расчет теплообменника для теплого пола
Расчет теплообменника для теплого пола
Расчет пластинчатого теплообменника
Сначала мы рассмотрим, какие бывают теплообменники, а потом рассмотрим формулы расчета теплообменников. И Таблицы различных теплообменников по мощностям.
В паяных теплообменниках из нержавеющей стали не нужны прокладки и прижимные плиты. Припой надежно соединяет пластины во всех точках контакта, что обеспечивает оптимальный КПД теплопередачи и высокое сопротивление давлению. Конструкция пластин рассчитана на длительный срок эксплуатации ППТ очень компактны, так как теплопередача происходит практически через весь материал, из которого они изготовлены. Они имеют небольшую массу и малый внутренний объем. Компания Альфа Лаваль предлагает широкий спектр аппаратов, которые всегда можно приспособить к конкретным требованиям заказчиков. Любые задачи, связанные с теплообменом, ППТ решают наиболее эффективным с экономической точки зрения способом.
Паяный пластинчатый теплообменник состоит из тонких гофрированных пластин из нержавеющей стали, соединенных между собой вакуумной пайкой с использованием меди или никеля в качестве припоя. Теплообменники, паянные медью, чаще всего применяются в системах теплоснабжения или кондиционирования воздуха, в то время как никельпаяные в основном предназначены для пищевой промышленности и для работы с агрессивными жидкостями.
Защита от смешения сред
В тех случаях, когда по правилам эксплуатации или по иным причинам требуется обеспечить повышенную безопасность, можно воспользоваться патентованными конструкциями паяных теплообменников с двойными стенками. В этих теплообменниках две среды отделены друг от друга двойной пластиной из нержавеющей стали. В случае внутренней протечки ее можно будет заметить на внешней стороне теплообменника, но смешения сред в любом случае не произойдет.
1-пластины; 2-стяжные болты; 3,4-передняя и задняя массивная плита; 5-патрубки для присоединения контура теплоснабжения; 6-патрубки для присоединения трубопроводов системы отопления.
Получить отдельный замкнутый (независимый) отопительный контур системы отопления, при этом получая только тепловую энергию. Расход и давление не передаются. Тепловая энергия передается за счет передачи температуры теплопередающими пластинами по разные стороны которого протекает теплоноситель (отдающий тепло и принимающий тепло). Это дает возможность изолировать свою систему отопления от центральной сети отопления. Могут быть и другие задачи.
1-подающий патрубок для отпуска тепла; 2-обратный патрубок для отпуска тепла; 3-обратный патрубок для приема тепла; 4-подающий патрубок для приема тепла; 5-канал для приема тепла; 6-канал для отпуска тепла. Стрелками указано направление движения теплоносителя.
Схема системы отопления
Каждый пластинчатый теплообменник обладает значениями, которые необходимы для расчета.
Эффективность (КПД) теплообменника находиться по формуле
На практике эти значения равны 80-85%
Какие должны быть расходы через теплообменник?
По разные стороны теплообменника имеются два независимых контура, это означает, что расходы этих контуров могут быть разными.
Чтобы найти расходы нужно знать, сколько тепловой энергии потребуется для отопления второго контура.
Например, это будет 10 кВт.
Теперь нужно посчитать необходимую площадь пластин для передачи тепловой энергии по этой формуле
Полный коэффициент теплопередачи
Чтобы решить задачу нужно познакомиться с некоторыми типами теплообменников, и на их основе производить анализ расчетов подобных тепловых обменников.
Самостоятельно сделать расчет теплообменника у Вас не получиться по одной простой причине. Все данные, которые характеризуют теплообменник скрыты от посторонних лиц. Возникает трудность найти коэффициент теплопередачи от реального расхода! И если расход будет заведомо маленьким, то и КПД теплообменника будет не достаточным!
Увеличение мощности с уменьшением расхода приводит к увеличению самого теплообменника в 3-4 раза по количеству пластин.
У каждого производителя теплообменников есть специальная программа, которая подбирает теплообменник.
Чем выше коэффициент теплопередачи, тем быстрее этот коэффициент становиться меньше из-за отложение от накипи!
Расчет теплого водяного пола
Автор: Николай Стрелковский
Современная система тёплых водяных полов отождествляется с высоким уровнем уюта и комфорта. Такой пол эффективно обогревает помещение и не оказывает вредного воздействия на жизнь и здоровье жильцов. Подобные результаты могут быть достигнуты только при условии правильно выполненных расчётов и грамотно проведённых монтажных работах.
Расчет теплого пола водяного
Тёплый водяной пол может являться основным источником отопления жилого помещения или служить вспомогательным обогревательным элементом. Основные расчёты таких полов базируются на данных схемы работы: лёгкий подогрев поверхности для улучшения комфорта или обеспечение полноценным теплом всей площади помещения. Выполнение второго варианта предполагает более сложную конструкцию тёплого пола и надёжную систему регулировки.
График комфортных температурных условий
Данные для расчётов
Расчёты и проектирование базируются на нескольких характеристиках помещения, а также выборе варианта отопления — основное или дополнительное. Немаловажными показателями являются тип, конфигурация и площадь помещения, в котором запланирован монтаж такого вида отопительной системы. К оптимальному варианту относится использование поэтажного плана с указанием всех необходимых для расчётов параметров и размеров. Допускается самостоятельное выполнение максимально точных замеров.
График расчета теплого пола
Чтобы определиться с величиной теплопотерь, потребуется наличие следующих данных:
Кроме того, учитывается толщина и изоляция пола, а также вид предполагаемого к использованию напольного покрытия, что оказывает непосредственное влияние на эффективность всей отопительной системы.
При выполнении расчётов следует принимать во внимание желаемую для обустраиваемого помещения температуру.
Расход трубы теплого пола в зависимости от шага петли
| Шаг, мм | Расход трубы на 1 м2, м п. |
|---|---|
| 100 | 10 |
| 150 | 6,7 |
| 200 | 5 |
| 250 | 4 |
| 300 | 3,4 |
Особенности проектирования
Все расчёты водяных тёплых полов должны быть произведены предельно тщательно. Любые недочёты при проектировании могут быть исправлены только в результате полного или частичного демонтажа стяжки, что способно не только повредить внутреннюю отделку в помещении, но и приведёт к значительным затратам времени, сил и средств.
Рекомендуемые температурные показатели поверхности пола в зависимости от вида помещения составляют:
Короткие трубы предполагают использование более слабого циркуляционного насоса, что делает систему экономически выгодной. Контур с диаметром 1,6 см не должен быть длиннее 100 метров, а для труб с диаметром 2 см максимальная длина составляет 120 метров.
Таблица решений для выбора системы водяного теплого пола
Правила расчёта
Для выполнения системы отопления на площади 10 квадратных оптимальным вариантом будет:
Следует учитывать, что разница между температурой поверхности и теплоносителя может составлять порядка 15 °C.
Оптимальный способ при укладке трубной системы представлен «улиткой». Именно такой вариант монтажа способствует максимально равномерному распределению тепла по всей поверхности и позволяет минимизировать гидравлические потери, что обусловлено плавными поворотами. При укладке труб в зоне наружных стен оптимальный шаг составляет десять сантиметров. Для выполнения качественного и грамотного крепления целесообразно проводить предварительную разметку.
Таблица теплопотребления различных частей здания
Расчёты труб и мощности
Полученные в результате замеров данные являются основой для расчёта мощности такого оборудования, как нагревательный тепловой насос, газовый или электрический котёл, а также позволяют определить расстояние между трубами при выполнении монтажных работ.
Крепление труб к арматурной сетке
Чтобы правильно рассчитать необходимую для укладки длину труб, следует определиться с видом и особенностями этих элементов:
Значительно облегчить расчёты и сделать их максимально точными позволяет использование специальных компьютерных программ. Все расчёты должны выполняться с учётом способа монтажа и расстояния между трубами.
Основными показателями, характеризующими систему, являются:
Следует учитывать, что при значительной площади отапливаемого помещения допускается увеличивать шаг укладки с одновременным увеличением температурного режима теплоносителя. Возможный диапазон шага при укладке составляет от пяти до шестидесяти сантиметров.
Наиболее распространённые соотношения расстояний и тепловых нагрузок:
Чтобы точно знать, достаточно ли использовать систему как единственный источник обогрева или же «тёплые полы» могут служить исключительно дополнением к основному отоплению, необходимо выполнить черновой, предварительный расчёт.
Схема подключения водяного теплого пола к котлу
Черновые расчёты теплового контура
Чтобы определить плотность эффективного теплового потока, отдаваемого м² тёплых полов, необходимо воспользоваться формулой:
g (Вт/м²) = Q (Вт) / F (м²)
Для вычислений величины Q учитывается площадь всех окон, средняя высота потолков в помещении, теплоизоляционные характеристики полов, стен и кровли. При выполнении напольного отопления в качестве дополнительного, суммарный объём теплопотерь целесообразно определять в форме процентного соотношения.
При расчётах величины F учёту подлежит только участок пола, участвующий в процессе обогрева помещения. На участках расположения предметов интерьера и мебели следует оставлять свободные зоны шириной порядка 50 сантиметров.
Для определения средней температуры теплоносителя в условиях нагревательного контура используется формула:
ΔТ (°С) = (TR + TO) / 2
Рекомендуемые температурные параметры в °С на вход и выход для стандартного теплоносителя составляют: 55—45, 50—40, 45—35, 40—30. Следует учитывать, что температурный показатель на подачу не может быть выше 55 °С, с условием температуры на обратный контур с разницей в 5 °С.
В соответствии с полученными величинами g и ΔТ выполняется подбор диаметра и шага для монтажа труб. Удобно использовать специальную таблицу.
Таблицы расчета теплового потока для теплого пола в зависимости от материала напольного покрытия
Таблицы расчета теплового потока для теплого пола в зависимости от материала напольного покрытия
Таблицы расчета теплового потока для теплого пола в зависимости от материала напольного покрытия
Таблицы расчета теплового потока для теплого пола в зависимости от материала напольного покрытия
На следующем этапе производится расчёт приблизительной длины задействованных в системе труб. С этой целью необходимо разделить показатель площади обогреваемого пола в м² на расстояние между уложенными трубами в метрах. К полученному показателю следует прибавить запас длины на выполнение загибов и подключение к длине прибавляется длина на загибы труб и длина на подключение к системе коллекторов.
При известной длине и диаметре труб легко высчитывается показатель объёма и скорость теплоносителя, оптимальная величина которого составляет 0,15—1 метр в секунду. При более высоких значениях скорости движения следует увеличить показатель диаметра используемых труб.
Правильный выбор насоса, используемого в отопительном контуре, базируется на величине расхода теплоносителя с запасом в двадцать процентов. Такое увеличение показателя соответствует параметрам гидравлического сопротивления в трубной системе. Подбор наноса для циркуляции нескольких отопительных систем заключается в соответствии показателей мощности этого оборудования с общим расходом всех используемых отопительных контуров.
Расчет стоимости теплого пола
Советы и рекомендации
Чтобы получить максимально точные расчёты, целесообразно обратиться за консультацией профессионалов, специализирующихся на выполнении монтажа внутренних инженерных коммуникаций.
Допускается использование онлайн-калькулятора, который облегчит расчёты, но даст весьма приблизительные вычисления, представляющие общую информацию о масштабах предстоящих монтажных работ.
Пример расчета водяного теплого пола
Для обогрева старых и ветхих сооружений, не обладающих качественным утеплением, нецелесообразно использовать систему тёплых водяных полов в качестве единственного отопительного элемента, что обусловлено низкой степенью эффективности и высоким уровнем энергозатрат.
Уровень технической грамотности всех выполненных расчётов оказывает непосредственное влияние на качественные характеристики монтируемой отопительной системы. Правильные расчёты позволяют оптимизировать финансовые затраты не только на процесс установки водяного обогрева полов, но и минимизировать расходы во время эксплуатации и обслуживания всей отопительной системы.
Понравилась статья?
Сохраните, чтобы не потерять или поделитесь с друзьями!
Каким должен быть теплообменник для тёплого пола?
Комфорт, экологическая чистота, экономичность и безопасность – главные факторы, которые определяют эффективное обустройство дома современного человека.
И чтобы создавать в помещении благоприятный микроклимат, люди все чаще устанавливают водяной теплый пол в квартире или загородном доме. Такие системы, если сравнивать их с электрическими аналогами, имеют весомые преимущества:
Основы установки и схемы подсоединения
Водяной пол в квартире взаимодействует с носителем, температура которого не выше 45 градусов.
Низкотемпературный режим работы позволяет создать более благоприятный микроклимат и насыщает воздух положительными ионами, что актуально для аллергиков, детей и тех, у кого астма.
Если комплектация оснащения и схема теплого пола в доме сделаны правильно и с учетом инженерных подсчетов, то можно не только получить качественный обогрев, но и полностью отказаться от применения батарей, расширив тем самым полезное пространства и изменив планировку комнаты.
Если вам интересно, как обустроить теплый пол в квартире, придется изучить метод расчета гидравлического сопротивления и показателя теплоотдачи, поработать над вопросом комплектации системы эффективным и регулирующим оборудованием, а также над процессом теплоизоляции и внешнего декора полов.
При установке в загородных домах и квартирах системы теплого пола не стоит забывать о риске замерзания самого системы. В такой ситуации в носитель лучше добавить этиленгликоль.
Проживание в многоэтажных домах имеет ряд технических ограничений на снабжение энергосберегающих технологий.
Установленный теплый пол от централизованного отопления в квартире намного повышает общее гидросопротивление, что сказывается на качестве обогрева соседних помещений.
И если в новых зданиях элемент водяного отопления часто уже заложен в конструкцию, то получить официальное разрешение на переоборудование старых домов нереально.
Выход есть. Сегодня многие инженерные специалисты и те, кто решил установить теплый пол своими руками, применяют пластинчатый аппарат для теплого пола. Благодаря монтажу этого небольшого устройства, можно получить:
Пластинчатый теплообменник: компактное и эффективное устройство
Теплообменник для теплого пола в квартире является главным устройством, которое передает тепло от внешнего носителя из общей теплостанции к внутреннему элементу. Он состоит из пластинчатых деталей с оригинальной штампованной конфигурацией.
Они находятся параллельно друг к другу, и внутри устройства формируются два элемента: отдающий и получающий тепловую энергию, которые свободно омывают каждую пластину.
Внешние конструктивные детали скрыты от теплопроводных частей, поэтому потери энергии сведены к нулю, и можно не переживать, что члены семьи, дети и питомцы получат термический ожог от случайного касания к теплообменнику.
Маленькое гидравлическое сопротивление, минимальный внутренний объем при большой площади контакта, хорошая хаотичность потоков – все это обеспечивает высокий показатель теплоотдачи и равномерный обогрев жидкой местности.
Репродуктивный обмен энергиями, которым снабжает теплообменник теплый пол и центральное отопление, позволяет исключить контакта содержащего ржавчину и извести теплоносителя централи с более чистым хладагентом замкнутого элемента отопления полов.
А так как пластинчатые детали производятся из качественной легированной стали, которая характеризуется химической инертностью и высокой устойчивостью к коррозии, то чистота рабочей местности поддерживается в течение долгого времени, поэтому:
Широкий выбор конструкций, размеров и коммерческих предложений усложняет выбор теплообменника для теплого пола. Поэтому перед приобретением нужно:
Устанавливая теплый пол через теплообменник в квартире, вы должны обеспечить его работу и гидробезопасность, сохранить полезное пространство и не испортить дизайн помещения.
Поэтому лучше выбирать паяный пластинчатый теплообменник, стоимость таких модификаций ниже, чем у разборных систем.
Котел для теплого водяного пола: параметры выбора, как рассчитать мощность, схемы подключения и инструкция к монтажу
Как обогреть дом в холодный сезон — такой вопрос встаёт у всех домовладельцев. Многие отдают предпочтение половому водяному обогреву. Но для эффективной работы, требуется источник с горячим теплоносителем — котёл для тёплого пола, и он должен быть экономный.
Сегодня мы рассмотрим виды котлов, расскажем какие подходят для греющих водяных полов. Вы узнаете, как рассчитать мощность, и произвести монтаж котла своими руками.
Виды котлов для теплого водяного пола
На рынке большой ассортимент котельного оборудования. Котлы различаются видом топлива, на котором работают — газовые, дизельные, электрические и твёрдотопливные. Они изготавливаются из различного материала, бывают: чугунными и стальными.
Так же, отличаются способом установки:
Помимо этого, нагревательные котлы имеют разное число контуров, бывают: одноконтурными и двухконтурными.
Одноконтурные — предназначены только греть теплоноситель для отапливания дома. Чтобы увеличить сферу их применения, требуется обустройство дополнительных элементов (бойлера, теплообменника и т.д.).
Двухконтурные — многозадачные аппараты, они обеспечивают одновременно нагрев воды для системы отопления и ГВС. Последнюю функцию выполняют — встроенный бойлер накопительного типа, и проточный теплообменник.
Газовые
У газовых котлов корпус изготавливается из чугуна или стали. Вес чугунных аппаратов, при одинаковой мощности, в 2 раза больше стальных. Они объёмны, и имеют высокую стоимость. Стальные изделия имеют небольшой вес и маленькие размеры. Их отличает пригодность к ремонту.
Современные напольные газовые агрегаты работают на магистральном и сжиженном топливе. Однако, удобнее в подключении подвесные мини-модели, они не занимают место, а их мощности (7 — 30 кВт) хватает для обогрева небольшого частного дома.
Стандартные газовые котлы могут работать с полной эффективностью только при максимальном нагреве воды — 70 — 90 градусов, что для водяного пола не допустимо.
Если газовое оборудование работает в низкотемпературном режиме, то это провоцирует образование конденсата, а это отражается на сроке его службы. У данных котлов существует возможность для переоборудования их под водяной пол, путём проведения работ по усовершенствованию конструкции.
Наиболее подходящие газовые котлы — конденсационные, разработанные под тёплые водяные полы. Они имеют дополнительную подпитку от образующегося конденсата. У них даже при работе в режиме низких температур, эффективность близка к 100%.
Газовые агрегаты бывают одно и двухконтурные. Подключается половое отопление к двухконтурному котлу через гидравлическую стрелку.
Твердотопливные
Теплокотлы с твёрдым топливом по принципу работы напоминают дровяную или угольную печь. Но в котле, сжигание древесины происходит без доступа воздуха, при этом выделяется древесный газ, он и обогревает теплоноситель. Такие генераторы при подключении их к тёплым водяным полам проблематичны, им требуется постоянное внимание и обслуживание.
Исключение — пеллетные котлы с автоматикой, так как у них продолжительный период горения. Но и они требуют больше внимания, в сравнении с газовыми или электрическими установками.
Для поддержания температуры теплоносителя на необходимом уровне, автоматике приходится периодически «заглушать» топку, а это приводит к потере эффективности котла. Избежать этого поможет установка буферной ёмкости.
Тогда, аппарат сможет полностью использовать свой потенциал, передавая нагретую воду в буфер, а пол будет её брать от туда в нужном объёме. Это приведёт к экономии, так как пауза между подачей топлива в топку увеличится.
Электрические
Электрические котлы — наиболее эффективные водонагреватели для тёплых водяных полов, бывают: тэновыми, ионными и индукционными. В них, происходит преобразование электрической энергии в тепловую. Они полностью автоматизированы, просты в установке и регулировке, настройка может производиться удалённо. Аппараты поддерживают нагрев теплоносителя на заданном уровне, не теряя своей эффективности.
Тэны настенного типа применяются часто, так как просты по конструкции и несложны в установке. Они укомплектованы расширительным баком и насосом.
Если площадь помещения не большая, то контуры ТП могут подключаться на прямую к теплогенератору.
При сооружении тёплого водяного пола от котла отопления в большом частном доме потребуется произвести монтаж смесительно-распределительного узла.
К минусам можно отнести высокую цену энергоресурса. Для снижения себестоимости тепла, рекомендовано применять схему с внешним баком-аккумулятором воды и двухтарифным счётчиком учёта энергии.
Дизельные
Принцип функционирования дизельных котлов, топливом для которых служит дизельное топливо, схож с работой газовых. Процесс горения у них полностью автоматизирован. Они обладают высокой производительностью, при небольшом расходе топлива, просты в монтаже и удобны в обслуживании. Стоит отметить их экологическую пригодность и экономичность.
Минус таких моделей — запах дизельного топлива, поэтому они устанавливаются в отдельной комнате (котельной). Кроме этого, требуется ещё ёмкость для топлива, и насос для его подачи.
Выбор котла
Водонагревателей, которые были бы предназначены конкретно для тёплых водяных полов, нет. Ряд производителей выпускают аппараты, имеющие функцию «тёплый пол», но этот режим лишь ограничивает уровень нагрева воды. Кроме этого, надо учитывать, какой вид теплоносителя разрешён для данной модели. Есть аппараты, которые не работают с антифризом, об этом указано в инструкции к оборудованию.
В принципе, обслуживать пол с обогревом может любая модель водонагревателя, главное правильно произвести обвязку и подключение.
Какие особенности выбора водонагревателя, и на что нужно обращать внимание:
Кроме этого, теплогенераторы нужно выбирать в зависимости от площади и условий эксплуатации, при этом уделяется внимание:
Стоимость обогревателя каждый определяет для себя сам, отталкиваясь от наиболее дешёвого энергонасителя. У кого-то это газ, а у кого-то — дрова. При наличии в доме многотарифного счётчика, выгодным будет электричество.
Электрический котёл наиболее подходящий для гидрополов, так как он способен удерживать температуру на заданном уровне при маленьком расходе электроэнергии. 1 кВт электричества преобразуется в кВт тепла. Если площадь обогрева не значительная, то его можно подсоединять на прямую.
Чтобы подключить коттедж внушительной площади, потребуется узел подмеса. При монтаже газового оборудования, без распределительного узла не обойтись, так как прямое подключение не рекомендовано. А подпитывание тёплого пола от твёрдотопливного котла приводит к увеличению расходов, за счёт приобретения дополнительных компонентов.
Кроме того, для монтажа газовых или котлов работающих на твёрдом топливе требуется обустройство котельной.
Как рассчитать мощность
Какой котёл нужен для тёплых водяных полов — экономичный, поэтому выбираем с учётом его производительности. Чтобы подобрать подходящую модель, требуется рассчитать мощность.
Средний данный показатель агрегата для загородного строения — на 10 м2 требуется 1 кВт мощности, то есть, удельная производительность — 100 Вт на м2. Но это достаточно грубый расчёт, который подходит для здания из кирпича с минимальными теплопотерями.
При установке газового оборудования — необходимо подготовить и провести согласование проекта с госорганами, и получить разрешение от газовой инспекции. В проекте есть раздел, в котором указан расчёт мощности аппарата.
Если в планах размещение электрического или пиролизного котла, то применяется форма для подсчёта нагрузки дома. Формула подходит для регионов средней полосы, если квартира находится в северных районах, используется поправочный коэффициент 1,2 или 1,3. При плохой изоляции или обеспечения ГВС, так же применяется коэффициент 1,2.
Рассчитаем на примере производительность генератора для дома 250 м2 в северном регионе, с плохим утепление и ГВС:
Если помещение находится в центральном районе, то расчёт показатель выглядит так:
Если помещение хорошо утепленное и не требуется горячее водоснабжение, то:
Не рекомендуется делать большой запас мощности, помимо удорожания теплоэнергии, это приведёт к перегреву ТП и выходу из строя.
Схема подключения водяного теплого пола к котлу
Существуют разные способы обвязки котла с тёплым полом. Все они имеют положительные и отрицательные стороны, и предназначены для определённых условий. Рассмотрим популярные схемы подсоединения водяных тёплых полов к котлу.