«Тепла підлога» сьогодні є доволі популярною та достатньо поширеною технологією для забезпечення теплового комфорту у помешканні. Але питання реалізації постають й досі. Яким чином можна отримати гарантовану якість та правильність налаштування при збалансованості «теплої підлоги», не покладаючись виключно на майстерність монтажників? Пропонуємо покрокову інструкцію як можна налагодити «теплу підлогу» за допомогою спеціалізованих монтажних комплектів
Терморегулюючі монтажні комплекти VT.ICBOX від Valtec за призначенням розрізняються на два типи.
Перший тип – комплекти VT.ICBOX 1.0 та 2.0 (таблиця 1) призначенні для безнасосного контура «теплої підлоги», що складається з однієї трубної петлі довжиною не більше 100 м, що приєднана безпосередньо до високотемпературного стояка чи магістралі. Комплекти встановлюються на виході контуру. Вони регулюють температуру на виході петлі завдяки вбудованому терморегулятору (термостатичному клапану), який обмежує температуру теплоносія і доволі оперативно регулює температуру повітря в приміщенні.
Таблиця 1. Терморегулюючі монтажні комплекти VT.ICBOX 1.0 та 2.0
Другий тип – комплекти VT.ICBOX 4.0 и 5.0 (таблиця 2) не мають вбудованого терморегулятора, а споряджені тільки термостатичним та балансувальним клапанами. Вони призначені для терморегулювання групи опалювальних приладів, а також можуть слугувати для безколекторного підключення петель «теплої підлоги» до насосно-змішувального вузла чи до низькотемпературного контуру будинка.
Таблиця 2. Терморегулюючі монтажні комплекти VT.ICBOX 4.0 та 5.0
Незважаючи на видиму простоту схеми терморегулюючих монтажних комплектів типу VT.ICBOX, коректна робота «теплої підлоги», що була реалізована із їхнім застосуванням, багато в чому залежить від правильності розрахунків, вибору методу укладки трубних петель, конструкції «пирога» підлоги та гідравлічного узгодження параметрів петлі із загальною системою опалення будинку. Нижче наводяться рекомендації методів розрахунку «теплих підлог» із застосуванням монтажних комплектів, що супроводжуються конкретними чисельними прикладами.
Розрахунок «теплої підлоги» із використанням VT.ICBOX 1.0 та 2.0
Обирати метод розрахунку та конструювання «теплої підлоги» з використанням монтажних комплектів VT.ICBOX 1.0 та 2.0 потрібно в першу чергу за температурою теплоносія, що подається в петлю контуру, облаштовану цими приладами.
1.1. Розрахунок при температурі подачі теплоносія до 60°С.
Для даного випадку стяжка виготовляється звичайним розчином із цементу та піску. Порядок розрахунку за першим методом наведений нижче.
1.1.1. Обраховується подача теплоносія.
За вхідні дані приймаються:
- розрахункова температура повітря tв;
- температура теплоносія на вході в петлю t1 ;
- площа приміщення S.
Приклад 1: Опалювана площа «теплої підлоги» 10 м2. Розрахункова температура повітря 20°С. Температура теплоносія на вході в петлю t1 = 60°С.
1.1.2. Визначається позиція налаштування терморегулятора IC.BOX.
Позиція налаштування визначається в залежності від початкової температури теплоносія в «теплій підлозі», для чого рекомендовано використовувати таблицю 3.
Таблиця 3. Рекомендована позиція налаштування терморегулятора за температури теплоносія на початку петлі до 60°С
Приклад 1: Обирається позиція налаштування «1» з температурою на виході t2 = 25°С.
1.1.3. Обраховується сума термічних спротивів шарів підлоги над трубами:
∑R=∑( δ/ λ), м2 ·°С / Вт, де:
δ – товщина стяжки, м;
λ – коефіцієнт теплопровідності стяжки, Вт/м К.
Для підлоги, що вкрита плиткою, можна скористуватися даними таблиць 4 і 5.
Приклад 1: Шари підлоги над трубами: цементно-пісковий розчин завтовшки 5 см (R1 = 0,054 м2 ·°C/Вт) та керамічна плитка завтовшки 8 мм (R2 = 0,008 м2 ·°C/Вт).
Сума термічних спротивів шарів складає:
ΣR = 0,054 + 0,008 = 0,062 м2 ·°C/Вт.
1.1.4. Обраховується середній температурний напір між теплоносієм та повітрям приміщення.
Температурний напір обраховується за формулою:
Δt = (t1 + t2) / 2 – tв, °С.
Приклад 1: Температурній напір складе: Δt = (60 + 25) /2 – 20 = 22,5 °С.
Температура на виході з петлі t2 приймається за таблицею 3 (25°С) в залежності від вибраної позиції налаштування терморегулятора монтажного приладу.
1.1.5. Визначається середній питомий тепловий потік з поверхні «теплої підлоги» та загальна теплова потужність системи «теплої підлоги».
Для визначення величини середнього теплового потоку можна скористуватися таблицею 6.
Таблиця 6. Середній питомий тепловий потік та середня різниця температур повітря та підлоги
Примітки до таблиці 6: 1. K – коефіцієнт теплопередачі з врахуванням коефіцієнту тепловіддачі поверхні підлоги. 2. Середній тепловий потік q наведено для кроку труб 15 см. При кроці труб 20 см для табличного значення тепловому потоку треба застосовувати коефіцієнт 0,94, при кроці 10 см – 1,06
Приклад 1: За таблицею 6 для значень Δ t= 22,5 °С и ΣR = 0,062 м2 ·°C методом інтерполяції визначається середній тепловий потік q = 124 Вт/ м2 . Середня температура поверхні підлоги становить 32°С. Загальна теплова потужність системи «теплої підлоги» складе:
Q = S·q = 10 х124 = 1240 Вт.
1.1.6. Визначається подача теплоносія в контурі «теплої підлоги».
m=Q/[c·(t1 –t2)], кг/с; де
с – питома теплоємність теплоносія, Дж/кг·°С.
Приклад 1: Подача теплоносія: m = 1240 / [4187·(60 - 25)] = 0,0085 кг/с.
1.1.7. Вираховується швидкість теплоносія і втрати тиску в контурі «теплої підлоги».
Швидкість теплоносія обраховується за формулою:
Ν = 4m/πd2ρ, м/с, де:
d – внутрішній діаметр труби «теплої підлоги», м;
ρ – питома вага теплоносія, кг/м3 .
Приклад 1: Для укладки петлі «теплої підлоги» було вирішено металополімерну трубу 16х2,0 з внутрішнім діаметром 12 мм. Швидкість теплоносія:
ν=4·0,0085/3,14·0,0122·1000=0,075 м/с.
За кресленням визначається довжина петлі «теплої підлоги». Можна приблизно визначити довжину труби, виходячи із площі підлоги, розділивши площу підлоги на крок укладки труби з коефіцієнтом 1,05.
Приклад 1: Маючи крок труби b = 0,15 м, довжина труби складе:
L = S·1,05 / b = 10·1,05 / 0,15 = 70 м.
По гідравлічним таблицям можна знайти лінійні втрати тиску Δpi.
Для металополімерних труб можна використати дані з таблиці 7.
Таблиця 7. Втрати тиску у металополімерних трубах
Вираховуються загальні гідравлічні втрати в петлі «теплої підлоги» з врахуванням втрат на термостатичному вузлі (розрахункова пропускна здатність Кvр = 0,84 м3 /год):
ΔP = [L·Δрi + (3.6·m/Кvр)2]·105, Па
Приклад 1. Для труби D16 х 2,0 при подачі 0,0085 кг/с лінійні втрати тиску складуть Δрi = 17 Па/м.
Загальні гідравлічні втрати:
ΔP = [70·17 + (3,6·0,0085/0,84)2]·105 = 1323 Па
Отриманий мінімальний перепад тиску (наявний напір) для нормальної роботи «теплої підлоги» має бути забезпечений поміж точками підключення петлі до стояків чи розподільчим трубопроводам двохтрубної системи (див. рис. 1). За умов меншого наявного напору «тепла підлога» працювати не буде.
Рис. 1. Підключення вузлів з VT.ICBOX 1.0 и 2.0 до двохтрубної системи
При підключенні підлоги до стояка однотрубної системи (наприклад, до ГВП) цей же перепад тиску має бути забезпечений на байпасі шляхом звуження його перерізу чи установкою балансувального клапана (рис. 2).
Рис. 2. Підключення вузлів з VT.ICBOX 1.0 и 2.0 до однотрубної системи (наприклад, до ГВП)
На цьому розрахунок «теплої підлоги» за методом 1.1. завершується.
Укладку петлі належить сконструювати таким чином, щоб «гаряча» труба вкладалася почергово з «холодною».
Бажано, щоб труба на початку петлі вкладалася поза зоною постійного перебування людей (тобто треба вкладати місце вводу теплоносія вздовж плінтусів, вікон, стін з віконними отворами. Спосіб вкладання – «равликом» (рис. 1, 2) – він передбачає, що ділянки труби з підвищеною температурою розміщуються по периферії периметру приміщення, а температура підлоги має знижуватися до центра кімнати.
1.2. Розрахунок при температурі подачі теплоносія більше 60°С.
В разі, коли в петлю (контур) «теплої підлоги» подають високотемпературний теплоносій, треба використовувати три варіанти рішення:
- частина труби владується всередині стіни з таким розрахунком, щоб на виході труби у підлогу температура теплоносія не перевищувала 60°С;
- використовується стяжка с теплоізоляційними властивостями (цементно-перлітова; цементно-шлакова суміш для стяжки тощо);
- трубопроводи «теплої підлоги» вкладаються з ізоляцією.
Застосування кожного з наведених методів має супроводжуватися ретельними розрахунками. 1.2.1. Розрахунок при вкладанні труби, коли частина петлі буде знаходитись всередині стіни. 1.2.1.1. Теплова потужність ділянки з частково «теплою стіною» розраховується за формулою:
Qст = Q·(t0 – t1 ) / (t1 – t2), Вт.
Приклад 2. Розрахунки проведемо для такого ж приміщення, що і для 1-го прикладу, але температура теплоносія, що надходить від стояка приймається рівною 85°С. Частина попередніх розрахунків вже виконані для прикладу 1, тобто обрахована теплова потужність підлоги Q = 1240 Вт, подача теплоносія m = 0,0085 кг/с; температура теплоносія на переході до теплої підлоги t1 = 60°С; температура налаштування терморегулятора монтажного комплекту t2 = 25°С.
Теплова потужність, що припадає на вкладені в стіну трубопроводи, становитиме:
Qст = 1240·(85 – 60) / (60 – 25) = 886 Вт.
Сумарне теплове навантаження на петлю:
Qобщ = 886 + 1240 = 2126 Вт.
1.2.1.2. Довжина труби, що вкладається в стіну, обраховується за формулою:
Lст = 1 + [LN (t1 – t2] – LN (t0 – tв)] / [LN·(1 – A)], де
A = kb/cm,
k – коефіцієнт теплопередачі шарів стіни від труби до приміщення (з врахуванням коефіцієнта тепловіддачі поверхні стіни), Вт/м2 °С (для штукатурки можна приймати за таблицями 8, 9 і 10).
b – відстань (крок) поміж трубами, що вкладаються по стіні, м; c – питома теплоємність теплоносія , Дж/кг·К.
Для кроку поміж трубами 0,15 м, початкових температур теплоносія 90°С, 80°С та 70°С і за температури повітря в приміщенні 20°С дані про довжину труб «теплої стіни» можна приймати за таблицями 8, 9 и 10.
Таблиця 10. Довжина труби «теплої стіни»
Примітки до таблиць 8, 9 і 10:
Для кроку труб 0,1 м до результату застосовується коефіцієнт 1,5; для кроку труб 20 см – коефіцієнт 0,75.
Приклад 2: Товщина шару штукатурного розчина перед трубою «теплої підлоги» приймається 2 см; крок труб 15 см.
За таблицею знаходимо коефіцієнт теплопередачі к = 7,249 Вт/м2 ·°С.
Визначаємо довжину труби «теплої стіни», достатньої для вистигання теплоносія з 85°С до 60°С:
Lст = 1 + [LN (t1 – t2] – LN(t0 – tв)] / [LN·(1 – A)] =1 + [(60 – 20) – (85 – 20)] / [1 – (7,249·0,15) / (4187·0,0085)] = 16 м
1.2.1.3. Визначаються загальні гідравлічні втрати в петлі.
Приклад 2: За величини Δpi= 17 Па / м втрати тиску в трубі «теплої стіни» складатимуть Δpзаг = 17 × 16 = 272 Па.
Загальні гідравлічні втрати становитимуть Δpi = 272 + 1323 = 1595 Па.
На цьому розрахунок завершується.
Конструктивно рішення з використанням «теплої стіни» виглядатиме як наведено на рис. 3. Температура теплоносія в петлі буде знижуватися в стіні до 60°С, а в підлозі – до + 25°С, як показано на рис. 4.
1.2.2.; 1.2.3. Розрахунок при використанні теплоізолюючої стяжки чи трубної теплоізоляції.
За цими обома способами розрахунки мало чим відрізняються від порядку розрахунку за методом 1.1. (як для температури теплоносія, що надходить в підлогу, меншу за 60°С):
- сумарний термічний спротив шарів підлоги над трубною системою не має бути меншим, аніж за таблицею 11;
- терморегулятор монтажного вузла рекомендовано встановити в позицію 3 (40°С).
Таблиця 11. Мінімальний термічний спротив шарів підлоги над трубами
Термічний спротив утеплювальних стяжок можна приймати за даними таблиць 4 і 5. Термічний спротив трубної теплоізоляції приймається за даними таблиці 12.
Таблиця 12. Термічний спротив трубної ізоляції
Для визначення середнього питомого теплового потоку можна скористатися даними таблиці 13.
Таблиця 13. Середній питомий тепловий потік та середня різниця температур повітря і підлоги
Погонні гідравлічні втрати Δpi = 9 Па/м. Загальні гідравлічні втрати ΔP = 70 × 9 + [(3,6 × 0,0056)2 / 0,84]·105 = 688 Па.
Таким чином, правильний вибір конструкції «пирога» «теплої підлоги» дозволить отримати ефективну систему вбудованого опалення із потрібними параметрами за тепловою потужністю та за температурою поверхні підлоги.
Облаштування «теплої підлоги» з використання комплектів VT.ICBOX 4.0 і 5.0
Незважаючи на те, що головне призначення монтажних комплектів VT.ICBOX 4.0 та 5.0 – терморегулювання декількох опалювальних приладів (рис. 5), ці комплекти можуть застосовуватися для облаштування «теплих підлог», з успіхом замінюючи традиційні колекторні блоки з термостатичними клапанами. Таке рішення може суттєво зменшити витрати на побудову системи «теплої підлоги». Для наочності можна порівняти дві схеми.
На рис. 6 показана широко розповсюджена схема, де насосно-змішувальний вузол підключений до колекторного блоку, що оснащений термостатичними клапанами. Для терморегуляції окремо по приміщенням, кожен термостатичний клапан колекторного блоку керується електротермічним сервоприводом, що спрацьовує за командою від кімнатного термостата, тем самим підтримуючи задану температуру в окремому приміщенні.
На рис. 7 ті самі приміщення облаштовані терморегулюючими монтажними комплектами VT.ICBOX 4.0 , термостатичні клапани яких керуються термостатичними головками VT.5000.
Від насосно-змішувального вузла вздовж приміщень проходить єдина магістраль, від якої теплоносій потрапляє до окремих петель «теплої підлоги». Гідравлічне балансування петель здійснюється балансувальними клапанами, що входять до складу монтажного комплекту. Комплекти встановлюються на вході петлі до приміщення.
Порівняння вартості обладнання (ціни – умовно, дійсна поточна вартість складових змінюється) для двох варіантів наведена в таблиці 14.
Таблиця 14. Порівняння вартості варіантів
Додатково до економії вартості обладнання на 30%, зникає потреба прокладки комунікаційних кабелів та дротів живлення, зменшується розмір для шафи під змішувальний вузол. Якщо теплоносій готується централізовано, то повністю зникає потреба в шафі для колекторів.
Отже, раціональне використання терморегулюючих монтажних комплектів VT.ICBOX дозволяє значно дешевше облаштувати «теплу підлогу» в приміщеннях та зрештою спростити їх монтаж.
Більше важливих статей і новин в Telegram-каналі та корисні відео на Youtube-каналі та у TikTok. Долучайтесь!
Переглянуто: 4 581
