ВЕСТА Трейдинг :: Все для отопления и водоснабжения

СИСТЕМЫ ТЕПЛЫХ ПОЛОВ ИЗ ТРУБ VALPEX

Водяные теплые полы прочно вошли в арсенал инженерного оборудования дома благодаря созданию ими максимально комфортного для человека и домашних животных температурного режима в помещениях.

График распределения температуры по высоте помещения при радиаторном
отоплении и при напольной системе ValTec

Основным фактором, который обеспечивает надежность и эффективность системы теплого пола – это использование комплектной системы, поставляемой одним производителем, что гарантирует полную совместимость всех элементов и возможность точного расчета температурных режимов.

Предлагаемая итальянской фирмой ValtrompiaTechnic система теплых полов базируется на элементах, разработанных специалистами фирмы специально для российских условий. В частности , металлопластиковые трубы Valpex из поперечно сшитого полиэтилена повышенной прочности ( 28 Н/мм2 вместо обычных 26 Н/мм2) и очищенного от примесей железа алюминия изготовлены с применением сверхпрочного клея американского концерна DSM , который обеспечивает прочность на отрыв 70 Н/10мм , при норме 15 Н/10мм. Расслоение такой трубы в стяжке и в бетоне полностью исключается.

Низкая шероховатость трубы, повышенная пропускная способность фитингов Valtec ( на 20-30% выше фитингов других производителей), а также наличие подробных гидравлических таблиц для любых режимов потока дают возможность снизить гидравлические потери в петлях теплого пола на 10-12% по сравнению с прочими системами. Это в свою очередь позволяет снизить требуемый напор насоса и экономит электроэнергию. Кроме того, фирма ValtrompiaTechnic предлагает методику расчета теплых полов, основанную на методе Форхгеймера (тепловые потоки от труб в полуограниченном массиве) с поправками по результатам натурных испытаний.

Практика показывает, что устройство теплых полов «на глазок» обходится заказчику в 1,5-2,3 раза дороже , чем грамотно спроектированная и налаженная система.

Ниже приводится конкретный пример расчета теплого пола системы Valtec.(Заметим, что при использовании труб или фитингов других производителей к полученным данным следует вводить поправочные коэффициенты, изложенные в « Руководстве по расчету систем Valtec»)

ПРИМЕР РАСЧЕТА СИСТЕМЫ VALTEC

1. Исходные данные:

1.1.Требуемая температура внутреннего воздуха в помещении .

1.2. Для жилых помещений эта величина обычно составляет 20ºС.

1.3.Площадь помещения. Определяется по архитектурно-строительным чертежам или по результатам обмеров. Для нашего примера примем помещение размерами 5м х 4м ,площадью S= 20 м2. Учитывая, что вдоль внутренних стен ,где будет располагаться мебель, нужно оставить краевые участки шириной 300мм, активная площадь пола составит 20- (5+4+4)х0,3=16,1м2.

1.4.Конструкция пола. Для грамотного выполнения системы напольного отопления необходимо, чтобы помещение имело резерв по высоте для размещения «пирога» теплого пола. Минимально требуемая высота конструкции теплого пола составляет 85мм (без учета покрытия пола) См. рис.1

Рис. 1

Для рассматриваемого примера в расчет принимается толщина цементно-песчаной стяжки 70мм и покрытие пола из керамической плитки толщиной 15мм.

1.5.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 250-300Вт/м2 ( для коттеджей с кирпичными неутепленными стенами и большим количеством проемов).

В нашем примере теплопотери помещения составляют Q=1288Вт. То есть удельные теплопотери помещения составляют q=1288/16,1=80Вт/м2

2. Предварительно принятые решения:

2.1.Определение диаметра трубы и шага между осями труб.

Зная удельные теплопотери, зададимся диаметром трубы и шагом между осями труб, используя график 1.

График зависимости удельного теплового потока от средней
температуры воды в трубах ValPex.

График показывает, что для достижения требуемого теплового потока 80 Вт/м2 можно использовать несколько вариантов (таблица 1)

Таблица1

Шаг, см	Диаметр,мм	Средняя температура теплоносителя ºС	Количество трубы на 1 м2, м.п.	Количество трубы на 20м2, 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	43

Для выбора наиболее оптимального варианта необходимо произвести дополнительные расчеты.

3. Расчетные данные:

3.1.Определение средней температуры поверхности пола.

Среднюю температуру поверхности пола при известном тепловом потоке и температуре воздуха в помещении определяем по графику:

График зависимости средней температуры поверхности пола
от теплового потока и внутренней температуры воздуха

Для нашего примера средняя температура поверхности пола составит 26,9ºС.

Средняя температура пола не превышает допустимых значений , представленных в таблице 2:

Таблица 2

Предназначение помещения или его части	Максимальная температура поверхности пола, ºС.
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 26,9 ºС за максимальную (Т_пол) и рассчитаем, какую среднюю температуру должен иметь теплоноситель (Т_ср).

3.2. Определение средней температуры теплоносителя.

На этом этапе расчета можно пренебречь теплопотерями в стенках трубы и на ее внутренней поверхности (тепловосприятие).

Расчет ведем по формуле:

Т_ср =Т_пол+ qδ_пл/λ_пл + qδ_ст/λ_ст= 26,9 + 80х0,015/1,5 + 80х0,07/0,93 =33,42ºС;

где : q – удельный тепловой поток ( 80 Вт/м2);

δ_пл – толщина плитки ( 0,015м);

λ_пл – коэффициент теплопроводности плитки (1,5 Вт/м ºК);

δ_ст – толщина стяжки (0,07м);

λ_ст – коэффициент теплопроводности стяжки ( 0,93 Вт/м ºК).

3.3. Окончательный выбор шага труб.

Возвращаясь к графику 1, становится ясно, что из условия непревышения максимально допустимой температуры поверхности пола надо принимать шаг труб 100мм ( трубы Valpex благодаря своей гибкости и способностью сохранять приданную форму идеально подходят для такого шага).

3.4. 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( см. таблицу 3):

Таблица 3

Наружный диаметр трубы Valpex, мм	Максимальная длина петли, м
16	100
20	120

3.5. Определение тепловой нагрузки на одну петлю.

Тепловая нагрузка на каждую петлю составит Q₁=Q/2=1688/2=844 Вт.

3.6. Определение перепада температур Δt.

Оптимальный перепад температур для теплых полов составляет Δt= 5ºС. При этом перепаде прогрев пола идет наиболее равномерно. Допускается перепад до 10ºС, но в этом случае босая ступня человека может ощущать неравномерность нагрева пола.

В нашем примере задаемся Δt= 5ºС .

3.7. Определение температуры теплоносителя в прямом и обратном трубопроводе.

Температура теплоносителя в прямом трубопроводе: Т₁ = Т_ср+ Δt/2= 33,42+5/2=35,9ºС.

Температура в обратном трубопроводе: Т₂ = Т_ср- Δt/2= 33,42-5/2=30,9ºС.

3.8. Определение расхода теплоносителя в петле.

Расход теплоносителя в петле (G) рассчитывается для подбора окончательного диаметра труб и вычисления гидравлических потерь.

G= Q₁ / (4187 х Δt)= 844/ (4187 х 5) =0,04 кг/с.

3.9. 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 D_вн -12мм и 16мм):

V₁₆= 1,274 х G/ (D_вн²xρ) = 1,274 х 0,04/ (0,012² х 1000) = 0,354 м/с;

V₂₀= 1,274 х 0,04/ (0,016² 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.

3.10. Определение длин петель.

Для определения длины каждой из петель проектируем раскладку петель по помещению. Наиболее предпочтительным вариантом является укладка «улиткой».По сравнению с раскладкой «змейкой» первый вариант дает 10-15% экономии в количестве трубы и значительно выигрывает по гидравлическим характеристикам из-за малого количества «калачей» (см. таблицу 4): Таблица 4.

Сравнение вариантов «змейка» и «улитка»

Наименование характеристики	Значение характеристики
Наименование характеристики	« улитка»	«змейка»
Количество трубы, м.п.	96	108
Прогрев поверхности пола	Равномерно по всей площади	Снижается к концу петли
Сумма коэффициентов местных сопротивлений	26	40
Потери давления на преодоление местных сопротивлений, Па	1629	2506
Линейные потери давления для труб Valpex	15072	16956
Общие потери давления в петле	16701	19462

3.11.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 номограмме для труб Valpex или по таблице потерь давления :

Перемножив полученные удельные потери ( 157 Па/м) на длину трубы получим линейные потери давления 157х 100 =15072 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:

ΔP= ρxZxV₁₆²/2 = 1000 х 26 х 0,354²/2=1629 Па.

Суммируя линейные и местные потери получаем полное гидравлическое сопротивление петли: 15072+1629=16701 Па.

ПОТЕРИ ДАВЛЕНИЯ В ОДНОЙ ПЕТЛЕ НЕ ДОЛЖНЫ ПРЕВЫШАТЬ 20 000Па.

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…

3.12. После определения потерь давления по каждой из петель, можно приступать к выбору насоса и составлению таблицы предварительной настройки коллекторных вентилей.

В одном из наших ближайших выпусках мы расскажем о современных коллекторных системах и способах их предварительной настройки и автоматической регулировки.

На практике применяются следующие способы подключения систем теплых полов: