екатерина Галакова: Анастасия, подскажите, пожалуйста, как Вы определяете коэффициент внутренней теплоотдачи (передача тепла от теплоносителя к внутренней поверхности труб) αвн?
  • Анастасия Королева: Здравствуйте. См. комментарии выше.
  • Гость: Добрый день! Вы не могли бы указать источник, откуда взяли эту методику. А как посчитать тепловой поток вниз, если пол по грунту, и температура грунта неизвестна
  • Анастасия Королева: Здравствуйте! Методику мне посоветовали коллеги. Но я буквально недавно обнаружила, что на сайте валтека лежит программка, в которой заложен тот же расчет. По поводу температуры грунта: Я принимаю расчетную температуру наружного воздуха (-26), так как нет данных по температуре грунта. Вообще попробуйте еще поискать, бывают такие данные в справочниках проектировщика для тепловых сетей, так как там тоже это температура нужна для расчетов.
  • Константин Есин: Здравствуйте. Суммарные теплопотери комнаты 1500 Вт. Площадь - 12 м2, тепловой поток по направлению вверх-74,4 Вт (из расчета). Итого пол выдает 893 Вт. Как добрать остальные 603 Вт,что бы скомпенсировать теплопотери ? Комната отапливается только за счет теплого пола.
  • Анастасия Королева: Есть несколько вариантов: 1.Увеличить шаг; 2. Увеличить температуру теплоносителя; Этим мы добьемся увеличения теплового потока вверх, но тут надо следить за средней температурой пола, чтобы она была не больше нормативной. Хотя некоторым заказчикам это неважно и они даже просят пол погорячее, само собой это нужно согласовывать. Если данные меры не помогают, то нужно ставить еще радиатор, никуда не деться.
  • Виктория: Анастатсия, почему вы используете в расчетах термическое сопротивление материалов в состоянии "влажный"?
  • Анастасия Королева: вы имеете ввиду теплопроводность?
  • Виктория: Да, теплопроводность
  • Гость: Здравствуйте. По Вашему расчёту есть некоторые расхождения, а именно в qв и qн. Они рассчитываются по разным формулам при расчёте a и в последующих. Значения получаются разные. При необходимости могу отправить файл excel с расчётом
  • Анастасия Королева: Здравствуйте! присылайте расчет на почту hvacengineer@yandex.ru, обязательно посмотрю;)
  • Гость: Добрый день! А программно это можно оформить?
  • Анастасия Королева: Здравствуйте! Все в ваших руках.