эмблемка

современные
инженерные системы
Минск, Минский район


МТС (033) 660-55-50
VEL (029) 113-70-57
УНП 691803803

Наши объекты:

сблокированный дом частный дом дом в классическом стиле коттедж коттедж частный дом загородный дом просторный дом усадьба двухквартирный дом одноэтажный дом двухэтажный дом небольшой дом кирпичный коттедж пригородный дом каркасный загородный дом на винтовых сваях с мансардой дом с конденсационным котлом система отопления на твердотопливном котле с теплоаккумулятором отопление водяным теплым полом от электрокотла без фото

Перепечатка статей, равно как и их отдельных частей, запрещена. Мы хотим оставить за собой право на эксклюзивное размещение данного материала на нашем сайте home-engineering.net. Здесь мы делимся знаниями и опытом, наработанными нашей командой за годы работы в сфере проектирования и монтажа инженерных систем.


Инерционность теплых водяных полов
Использование инерционности теплых водяных полов для отопления зданий с низкими общими теплопотерями


Инерционность теплых водяных полов наверх


Следует выделить два различных вопроса, которые возникают при устройстве водяных теплых полов. Часто их путают и смешивают:

  1. Тепловая инерционность водяного обогреваемого пола: трудность быстрого изменения температуры, как самого пола, так и воздуха в помещении, обогреваемом только теплым полом.
  2. Точность поддержания температуры воздуха в помещении, отапливаемом только ТП.
Рассмотрим их отдельно.

1. Теплоинерционность теплого водяного пола.
Теплоинерционность теплого водяного пола при тяжелой (бетонной) конструкции, несомненно, присутствует. Невозможно быстро охладить или нагреть около 120кг бетона, приходящегося на каждый квадратный метр пола помещения с водяным теплым полом. Однако следует для справедливости отметить, что такая потребность возникает редко и актуальна лишь для зданий с периодической эксплуатацией (дачи). Именно на даче бывает необходимо быстро нагреть помещение (скажем, с 10°С до 20°С) во время приезда на выходные. Однако, и в легком (каркасном или деревянном доме), отапливаемом например конвекторами/радиаторами, это тоже не так просто как кажется. Можно быстро прогреть воздух, но стены, полы, потолки и все окружающие предметы еще долго будут иметь низкую температуру, снижая такой параметр, как средняя радиационная температура в помещении, и соответственно комфорт, см. статью Тепловой комфорт (Indoor Thermal Quality).

Немного математики. Для простого повышения температуры массы бетона в полу на 1°С за время в 1 час необходима мощность около 35 Вт/м², что сравнимо со средней мощностью отопления в нормально утепленном здании (ок.70 Вт/м²). Для дома площадью 150 м² необходима мощность отопления порядка 5 кВт только для того чтобы начать увеличивать температуру стяжки пола с не такой уж и большой скоростью (1°С/час). Следует заметить, что при этом рост температуры воздуха в этом помещении будет отставать от роста температуры поверхности пола хотя бы из-за наличия массы и теплоемкости у стен, потолков, мебели и самого воздуха; одновременно с этим мощность системы отопления будет тратиться и на компенсацию возрастающих теплопотерь на улицу через оболочку здания.

В общем, для возможности динамичного прогрева массивного здания после пониженной температуры в нем, в любом случае требуется завышенная мощность отопительного котла (на порядка 50%). Это, конечно, является перебором с точки зрения эффективной работы отопительного котла в нормальном режиме эксплуатации. Однако, в некоторых случаях массивность здания может быть даже полезна для согласования завышенной мощности котла с отопительной нагрузкой здания (см. далее).

2. Точность поддержания температуры воздуха.
Якобы низкая точность поддержания температуры воздуха в помещении при отоплении только теплым полом стала крылатым выражением. Мол, при отключении нагрева теплым полом разогретая стяжка продолжает "жарить" и перегревает воздух существенно выше нормы, а включившийся нагрев не может быстро увеличить температуру воздуха и она снижается существенно ниже нормы. Короче, американские горки какие-то. Но так ли это на самом деле? В нашем исследовании Суточные колебания температуры воздуха и пола в помещении, обогреваемом водяным теплым полом ответ скорее отрицательный: точность поддержания температуры воздуха составила около ±0,5°С в течение суток (даже с учетом работы отопительного котла менее 50% времени), а среднесуточная температура воздуха и вовсе была одинакова с точностью в 0,1°С для всех трех дней эксперимента.

На наш взгляд, причина неточного поддержания температуры воздуха при отоплении теплым водяным полом может заключаться в следующих причинах:

  1. Полное отсутствие автоматического регулирования температуры воздуха. Сюда же отнесем и ручное регулирование температурой подачи теплоносителя, которое просто не может успевать за изменениями наружных и внутренних условий (пользователь подходит к котлу/автоматике и изменяет температуру теплоносителя вслед за изменением погоды на улице или своими ощущениями комфорта).
  2. Использование неподходящих методов автоматического регулирования: только погодозависимое регулирование температурой подачи теплоносителя без учета тепловой инерции здания, внутренних теплопоступлений и без контроля внутренней температуры. При этом не удается учитывать такие факторы, как сила ветра, солнечное излучение, работа мощных электроприборов и т.п.
  3. Использование аналоговых термостатов или термостатов с большим гистерезисом (вплоть до ±2°С) при покомнатном регулировании температуры воздуха. Тут понятно: нельзя получить точность регулирования в 1°С, если термостат включает нагрев помещения при 18°С и отключает при достижении температуры в 22°С.


Использование инерционности теплыхводяных полов для отопления зданий с низкими общими теплопотерями наверх


Возьмем для примера дом площадью 150 м² с удельными теплопотерями около 50 Вт/м². Кто-то скажет, что это слишком хороший показатель для здания. Однако, он достаточно легко достижим при соответствующем подходе к строительству. Также рассуждения ниже можно применить и к обычному зданию с теплопотерями порядка 75 Вт/м², но с отапливаемой площадью порядка 100 м², и к зданию с теплопотерями 40 Вт/м² площадью около 200 м² и т.д.

Для отопления таких энергоэффективных или обычных но небольших зданий максимальная требуемая мощность котла в режиме отопления при -24°С на улице составит около 7,5 кВт. При средней для отопительного периода температуре на улице около 0°С потребуется мощность всего около 3,8 кВт, при средней температуре на улице +5°С — порядка 2,5кВт.

Такие малые мощности доступны лишь в конденсационных котлах, у которых модуляция начинается от порядка 3 кВт (и далеко не у всех). При использовании обычных котлов, минимальная мощность составляет порядка 6 кВт.

Что это значит? Это значит, что работа котлов в системе отопления таких зданий будет приличную часть времени отопительного сезона происходить в режиме старт-стоп. Т.е.: работа на минимально возможной мощности котла с последующей остановкой горелки, выжиданием времени защиты горелки от тактования (от единиц до десятков минут) и последующим её запуском и т.д. Не очень эффективное использование ресурса оборудования и снижение среднегодового коэффициента полезного действия. Ведь, как известно, максимальный КПД для отопительного котла достигается при постоянной работе при непрерывной модуляции пламени (езда на автомобиле по шоссе, а не от светофора к светофору).

Правильное чередование периодов поддержания комфортной и пониженной температуры воздуха в помещениях дома приводит к незначительным колебаниям температуры воздуха в массивном здании, снижает общее время работы отопительного оборудования и одновременно повышает среднюю мощность котла при нагреве.

Что можно предпринять? Используя свойство высокой тепловой инерции здания, отапливаемого теплым водяным полом, можно проделать следующий фокус. Задать с использованием программируемого комнатного термостата или таймера автоматики регулирования теплого пола временные интервалы, в которых требуется поддержание нормальной и пониженной (на несколько градусов) комнатной температуры. Интервалы с комфортной и экономной температурой в помещениях следует чередовать между собой таким образом, чтобы решить следующие задачи:

  1. Колебания температуры воздуха во время пребывания людей (например, с 7:00 до 23:00) не должны быть больше, скажем ±1°С, чтобы не ухудшать комфорт жильцов.
  2. Интервалы работы и простоя котла должны приводить к работе горелки котла в разрешенное время в режиме не менее минимальной ее мощности и снижать количество тактований горелки. Т.е. если каждые три часа котел переходит в режим поддержания комфортной температуры в помещении (22,0°С) после поддержания экономичной температуры (18,0°С) также в течение трех часов, то средняя мощность горелки во время работы котла увеличивается примерно в 2 раза. И для нашего примера при 0°С на улице составит около 7,2 кВт. Тактования котла при этом сократятся до 4-х в сутки! Конечно, временные интервалы работы и простоя котла (поддержания комфортной и пониженной/экономной температуры в помещении) следует подбирать индивидуально для каждого здания с учетом его специфики.

Использование массивности здания для накопления тепловой энергии при отоплении электричеством в ночном тарифе. Для сдерживания чрезмерного снижения температуры воздуха в доме может потребоваться включение нагрева в дневное время всего на несколько часов.

Для повышения тепловой инерции здания может использование толщины стяжки теплого пола до значений около 100 мм, использование тяжелых внутренних перегородок и стен, оштукатуренных тяжелыми составами и открытых массивных перекрытий.

Дополнительную информацию можно получить в нашей статье Суточные колебания температуры воздуха и пола в помещении, обогреваемом водяным теплым полом.


Если вам необходимо выполнить работы по расчету и монтажу инженерных систем: отопления, водоснабжения, канализации, электрики, вентиляции и встроенного пылесоса, вы можете обратиться к нам в разделе КОНТАКТЫ. Мы проводим работы по монтажу инженерных систем в Минске и Минском районе.