Tính toán nhiệt sưởi ấm dưới sàn để tối ưu hóa hoạt động của hệ thống sưởi

Chỉ định và tính toán nhiệt sưởi ấm dưới sàn

Mạch sưởi áp suất thấp có thể tối ưu hóa hệ thống sưởi của bộ tản nhiệt hoặc cung cấp hệ thống sưởi tương đương cho ngôi nhà và giảm chi phí năng lượng.

Bộ phận làm nóng và chất làm mát là các đặc điểm thiết kế phân biệt giữa hệ thống sưởi bằng nước và điện. Bạn có thể tính toán công suất của hệ thống sưởi sàn bằng điện bằng máy tính trực tuyến được đăng trên các dịch vụ chuyên biệt trên Internet. Trong bài viết này, chúng ta sẽ xem xét kỹ hơn mục đích và tính toán công suất của sàn được làm nóng bằng nước.

Bảng 1. Công suất cụ thể được đề xuất của hệ thống sưởi sàn nước trên một đơn vị diện tích:

Đặc điểm thiết kế của một tòa nhà dân cư		Công suất sưởi dưới sàn, W / m2 (nhỏ nhất lớn nhất)
Hệ thống sưởi bổ sung (tiện nghi)
Năm xây dựng tòa nhà - đến năm 1996, khu vực khí hậu - phần Châu Âu của Nga		80/120
Năm xây dựng tòa nhà - sau năm 1996 (cải thiện cách nhiệt bên ngoài, cách nhiệt tầng hầm và mái, cửa sổ lắp kính hai lớp), vùng khí hậu - phần châu Âu của Nga		50/80
Trong các phòng có sàn gỗ (sàn phụ và sàn phụ)		80/80
Loggias (ban công) với kính hai lớp và cách nhiệt		140/180
Hệ thống sưởi chính của ngôi nhà
Bếp, phòng khách ở tầng 1 và tầng 2 (ít nhất 3/4 diện tích được sưởi ấm)		150/∞

Nhiệt Q (W), tạo ra 1 mét vuông mạch nước áp suất thấp, là tổng thông lượng của năng lượng bức xạ (≈ 4,9 W / m²) và năng lượng đối lưu (≈ 6,1 W / m²):

Q =

[α_l× (t_{giới tính} - t_{đồng ý}) + α_đến× (t_{giới tính} - t_{không khí})] × S, (W), trong đó

α_l và α_đến - thông lượng năng lượng bức xạ và đối lưu, W / m²;

t_{giới tính} - nhiệt độ sàn, ° C;

t_{đồng ý} - nhiệt độ của tường và trần, ° C;

t_{không khí} - nhiệt độ phòng, ° C;

S - diện tích hữu ích của đường bao, m2.

Giải thích sơ đồ 1 và 2 để tính tầng ấm:

1 - bản sàn; 2 - cách nhiệt (polystyrene mở rộng); 3 - lớp láng (hỗn hợp khô trộn sẵn hoặc vữa xi măng-cát); 4 - ống dẫn; 5 - băng bù tự dính; 6 - lồng hoặc lưới gia cố (buộc chặt); 7 - sàn gỗ hoặc lớp keo dán cho gạch; 8 - hoàn thiện lớp phủ sàn; 9 - chống thấm; 10 - tường.

a - bước ống (0,15 ÷ 0,3 m); b - khoảng cách từ tường chịu lực (0,3 m); c - chiều dày lớp cách nhiệt (0,02 ÷ 0,1 m); f - chiều dày của lưới gia cố (0,04 ÷ 0,1m); d - tổng chiều dày của lớp láng (0,03 ÷ 0,07 m); r, Dy - chiều dày thành ống và đường kính trong của ống; g - chiều dày lớp láng phía trên ống (0,3 m); k là chiều dày của lớp nền hoặc lớp keo dán gạch (0, 005 ÷ 0,01 m); h là chiều dày của lớp phủ sàn (0,015 ÷ 0,025 m).

Việc tính toán hệ thống sưởi dưới sàn xác định mức tiêu thụ nhiệt của một tòa nhà dân cư phù hợp với các văn bản quy định về bảo vệ nhiệt của tòa nhà và kỹ thuật nhiệt xây dựng:

Q = (α_l + α_đến) × S × (t_{giới tính} - t_{không khí}), (W);

t_{giới tính} = Q / [(α_l + α_đến) × S] + t_{không khí}, (° C);

tại S = 1m², t_{giới tính} = Q / (α_l + α_đến) + t_{không khí}, (° C).

Khi nhiệt độ phòng nóng lên 1 độ, nhiệt từ mặt sàn truyền vào không khí:

∆t = t_{giới tính} - t_{không khí} = 1 ° C;

Q = (α_l + α_đến) × S × ∆t = (4,9 + 6,1) × 1 × 1 = 11 (W).

Điều kiện lý tưởng để truyền nhiệt của mạch nước trên một mét vuông sàn được sưởi ấm để làm nóng không khí trong phòng thêm 1 ° C là 11 W / m². Nhiệt độ trong phòng càng cao, phòng sẽ nóng lên càng nhanh và tiêu thụ năng lượng của chất mang nhiệt càng giảm. Hệ thống sưởi ấm dưới sàn được ưu tiên hơn để sưởi ấm cho các ngôi nhà dân cư có hộ khẩu thường trú. Giá trị thất thoát nhiệt trung bình có thể chấp nhận được là 65 W / m².

Để tính toán sự truyền nhiệt của sàn ấm, có những chương trình đặc biệt có thể được tìm thấy trên các nguồn trên mạng. Để làm rõ vấn đề, chúng tôi đề nghị bạn làm quen với video "Tính toán truyền nhiệt dưới hệ thống sưởi sàn".

Nhiệt độ mang nhiệt

Nhiệt độ của môi trường gia nhiệt trong mạch phụ thuộc vào tải nhiệt, cao độ đặt, đường kính ống, độ dày của lớp láng và vật liệu của lớp phủ sàn. Các giá trị nhiệt độ tối thiểu trong mạch được lấy đối với ván gỗ và các sản phẩm gỗ mảnh nhỏ. Lát gạch, metlakhskaya, gạch men, đồ đá sứ, đá cẩm thạch có thể chịu được nhiệt độ tối đa cho phép của chất mang nhiệt (55 ° C). Các mạch gia nhiệt áp suất thấp được sử dụng trong thực tế có dải hoạt động là 45/35 ° C.

Tiêu chuẩn vệ sinh xác định giới hạn nhiệt độ thoải mái (26 ° C) và cho phép đối với chân người:

• 28 ° C trong phòng khách để thường trú;
• 35 ° C dọc theo chu vi của các bức tường chịu lực của một tòa nhà dân cư;
• 33 ° C cho nhà bếp, phòng tắm và phòng vệ sinh.

Đế sưởi ấm dưới sàn

Loại chồng chéo ảnh hưởng đến vật liệu và sự lựa chọn độ dày lớp trên và dưới đường ống. Hệ thống sưởi sàn dựa trên nền xi măng và hệ thống sàn được làm bằng polystyrene hoặc ván gỗ liên ống. Hồ sơ nhôm trong các mô-đun giá đỡ đóng vai trò cách nhiệt cho gỗ khỏi tiếp xúc trực tiếp với bộ phận gia nhiệt và để buộc chặt các đường ống.

Bài viết liên quan:

Tự làm hệ thống sưởi sàn bằng nước, video và mô tả về quy trình. Mô tả quy trình lắp đặt sàn nước nóng. Ưu điểm và nhược điểm của nó, trái ngược với các loại hệ thống sưởi sàn khác. Lựa chọn vật liệu. Video bài học.

Đường ống trên bê tông thảm nhà bố trí lớp láng bê tông trong thân. Khối lượng vật liệu và tính toán lắp đặt của sàn ấm được xác định sau khi đánh dấu sơ bộ bề mặt (thủy lực hoặc Mức laser). Phương án bố trí được thực hiện trên giấy (tỷ lệ 1:50). Độ chính xác mà việc tính toán được thực hiện quyết định mức tiêu thụ vật liệu và tốc độ làm việc.

Bề mặt được làm sạch và xử lý bằng sơn lót polyme được làm phẳng trước, chống thấm được thực hiện trên nền đất và tầng một. Các bức tường được dán xung quanh chu vi bằng băng keo giảm chấn đến độ cao sẽ đi dưới lớp láng (với một lề nhỏ). Vật liệu cách nhiệt có đế bằng giấy bạc che chắn thông lượng nhiệt riêng hướng lên trên theo một hướng nhất định. Nhiệt mất mát qua lá không quá 5%.

Phần gia cố được đặt trên lớp cách nhiệt, khung tạo độ cứng cho lớp láng và cho phép bạn đạt được sự cố định chính xác của bước. Vòng ống được đặt ra, buộc chặt, vòng lặp được thử nghiệm dưới áp suất và đổ đầy dung dịch láng.

Các hệ thống mô-đun nhẹ được sử dụng cho các kết cấu bằng gỗ (sàn phụ hoặc gỗ tròn) không có khả năng chịu tải trọng tĩnh cao.

Tính toán đường ống cho sàn đun nước nóng (chiều dài, đường kính, cao độ và phương pháp đặt và đường ống)

Chiều dài giới hạn của mạch gia nhiệt áp suất thấp có liên quan đến hiệu ứng “vòng kín”, trong đó tổn thất áp suất vượt quá 20 kPa (0,2 bar). Sự gia tăng công suất máy bơm, trong trường hợp này không phải là đầu ra - điện trở sẽ tăng tương ứng với sự gia tăng áp suất.

Chiều dài ước tính của ống cho một sàn ấm được xác định theo công thức:

L = (S / a × 1,1) + 2c, (m), ở đâu

L - chiều dài đường viền, m;

S - diện tích, đường bao, m²;

a - bước đặt, m;

1.1 - tăng kích thước của bước uốn (lề);

2c - chiều dài của các ống cung cấp từ bộ góp đến mạch, m.

Quan trọng! Diện tích phòng có thể sử dụng được tính đến diện tích đường viền với việc bổ sung một nửa đường ống.

Mạch sưởi được đặt cách các bức tường 0,3 m. Tính đến diện tích sàn mở, nơi truyền thông lượng bức xạ đồng đều. Các chuyên gia không khuyến khích lắp đặt mạch sưởi ở những nơi đặt đồ đạc. Tải tĩnh kéo dài có thể làm biến dạng đường ống.

Với một diện tích lớn của căn phòng, mạch sưởi ấm được chia thành các khu vực. Các quy tắc phân vùng cơ bản là tỷ lệ khung hình 1/2, làm nóng diện tích của một khu vực không quá 30 m² và giữ nguyên chiều dài và đường kính cho các chuỗi của một bộ thu.

Ban 2. Tỷ lệ chiều dài và đường kính của các ống mạch:

Đường kính, mm	Vật liệu ống	Chiều dài vòng lặp được đề xuất, m
16	kim loại-nhựa	80 ÷ 100
18	polyethylene liên kết chéo	80 ÷ 120
20	kim loại-nhựa	120 ÷ 150

 

Đường kính và bước bố trí đường ống phụ thuộc vào tải nhiệt, mục đích, kích thước và hình dạng của căn phòng. Vùng phân phối nhiệt tỷ lệ với bán kính của đường ống. Đường ống làm nóng một phần của sàn ở mỗi bên của tâm đường ống. Khoảng cách ống cân bằng: Dy 16 mm - 0,16 m; 20 mm - 0,2 m; 26 mm - 0,26 m; 32 mm - 0,32 m.

Dữ liệu hộ chiếu của sản phẩm cho biết thông lượng tối đa của đường ống, trên cơ sở đó tính toán sự thay đổi áp suất tuyến tính. Giá trị tối ưu của tốc độ của chất làm mát trong đường ống đun nước 0,15 ÷ 1 m / s.

Bàn số 3. Sự phụ thuộc của bước vào khu vực và khu vực tải:

Đường kính, mm	Khoảng cách dọc theo các trục (khoảng cách ống), m	Tải trọng tối ưu, W / m2	Tổng (hoặc chia thành từng phần) diện tích sử dụng của mặt bằng, m2
16	0,15	80 ÷ 180	12
20	0,20	50 ÷ 80	16
26	0,25		20
32	0,30	ít hơn 50	24

 

Các tùy chọn đặt đường ống: đơn giản, góc hoặc vòng kép (rắn), xoắn ốc (ốc sên). Đối với những hành lang hẹp và những căn phòng có hình dạng bất thường, việc đặt rắn được sử dụng. Các khu vực rộng lớn được chia thành các ngành. Cho phép đẻ kết hợp: ở vùng rìa, đường ống được đặt bằng rắn, ở phần chính - bằng ốc.

Xung quanh chu vi, gần bức tường bên ngoài và gần cửa sổ mở ra, nguồn cấp dữ liệu đường bao sẽ đi qua. Khoảng cách đặt ở các khu vực cạnh có thể nhỏ hơn khoảng cách giữa các đường ống ở phần trung tâm của phòng. Việc kết nối các chi viện của vùng rìa là cần thiết để tăng sức mạnh của dòng nhiệt.

Quan trọng! Ống uốn cong 90 ° theo sơ đồ xoắn ốc để kết nối sàn được làm nóng bằng nước làm giảm lực cản thủy lực ít hơn, so với đặt trong vòng (rắn).

Trong các tính toán của đường ống cho sàn được làm nóng bằng nước, đường kính 16, 20, 26, 32 mm được sử dụng.

Đối với hệ thống sàn nước ấm, sử dụng các đường ống bằng tôn, thép không gỉ, đồng, kim loại-nhựa, đường ống polyetylen liên kết chéo. Việc uốn ống dẫn để sưởi ấm dưới sàn đã trở nên tương đối gần đây nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho việc lắp đặt cấu trúc và giảm chi phí chuyển hướng tăng chiều dài.

Đường ống polypropylene có bán kính uốn cong lớn nên ít được sử dụng trong hệ thống sưởi ấm dưới sàn.

Thảm trải Nha

Các loại sàn hoàn thiện cho sàn ấm: lấp đầy bề mặt, vải sơn, laminate hoặc gỗ, gạch, gốm và gạch metlakh, đá cẩm thạch, đá granit, đá bazan và đồ sứ.

Độ ẩm liên tục trong phòng là chống chỉ định đối với sàn gỗ, do đó nó không được sử dụng trong phòng tắm có sàn ấm.

Bảng 4. Tính dẫn nhiệt của tấm trải sàn:

Loại vật liệu	Chiều dày lớp δ, m	Mật độ γ, kg / m³	Hệ số dẫn nhiệt λ, W / (m ° ∁)
Vải sơn cách nhiệt	0,007	1600	0,29
Gạch được lát gạch, metlakh, gốm	0,015	1800 ÷ 2400	1,05
Gia công	0,008	850	0,1
Ván gỗ	0,015 ÷ 0,025	680	0,15
Cách nhiệt (ursa)	0,18	200	0,041
Vữa xi măng cát	0,02	1800	0,76
Tấm bê tông cốt thép	0,2	2500	1,92

 

Thiết bị bơm để tính toán sưởi ấm dưới sàn

Giảm nhiệt độ của chất làm mát cho phép bạn đạt được hoạt động hiệu quả của bơm tuần hoàn.

Mạch sưởi dưới sàn nằm ngang và bao phủ một khu vực rộng lớn. Lực mà máy bơm tuần hoàn truyền vào dòng chảy được chi để khắc phục các lực cản tuyến tính và cục bộ. Việc tính toán máy bơm để sưởi ấm dưới sàn phụ thuộc vào đường kính, độ nhám của đường ống, phụ kiện và chiều dài của mạch.

Thông số tính toán chính là hiệu suất của bơm trong mạch áp suất thấp:

H = (P × L + ΣK) / 1000, (m), ở đâu

H là đầu của bơm tuần hoàn, m;

P - tổn thất thủy lực trên mỗi mét chiều dài chạy (dữ liệu hộ chiếu từ nhà sản xuất), pascal / mét;

L là chiều dài lớn nhất của ống trong mạch, m;

K là hệ số công suất đối với các điện trở cục bộ.

K = K1 + K2 + K3Ở đâu

K1 - điện trở trên bộ điều hợp và tees, kết nối (1,2);

K2 là điện trở trên các van (1,2);

K3 - điện trở tại bộ phận trộn trong hệ thống gia nhiệt (1.3).

Mức độ hoạt động của máy bơm tuần hoàn được xác định theo công thức:

G = Q / (1,16 × ∆t), (m³ / giờ), ở đâu

Q là nhiệt tải của mạch đốt nóng (W);

1,16 - nhiệt dung riêng của nước (Wh / kgC);

∆t - nhiệt tỏa ra trong hệ thống (đối với mạch hạ áp 5 ÷ 10 ° С).

Bảng 5. Sự phụ thuộc của công suất của thiết bị vào diện tích của cơ sở được sưởi ấm (để tính toán thủy lực cho sàn ấm):

Diện tích sàn, m2		Công suất của bơm tuần hoàn để sưởi ấm dưới sàn, m³ / h
80 ÷ 120		1,5
120 ÷ 160		2,0
160 ÷ 200		2,5
200 ÷ 240		3,0
240 ÷ 280		4,0

 

Lời khuyên hữu ích! Công suất của đơn vị bao gồm tổng chi phí của tất cả các mạch. Trong trường hợp thời tiết lạnh bất thường cần dự phòng công suất máy bơm từ 15 ÷ 20%.

Tính toán chi phí sưởi ấm dưới sàn

Khí đốt lò hơi và một mạch thủy lực sàn kết nối ống góp. Dòng chảy đồng nhất của chất mang nhiệt được cung cấp bằng cách điều chỉnh tự động, sử dụng van cân bằng và ổn nhiệt. Van một chiều bảo vệ bộ trộn bơm.

Bảng 6. Các yếu tố của một bộ hoàn chỉnh của hệ thống sưởi sàn:

Tên mục	Kích thước và đơn vị	Đơn giá (RUB)
Chống thấm	cuộn (1,5 × 50 m)	từ năm 2000
Băng giảm chấn	25 m	từ 500
Bảo vệ cách nhiệt (polystyrene mở rộng)	1100 × 800 × 38 mm	769
Kèn Trumpet	16 ÷ 20 mm	50 ÷ 80
Lớp lót bê tông: xi măng hỗn hợp khô	50 kg 25 kg	125 200
Nhóm sưu tập đã lắp ráp	2 đầu ra	4600
Bộ phận bơm và trộn: đầu ổn nhiệt, van cân bằng và ổn nhiệt, bơm tuần hoàn	bộ	từ 20.000

 

Tổng chi phí sưởi ấm dưới sàn được xác định bởi diện tích của căn phòng, thiết bị, chất lượng vật liệu và phương pháp làm việc. Sự hình thành hàng loạt của một sàn ấm cung cấp khả năng tương thích của các yếu tố và sưởi ấm hiệu quả trong phạm vi nhiệt độ. Thiết bị của nhà máy giúp giảm chi phí nguyên vật liệu từ 1,5-2 lần.

Chủ nhân của ngôi nhà có thể tự mình tính toán hệ thống nước nóng, lắp đặt hệ thống bằng tay của mình nếu có đủ kiến ​​thức về kỹ thuật nhiệt, thủy lực, khoa học vật liệu và kinh nghiệm thực hiện công việc sửa ống nước. Hàng loạt các tấm gương tích cực từ cuộc sống là nguồn cảm hứng. Tuy nhiên, mỗi người nên mang theo “danh mục đầu tư của riêng mình”, chính ngôi nhà của họ không phải là bàn đạp cho các thí nghiệm.