Расчет теплоотдачи теплого пола: Расчет теплого водяного пола: теплоотдача, мощность и стоимость

Теплоотдача теплого пола: таблица для произведения расчета

Теплый пол – это отличная возможность для каждого обеспечить уютный микроклимат и тепло в собственном доме. Такая система потребляет минимальное количество электроэнергии, даря необходимую теплоту в помещении.

При этом она с легкостью сочетается с любыми типами напольных покрытий, включая линолеум, ковролин, кафельную плитку и ковровое покрытие. Система гарантирует надежность, долговечность, стойкость к влаге, безопасность и легкость монтажа.

Особенности установки

Важным преимуществом конструкции выступает возможность равномерно распределить теплый воздух по жилой площади. При этом удается сэкономить до 12% энергии на общий обогрев помещения. Важно помнить о необходимости учитывать отдельные факторы во время эксплуатации.

Отопительная система должна работать в температурном диапазоне, который не превышает 60 градусов. Если упустить этот момент, возможна порча имущества. Сама поверхность водяного пола должна иметь оптимальную температуру, чтобы удовлетворять потребности.

Это не только позволит добиться высокого комфорта эксплуатации, но и будет гарантировать отсутствие возможных заболеваний для ног. Чаще всего это значение достигает 26 градусов.

Чтобы монтаж был правильным, нужно позаботиться о том, чтобы расчет следующих параметров был корректным:

  1. Потребности пространства в тепле. Этот параметр определяется климатической зоной, качеством изоляции и габаритами помещения.
  2. Рассчитываемая удельная мощность отопления в перерасчете на каждый квадрат площади, которая будет обогреваться.
  3. Будет ли покрыта необходимость помещения в тепле посредством теплого водяного пола.

 

Несколько советов

Прежде чем осуществлять расчет потребности теплоотдачи, нужно учесть некоторые моменты. Первоначально нужно определить максимальную теплопроводность материалом, которые расположены выше трубы, пленок и кабелей, выступающих в качестве нагревательных элементов. Эффективность теплоотдачи зависит по прямо пропорциональному закону от тепловой мощности, по обратно пропорциональному от сопротивления покрытия.

Все трубы и материалы, которые будут расположены ниже уровня нагревательного элемента должны отличаться высокой теплоизоляцией. Это исключит возможные потери тепла через покрытия. Если монтаж и расчет осуществлены правильно, то теплоизоляция будет блокировать передачу тепла и отражать тепловое излучение.

Необходимость в тепловой мощности определяется теплоизоляцией и ее качеством. Предпочтительно придерживаться нормативов, которые будут гарантировать высокие эксплуатационные характеристики и комфорт.

Помните о том, что, если вы выбрали теплый пол, не стоит загромождать его массивными мебельными конструкциями. Это не принесет должного результата обогрева, а также возможен перегрев и порча мебели под воздействием температур.

Пример укладки теплого пола в кухне

Расчет потребности в тепле

Расчет потребности показателей представлен следующим алгоритмом:

  1. По формуле Q=S/10. Здесь Q – потребность тепла в киловаттах, S – площадь помещения, метр квадратный.
  2. Каждый кубический метр объема пространства требует 40 ватт тепла.
  3. Крайние этажи требуют в расчете 1,2-1,3 дополнительных коэффициента. Для частных построек он составляет 1,5.
  4. Дополнительно расчет требует по 100 ватт на каждое стандартное окно, по 200 ватт на балконы или двери.
  5. Нужно учитывать коэффициенты в зависимости от территориальной местности и климатической зоны.

При желании можно обращать внимание на слои ограждающих конструкций и их толщину. Это позволит добиться более точных расчетов.

Расчет теплоотдачи для пленочного нагревателя

Номинальная мощность в этом случае составляет 150-220 Ватт. Нужно понимать, что сам пленочный нагреватель – это слой фольгоизола для трубы. Он представляет собой вспененный полиэтилен, поверхность которого покрыта фольгой. Из-за этого часть тепла рассеивается, ведь эффективность зависит от толщины.

Чтобы задать температуру стандартного или водяного пола в заданном диапазоне, используют терморегуляторы. Значение обычно не достигает 40 градусов, а после эксплуатации необходимо отключать элемент и давать ему время для остывания. Из этого следует, что теплоотдача составляет около 70 ватт на каждый квадратный метр.

Расчет теплоотдачи для греющего кабеля

Греющий кабель отличается удельной теплоотдачей в 20-30 ватт на каждый квадратный метр. Расчет количества основан н шагах укладки. Дополнительно обращают внимание на следующее:

  1. Шаг варьируется в диапазоне от 10 до 30 см. Чем он больше, тем более явный характер будет носить неравномерность нагрева.
  2. Длина кабеля определяется по следующей формуле – L=S/Dx1,1. Здесь S – площадь в квадратных метрах, 1,1 – коэффициент для учета изгибов, D – шаг укладки.

Помните, что кабель будет уложен не по всей площади. Поэтому нужно определиться со средними показателями, добиваясь максимальной эффективности. Каждый квадратный метр позволяет получить до 120 Ватт тепла при этом комфортная температура будет оставаться.

Таблица соотношения мощности и длины нагрева кабеля

Расчет теплоотдачи для водяного теплого пола

В отдельных случаях есть возможность сэкономить, если имеется источник тепла. Его можно использовать только в том случае, если цена за каждый киловатт намного ниже, чем стоимость электроэнергии.

В этом случае нужно учитывать следующее:

  1. Температуру теплоносителя для трубы. Она обычно достигает 50 градусов и превышает температуру поверхности. Таблица поможет определить предпочтительные значения.
  2. Шаг укладки водяного пола. С его уменьшением количество тепла увеличивается при передаче стяжке. Нужно учитывать здесь и диаметр трубы.
  3. Температура воздуха. С ее уменьшением тепловой поток увеличивается.
  4. Диаметр трубы, по которой осуществляется движение теплоносителя.

Если шаг составляет 250 миллиметров, каждый квадратный метр позволяет получить по 82 ватта. При шаге в 150 мм – 101 ватт, а при шаге в 100 мм – 117 ватт. Таблица включает в себя все эти данные. В зависимости от этих значений нужно осуществлять проектирование теплого водяного пола.

Зависимость теплого потока от шага труб и температуры теплоносителя

Помните о необходимости рассчитать тепловой поток с поверхности водяного пола. Чаще всего он достигает 12,6 Вт (м2хС). Это значение будет прямо пропорциональным перепаду температур.

Расчет водяного теплого пола , онлайн калькулятор теплопотери

Желаемая температура воздуха

Температура воздуха в помещении, которая является комфортной для жильцов. Этот показатель весьма индивидуален – кто-то любит чтобы в комнате было очень тепло, а кто-то не переносит жару и предпочитает прохладу.

В среднем можно принять 20⁰С. По европейским нормам в спальнях, гостиных, кабинетах, кухнях, столовых принимается 20-24⁰С; в туалетах, гардеробных, кладовых – 17-23⁰С; в ванных 24-26⁰С.

Чем выше желаемая температура воздуха, тем больше энергии нужно затратить на ее достижение и поддержание.

Вверх

Температура подачи и обратки

Температура подачи – температура теплоносителя на входе в теплый пол (в подающем коллекторе).

Температура обратки – температура теплоносителя на выходе из контура теплого пола (в обратном коллекторе).


Температура подачи должна быть выше температуры обратки, иначе теплый пол не будет отдавать тепло в помещение. Оптимальным является поддержание разницы температур подачи и обратки в 10⁰С.

Температура подачи должна быть выше желаемой температуры воздуха в помещении.

Вверх

Температура в нижнем помещении

Этот показатель используется для учета теплового потока вниз.

Если рассчитывается водяной теплый пол в двух- или многоэтажном доме, то в расчете используется температура воздуха в расположенной ниже комнате. Например, 22⁰С.

Если теплый пол располагается над подвалом, то используется температура, поддерживаемая в подвале. В случае, если дом не имеет подвала, а пол располагается над грунтом или на грунте, то следует использовать температуру воздуха в самую холодную пятидневку для конкретного города. Например, для Москвы это -26⁰С.

Вверх

Шаг укладки трубы теплого пола

Шаг укладки трубы – расстояние между трубами в стяжке теплого пола. Он влияет на теплоотдачу пола – чем меньше шаг, тем выше тепловой поток с каждого квадратного метра пола. И наоборот – чем больше шаг, тем меньше тепловой поток. Только Европейские трубы для теплых водяных полов.


Оптимальным является шаг укладки труб в пределах 100-300 мм. При меньшем шаге возможна отдача тепла из трубы подачи в трубу обратки, а не в помещение. При большем шаге может образоваться «полосатое тепло» — участки, где нога отчетливо чувствует тепло над трубами и холод между ними.

Влияние шага укладки трубы теплого пола на равномерность прогрева можно посмотреть на рисунке. 

Вверх

Длина подводящих труб от коллектора

Это длина трубы от коллектора до начала контура теплого пола, т.е. точки, где трубы укладываются выбранным рисунком с заданным шагом.  Плюс длина от конца контура до обратного коллектора.


Если коллектор установлен в том же помещении, где монтируется теплый пол, то длина подводящей магистрали минимальна и практически не оказывает влияния на гидравлическое сопротивление петли. Если же коллектор устанавливается в другом помещении, то длина подводящей магистрали может оказаться большой. При этом гидравлические потери на подводящей магистрали могут составлять до половины гидропотерь петли.

Вверх

Толщина стяжки над трубой теплого пола

Стяжка над трубой выполняет 2 функции – воспринимает нагрузку от предметов и людей, защищая трубу от повреждений, и распределяет тепло по поверхности пола.


Если стяжка над трубой армируется, то ее минимальная толщина должна быть не меньше 30 мм. При меньшей толщине стяжка не будет обеспечивать необходимую прочность и будет ощущаться эффект «полосатого тепла» — неравномерный нагрев поверхности пола.

Также, стяжку не стоит делать толще 100 мм, т.к. это приведет к тому, что пол будет прогреваться очень долго. При этом регулирование температуры становится практически невозможным – изменение температуры теплоносителя будет ощутимо спустя несколько часов, а то и сутки.

Оптимальная толщина стяжки без добавления пластификатора и фибры — 60-70 мм. Добавление фибры и пластификатора позволяет заливать стяжку толщиной 30-40 мм.

Влияние толщины стяжки на равномерность прогрева можно посмотреть на рисунке. 

Вверх

Максимальная температура поверхности пола

Максимальная температура поверхности пола – температура поверхности пола над трубой контура в стяжке. Согласно СНиПу не должна превышать 35⁰С.

Вверх

Минимальная температура поверхности пола

Минимальная температура поверхности пола – температура поверхности пола на равном расстоянии от соседних труб контура. Чем больше шаг укладки трубы, тем больше разница между максимальной и минимальной температурой пола.

Вверх

Средняя температура поверхности пола

Средняя температура поверхности пола – среднее значение между максимальной и минимальной температурой поверхности пола.

Согласно СНиПу, в помещениях с постоянным нахождением людей эта температура не должна превышать 26⁰С. В помещениях с непостоянным пребыванием людей и с повышенной влажностью (ванные, бассейны) средняя температура поверхности пола не должна превышать 31⁰С.

На практике такие значения являются заниженными – ощущения тепла для ног нет, поскольку температура ступни человека 26-27⁰С. Оптимальной является температура 29⁰С – при этом обеспечивается комфорт. Поднимать температуру выше 31⁰С не стоит, т.к. это приводит к высушиванию воздуха.

Вверх

Тепловой поток вверх

Количество тепла, которое теплый пол отдает на обогрев помещения.

Если планируется использовать водяной теплый пол в качестве основной системы отопления, то этот показатель должен немного превышать максимальные теплопотери помещения.

Если основным видом отопления являются радиаторы, то тепловой поток вверх компенсирует лишь незначительную часть тепловых потерь, а первоочередным показателем является температура пола.

Вверх

Тепловой поток вниз

Количество тепла, уходящее от труб водяного теплого пола вниз. Поскольку эта энергия расходуется не на обогрев помещения, то тепловой поток вниз является потерей тепла. Для повышения энергоэффективности системы этот показатель должен быть как можно ниже. Добиться этого можно увеличением толщины утеплителя.

Вверх

Суммарный тепловой поток

Общее количество выделяемого теплым полом тепла – вверх (полезного) и вниз (потери).

Вверх

Удельный тепловой поток вверх

Тепловой поток вверх (полезный) с каждого квадратного метра теплого пола.

Вверх

Удельный тепловой поток вниз

Тепловой поток вниз (теплопотери) с каждого квадратного метра теплого пола.

Вверх

Суммарный удельный тепловой поток

Общее количество тепла, выделяемого каждым квадратным метром теплого пола.

Вверх

Расход теплоносителя

Этот параметр необходим для гидравлической балансировки нескольких контуров, подключенных к одному коллектору теплого пола. Полученное значение необходимо выставить на шкале расходомера.

Вверх

Скорость теплоносителя

Скорость движения теплоносителя по трубе контура влияет на акустический комфорт в помещении. Если скорость превысит 0,5 м/с, то возможны посторонние звуки от циркуляции теплоносителя по контуру.

Повлиять на это значение можно диаметром или длиной трубы.

Вверх

Перепад давления

По этому параметру подбирается циркуляционный насос. Перепад давления в контуре (между подающим и обратным коллектором) указывает какой напор должен обеспечивать насос. Если насос не обеспечивает требуемый напор, то можно выбрать более мощную модель, или уменьшить длину трубы.

Вверх

Мощность теплого пола на 1 м2: порядок расчета

При устройстве системы полового обогрева любого вида важным пунктом становится мощность теплого пола на 1 м2. Изначально это влияет на выбор материала, площадь покрытия и тип нагревательного элемента.

В конечном итоге, эффективность отопления скажется на семейном бюджете в виде ежемесячных плат за электроэнергию. Рассмотрим специфику расчета эффективности отопления полом в зависимости от индивидуальных особенностей.

Необходимые данные

Для начала рассчитайте площадь дома

Для расчета требуемой эффективности элементов необходимо определиться с некоторыми факторами, имеющими непосредственное влияние на этот показатель:

  • отапливаемая площадь;
  • качество теплоизоляции стен и перекрытий;
  • теплопроводность финишного покрытия пола.

Кроме этих данных, важно понимать, в качестве какого элемента будут использоваться полы: основного или дополнительного?

Для беспроблемной работы и гарантированного долгого срока службы отопления она должна работать в режиме, не превышающим 80% от максимальной мощности.

Расчет мощности теплого пола во много зависит от правильности заданной полезной площади.

В качестве основного отопления укладка электрических полов может использоваться только при условии, что покрытие составляет не менее 70% от общей площади помещения.

Для определения эффективности отопления используем формулу P = S*k, где:

P – мощность элемента обогрева;

S – полезная площадь;

k – удельная мощность.

Удельные мощности электрического теплого пола для помещений различного типа:

Тип помещенияУдельная мощность системы теплого пола на 1 м2 (Вт/м2)
1Жилые комнаты, кухня (1 этаж)140-150
2Жилые комнаты, кухня (2 этаж и выше)110-120
3Застекленные и утепленные балконы и лоджии140-180
4Санузлы (1 этаж)120-150
5Санузлы (2 этаж и выше)110-130
6Основное отоплениене менее 180
7Дополнительное создание комфортных условий110-120

Расход электроэнергии при этом весьма приблизительный. Многое зависит от уровня теплоизоляции в целом: уровень теряемого тепла через окна, стены, перекрытия.

Расчет необходимой мощности комфортных полов для санузла общей площадью 10 м2 на втором этаже в качестве основной системы отопления:

Полезная площадь составит: 10/100*70= 7 м2. Удельная сила для санузлов второго этажа 130 Вт/м2, но при этом использование полов как основного элемента системы отопления предполагает мощность не менее 180 Вт/м2.

Принимаем большее значение. Получаем: Р=7*180=1260 Вт (1,26 кВт) – общая теплоотдача пола в санузле.

Не всегда планировка комнаты может позволить использовать половую систему в качестве основного источника отопления. Между нагревательным элементом и мебелью должно быть расстояние не менее 10 см.

В небольших комнатах с широкой мебелью (диван, кровать) использовать систему теплого пола в качестве основной не целесообразно.

Расчет потребления электроэнергии

При проектировании системы обогрева, как правило, составляется чертеж расположения её элементов. Исходя из данных плана, легко высчитать площадь теплого пола. Если чертеж не сохранился, то приблизительно принимаем площадь отапливаемых полов 70% от общей площади.

Условно время работы теплых полов берут из расчета 6 ч в день

Для жилого помещения первого этажа площадью 20 м2, обогревать в качестве основного источника необходимо 14 м2.

Удельная мощность теплого пола для данного типа помещения составляет 150 Вт/м2. Соответственно потребление электроэнергии на систему напольного обогрева составит: 150*14=2100 Вт.

Условно в день полы включены в течение 6 часов, тогда ежемесячная норма составит 6*2,1*30=378 кВт/час. Умножьте полученное число на стоимость 1 кВт в регионе и получите стоимость затрат на электроэнергию в данной комнате.

При условии включения в систему отопления терморегулятора и установки работы в экономичный режим расход на электроэнергию, затрачиваемую полами, можно сократить на 40%.

Мощность системы водяного теплого пола вычислить сложнее, в данных расчетах лучше довериться онлайн – калькулятору или проконсультироваться со специалистом. О том, как рассчитать мощность для пленочных полов, смотрите в этом видео:

Типы нагревательных элементов

Существует несколько видов электрического теплого пола, мощность которых напрямую зависит от типа нагревательного элемента. Электрополы работают на:

Нагревающий элементМощность (Вт/м2)Тип финишного покрытия
Инфракрасная пленка150 — 400Любое
Электрокабель120 — 150Керамическая плитка, керамогранит
Термомат120 — 200 Керамическая плитка

Данные приняты среднестатистические, у конкретного бренда показатели могут незначительно отличаться. Таким образом, видно, что устройство любой системы обогрева в помещение любого типа возможно всеми вариантами электрических теплых полов.

Сокращаем затраты

Благодаря применению терморегулятора вы сможете сэкономить до 40 % электроэнергии

Удобство и комфорт, создаваемые отапливаемыми полами, омрачает только один фактор – счет за электроэнергию. Как, не лишая себя удобств, снизить расходы на электроэнергию? Несколько советов по умному потреблению:

  1. Обязательно смонтируйте терморегулятор. Расположить его лучше на максимальном удалении от основной отопительной системы. Регуляторы позволяют сэкономить до 40% электроэнергии за счет необходимого включения.
  2. Максимально снизьте потерю тепла. При необходимости проведите работы по теплоизоляции стен. Согласно опытных статистических исследований, улучшение теплоизоляции снижает расходы на электроэнергию почти в 2 раза.
  3. Установите многотарифную систему оплаты электроэнергии. При этом отопление полами в ночное время обойдется в зависимости от региона в 1,5 – 2 раза дешевле.
  4. Начните экономить ещё на этапе монтажа. Не заводите элементы отопления в места расположения мебели, делайте необходимые отступы от стен и приборов отопления.
  5. И простая математика: понизив температуру всего на 10С, потребление электроэнергии сокращается на 5%.

Подойдите к вопросу укладки теплых полов ответственно. Заранее просчитайте необходимую мощность приборов. Эти данные помогут правильно подобрать элементы нагрева и пользоваться системой без значительного ущерба для семейного бюджета.

Онлайн калькулятор расчета водяного теплого пола в зависимости от помещения

Калькулятор  расчета теплого пола  и систем отопления. Разгрузить систему радиаторного отопления дома или полностью ее заменить, при достаточной тепловой мощности  водяного теплого пола будет хватать для компенсации тепло потерь и обогрева помещения.

Как сделать расчет теплого водяного пола онлайн? Водяные полы могут служить основным источником обогрева помещения, а также выполнять дополнительную функцию отопления. Делая расчет этой конструкции нужно заранее решить основные моменты, для какой цели будет служить изделие, полноценно обеспечивать дом теплом или слегка подогревать поверхность для комфортности в помещении.

Если вопрос решен, то следует переходить к составлению конструкции и расчета мощности теплого водяного пола. Все ошибки, которые будут допущены на стадии проектирования, можно будет исправить только путем вскрытия стяжки. Вот почему так важно правильно и максимально точно сделать предварительные расчетные процедуры.

Расчет теплого водяного пола с помощью калькулятора онлайн

Благодаря специально подготовленным системам онлайн расчетов сегодня можно за несколько секунд определить удельную мощность теплого пола и получить необходимые расчеты.

В основу калькулятора входит метод коэффициентов, когда пользователь вставляет индивидуальные параметры в таблицу и получает базовый расчет с определенными характеристиками.

Внеся все заданные коэффициенты можно с максимальной точностью получить точные характеристики рассчитываемого теплого пола. Для этого нужно знать данные:

  • температуру подачи воды;
  • температуру обработки;
  • шаг и вид трубы;
  • какое будет напольное покрытие;
  • толщина стяжки над трубой.

В результате пользователь получает данные про удельную мощность конструкции, среднюю температуру получаемого обогрева пола, удельный расход теплоносителя. Выгодно, быстро и предельно ясно за несколько секунд!

Кроме основных данных следует учитывать ряд второстепенных, которые максимальным образом влияют на конечный результат теплого пола:

  • наличие или отсутствие остекления балконов и эркеров;
  • высота этажа помещения в жилом доме;
  • присутствие специальных материалов для утепления стен;
  • уровень теплоизоляции в доме.

Внимание: делая расчет теплого пола водяного калькулятором, следует учитывать вид полового покрытия, если планируется укладываться древесная конструкция, то мощность обогревающей системы должна быть увеличена за счет низкой теплопроводностью дерева. При высоких теплопотерях обустройство теплого пола в качестве единственной системы обогрева будет неуместно и невыгодно по затратам.

Особенности расчета водяного пола калькулятором.

Прежде чем сделать предварительный расчет системы обогрева водяного пола следует учитывать целый перечень особенностей:

  1. Какой вид трубы будет использовать мастер, гофрированную с эффективной теплоотдачей, медную, с высокой теплопроводностью, из сшитого полиэтилена, металлопластиковые или из пенопропилена, с низкой теплоотдачей.
  2. Расчет длины для обогрева заданной площади, основывается на определении длины контура, распределение тепловой энергии по поверхности в равномерном режиме, с учетом пределов тепловой нагрузки покрытия.

Важно! Если планируется делаться шаг укладки больше, тогда нужно увеличить температуру теплоносителя. Допустимые показатели шага — от 5 до 60 см. Можно использовать как постоянные, так и переменные шаги.

Ошибки новичков — рекомендации профессионалов

Многие пользователи калькулятора онлайн расчета водяного теплого пола допускают существенные ошибки, которые влияют на конечные результаты. Вот некоторые погрешности пользователей:

  • На один контур рассчитана труба длиной не более 120 м.
  • Если теплые полы будут в нескольких комнатах, то средняя длина контура должна быть приблизительно одинаковой, отклонения не должны превышать 15 м.
  • Расстояние между ветками выбирается в соответствии с температурным режимом системы отопления, чаще всего это будет зависеть от региона территории.
  • Средне значение расстояние от стен до контура составляет 20 см, плюс-минус 5 см.

Что нужно знать, отправляясь за необходимыми строительными материалами?

Экструдированный пенополистирол является наилучшим материалом в случае утепления пола, он отличается долговечностью и монолитностью структуры. Сверху утеплителя следует уложить гидроизоляцию, достаточно будет полиэтиленовой пленки, а вдоль стен нужно уложить демпферную ленту.

Арматура является основой для крепления труб и бетонной стяжки, скобы для труб – еще один обязательный элемент. Также следует взять распределяющийся коллектор, который позволит экономно и эффективно распределить теплоноситель.

Заключение

Делая расчет водяного пола онлайн, следует учитывать коэффициент расхождения данных на 10%, таким способом полученные данные будут более реальными и достоверными.

Удачи Вам в строительных работах!

расчет требуемой мощности и длины трубы

С ростом популярности технологии теплого пола, как электрического, так и водяного, появляется все больше желающих осуществить его монтаж самостоятельно. Тем более что особенно сложного в этом ничего нет. Одним из наиболее ответственных этапов такой работы является расчет теплого пола. Какую трубу выбрать: материал, диаметр и схема укладки? Каким должен быть котел? Как осуществить подключение к основной системе и что для этого нужно? Давайте попробуем разобраться во всех этих вопросах.

Выбираем трубы: материал, диаметр, количество

Для скрытых систем отопления можно использовать металлические и полимерные трубы. Наиболее долговечной и эффективной по праву считается медная система. Однако в нашей стране этот материал используется достаточно редко. Причиной тому – высокая цена. Кроме того, для монтажа медных труб необходимо специальное дорогостоящее оборудование, а значит, самостоятельная их укладка не рентабельна.

Немного чаще чем медь для монтажа «подпольных» систем домашние умельцы используют полипропилен и сшитый полиэтилен (РЕХ-труба). Но и эти материалы нельзя назвать самыми популярными. Первые требуют большого радиуса изгиба, и минимально допустимого расстояния между трубами может быть просто не достаточно. А вторые не держат форму, а значит, их придется часто и жестко фиксировать.

Лучше всего для «теплого пола» подходят металлопластиковые трубы. Их физические характеристики идеально подходят к требованиям технологии, а цена радует кошелек.

Лучшим материалом для монтажа водяного теплого пола считается металлопластик

Важно! В комнатах, где будет стационарно стоять тяжелая мебель – диваны, шкафы-купе, и т.д., укладывать под ними теплый пол не следует. Если же мебели много, следует серьезно задуматься о целесообразности использования именно такой системы отопления.

Эта схема позволит вам не только достаточно легко подсчитать необходимое количество труб, но и поможет во время монтажа.

Необходимое расстояние между трубами и их диаметр поможет определить расчет мощности теплого пола. Доверить его лучше профессионалам, так как для его правильности огромное значение имеет правильное определение теплопотерь здания.

Методы укладки

Сравнение методик укладки рассмотрено в табличных данных:

ХарактеристикаУкладка «змейкой»Укладка «улиткой»
Протяженность труб, п.м.
Прогрев напольного покрытияУменьшается к концу петлиРавномерный
Общий коэффициент сопротивления
Уменьшение давления при преодолении сопротивлений, ПА25061629
Потери давления линейные (для труб)1695615072
Суммарные потери давления в петле1946216701

Подключение системы может быть реализовано следующими способами:

  • от котла (теплогенератора) посредством смесительно-регулировочного узла;
  • от радиаторного отопления посредством теплообменника с моделированием собственного контура или от обратного трубопровода через термостатический узел;
  • от контура горячего водоснабжения посредством термостатического узла.

Все указания должны содержаться в проекте водяного теплого пола.

Конструирование системы должно подчиняться указанным правилам:

  • трубы должны монтироваться параллельно, что обеспечит равномерную теплоотдачу;
  • петли должны наращиваться с участием пресс-фитингов. Их сопротивление должно учитываться в гидравлическом расчете;
  • после монтажа труб необходимо создать исполнительную схему, где указана привязка осей. При дальнейших работах это поможет избежать повреждений;
  • чтобы закрепить на поверхности какую-либо конструкцию, в стяжке устраиваются закладные, дюбели, пробки;
  • следует предусмотреть присоединение петель равнозначной длины к одному коллектору;
  • деформационные швы должны располагаться: в местах входящих углов, вдоль перегородок и стен, при длине пола от 8 м, при площади пола от 40 м².

До монтажа целесообразно реализовать расчет теплого водяного пола своими руками.

Обзор матов теплого водяного пола произведен в статье.

Эффективность системы зависит от типа используемой изоляции и толщины напольной конструкции

Метод расчета теплоотдачи водяного теплого пола

После того как определены необходимые значения, мы приступаем непосредственно к расчету теплоотдачи водяного теплого пола, так как от этого показателя будет зависеть температура нагрева жидкости в системе, расположение, шаг укладки и количество необходимых труб, а также толщина песчано-цементной стяжки.

Для такого расчета используем формулу q = aп*(t tв)1.1Вт/м2

q – удельный тепловой поток водяного теплого пола;

aп – коэффициент теплоотдачи, приблизительно равный 9,82;

– максимальная температура пола;

tв – необходимая температура воздуха в помещении.

После определения теплоотдачи водяного теплого пола, применяя специальные таблицы можно рассчитать шаг укладки и количество труб, необходимое для определенного помещения. Для этого будем использовать следующую формулу: L=S/N1,1, где

L – длина необходимых труб;

S – площадь помещения, в квадратных метрах;

N – необходимый шаг укладки труб;

1,1 – коэффициент, учитывающий запас труб на изгибы.

Также необходимо понимать какие функции будет выполнять система водяного теплого пола, если это дополнение к радиаторному отоплению для поддержания комфортной температуры поверхности пола, то необходимо только рассчитать контур, нагревающий пол в необходимой зоне до температуры комфорта. В случае, когда водяной теплый используется как источник для полного отопления, тогда необходим расчет всех показателей полноценной системы отопления. При этом показатели мощности системы теплого пола должны полностью компенсировать все тепловые потери Вашего дома. Показатели теплоотдачи будут существенно отличаться по значениям, и для этого применяются определенные правила расчетов, которые мы рассмотрим далее на практических примерах.

Рассчитаем параметры теплого пола для жилой комнаты 20 метров м2, покрытие линолеум, где установлены радиаторы отопления, как основной источник, а теплый пол будет применятся, как дополнение к существующему отоплению. Так как у нас покрытие из линолеума, то поверхность пола не должна превышать 26 °С, комфортную температуру принимаем за 22°С.

Используя формулу: q = aп*( – tв)1.1 подставляем значения q = 9,82*(26-22) 1,1 = 9,82*4,6 = 45,2 Вт/ м2, используя таблицу для синтетических материалов, мы получаем следующие значения: можно применить шаг укладки 25 см с температурой теплоносителя 32,5°С (температурный режим 37,5°С /27,5°С), толщина стяжки 5см, а количество необходимых труб получим следующим образом: L = 20 м2/0,25 м*1,1 = 88 метров.

На следующем примере рассчитаем все параметры для ванной комнаты площадью 6 м2 и толщиной стяжки 5см.

Определяем оптимальный тепловой поток по формуле: q =9,82*(31-25)1,1 =9,82*7,18=70,5Вт/ м2, подставляя данные в нижеприведенную таблицу, мы видим, что такой теплоотдачи возможно достичь при шаге укладки 15 см и температуре теплоносителя 40°С (температурный режим 45°С /35°С), а количество необходимых труб получим следующим образом: L = 6 м2/0,15 м*1,1 = 44 метра, и в конце плюсуем количество труб, необходимое чтобы подсоединить контур к коллектору, согласно рассчитанному плану всего дома.

Рассчитаем теперь параметры для жилой комнаты 16 метров м2, покрытие линолеум. Используем туже формулу:

q = 9,82*(26-21) 1,1 = 9,82*5,91 = 58вт/ м2, подставляя данные в нижеприведенную таблицу для синтетических материалов, мы получаем следующие значения: шаг укладки 20 см, температуре теплоносителя 37,5°С (температурный режим 42,5°С /32,5°С), толщина стяжки 5см, а количество необходимых труб получим следующим образом: L = 16 м2/0,20 м*1,1 = 88 метра, и в заключение плюсуем количество труб, необходимое чтобы подсоединить контур к коллектору, согласно рассчитанному плану всего дома.

В следующей статье мы рассмотрим какие трубы целесообразно использовать при монтаже теплого пола.

Мощность системы

Это основной фактор, учитывающийся системой онлайн калькулятор для расчета теплого водяного пола. Этот критерий может зависеть от самого здания, типа отопления (автономное или центральное), от размера комнаты и других факторов. Чтобы грамотно рассчитать мощность системы, нужно принимать в расчет только полезную площадь – метраж, на котором не будет мебели.

Важно! Такая система может играть роль основногоотопления, если система контуров будет установлена минимум на 70 процентах площади комнаты.

Заключение по теме

Как видите, провести расчет электрического или водяного теплого пола не так уж и сложно. Учитывая различные характеристики помещения, здания, климатических условий региона, мощности отопительной системы в целом, а также приняв решение, в какой категории будет вступать сам теплый пол, можно точно определить удельную мощность системы, монтажные (установочные) характеристики.

Похожие темы:

  • Как использовать ТЭНы для радиаторов отопления
  • Рекомендации по сооружению углового камина
  • Использование подъемных стеклянных ограждений для оранжерей и зимнего сада
  • Какие бывают схемы подключения радиаторов отопления
  • Устройство и принцип работы твердотопливного котла
  • Преимущества керамических дымоходов

Не забудьте оценить статью:

Поделиться: [addtoany]

Калькулятор расчета водяного теплого пола

Информация по назначению калькулятора

О нлайн калькулятор водяного теплого пола предназначен для расчета основных тепловых и гидравлических параметров системы, расчета диаметра и длины трубы. Калькулятор предоставляет возможность осуществить расчет теплого пола, реализованного «мокрым» способом с обустройством монолитного пола из цементно-песчаного раствора или бетона, а также с реализацией «сухим» методом, с использованием тепло-распределяющих пластин. Устройство системы ТП «сухим» методом предпочтительно для деревянных полов и перекрытий.

Т епловые потоки, направленные снизу-вверх, являются наиболее предпочтительными и комфортными для человеческого восприятия. Именно поэтому обогрев помещений теплыми полами становится наиболее популярным решением по сравнению с настенными источниками тепла. Нагревательные элементы такой системы не занимают дополнительного места в отличие от настенных радиаторов.

П равильно спроектированные и реализованные системы теплого пола являются современным и комфортным источником обогрева помещений. Использование современных и качественных материалов, а также правильных расчетов, позволяет создать эффективную и надежную систему отопления со сроком службы не менее 50 лет.

С истема теплого пола может выступать единственным источником обогрева помещения только в регионах с теплым климатом и с использованием энерго-эффективных материалов. При недостаточном тепловом потоке обязательно применение дополнительных источников тепла.

П олученные расчеты будут особенно полезны тем, кто планирует реализовать систему отопления теплого пола своими руками в частном доме.

Общие сведения по результатам расчетов

  • О бщий тепловой поток – Кол-во выделяемого тепла в помещение. Если тепловой поток меньше тепловых потерь помещения, необходимы дополнительные источники тепла, например, такие как настенные радиаторы.
  • Т епловой поток по направлению вверх – Кол-во выделяемого тепла в помещение с 1 квадратного метра площади по направлению вверх.
  • Т епловой поток по направлению вниз – Кол-во “теряемого” тепла и не участвующего в обогреве помещения. Для уменьшения данного параметра необходимо выбирать максимально эффективную теплоизоляцию под трубами ТП* (*теплого пола).
  • С уммарный удельный тепловой поток – Общее кол-во тепла, выделяемого системой ТП с 1 квадратного метра.
  • С уммарный тепловой поток на погонный метр – Общее кол-во тепла, выделяемого системой ТП с 1 погонного метра трубы.
  • С редняя температура теплоносителя – Средняя величина между расчетной температурой теплоносителя подающего трубопровода и расчетной температурой теплоносителя обратного трубопровода.
  • М аксимальная температура пола – Максимальная температура поверхности пола по оси нагревательного элемента.
  • М инимальная температура пола – Минимальная температура поверхности пола по оси между трубами ТП.
  • С редняя температура пола – Слишком высокое значение данного параметра может быть дискомфортно для человека (нормируется СП ). Для уменьшения данного параметра необходимо увеличить шаг труб, снизить температуру теплоносителя либо увеличить толщину слоев над трубами.
  • Д лина трубы – Общая длина трубы ТП с учетом длины подводящей магистрали. При высоком значении данного параметра калькулятор рассчитает оптимальное кол-во петель и их длину.
  • Т епловая нагрузка на трубу – Суммарное количество тепловой энергии, получаемое от источников тепловой энергии, равное сумме теплопотреблений приемников тепловой энергии и потерь в тепловых сетях в единицу времени.
  • Р асход теплоносителя – Массовое кол-во теплоносителя предназначенного для подачи необходимого кол-ва тепла в помещение в единицу времени.
  • С корость движения теплоносителя – Чем выше скорость движения теплоносителя, тем выше гидравлическое сопротивление трубопровода, а также уровень шума, создаваемого теплоносителем. Рекомендуемое значение от до 1м/с. Данный параметр можно уменьшить за счет увеличения внутреннего диаметра трубы.
  • Л инейные потери давления – Снижение напора по длине трубопровода, вызванного вязкостью жидкости и шероховатостью внутренних стенок трубы. Без учета местных потерь давления. Значение не должно превышать 20000Па. Можно уменьшить за счет увеличения внутреннего диаметра трубы.
  • О бщий объем теплоносителя – Общее кол-во жидкости для заполнения внутреннего объема труб системы ТП.

Калькулятор работает в тестовом режиме. Дата добавления калькулятора

Расчет теплых полов по площади

Если вы решили установить такую систему в своем доме, то учтите, что она требует точных цифр, для того чтобы действительно соответствовать названию. Это необходимо потому, что каждый контур пола имеет значительную протяженность, а, следовательно, и приличное гидравлическое сопротивление.

Чтобы она успешно функционировала, придется поставить на каждом этаже небольшой насос или один, но очень мощный на всю систему.

    Для его правильного выбора нужно учитывать:
  1. Количество теплоносителя.
  2. Требуемое давление.

Есть и другие возможности получить ответ на вопрос как правильно рассчитать водяной теплый пол. Вычисления выполняются с применением специальных программ. В этом случае гидравлические свойства подгоняются в зависимости от параметров под характеристики насоса. При использовании данного метода можно маневрировать различными параметрами системы.

    Для выполнения системы отопления на площади 10 квадратных оптимальным вариантом будет:
  1. использование 16 мм труб с длиной в 65 метров;
  2. показатели расхода используемого в системе насоса не могут быть меньше двух литров в минуту;
  3. контуры должны обладать равноценной длиной с разницей не более 20%;
  4. оптимальный показатель расстояния между трубами составляет 15 сантиметров.

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.

Дополнительные работы

Для того чтобы пол работал с максимальной производительностью, необходимо обеспечить его тщательную теплоизоляцию, так как, при ее отсутствии, потери тепла могут составлять 15-20 % . Для создания теплоизоляционного слоя используют следующие материалы:

  • Минеральная вата.
  • Пенобетон.
  • Стекловата.
  • Техническая пробка.
  • Пенополистирол.

При наличии под основанием пола неотапливаемого помещения толщина слоя теплоизоляции должна составлять 20-25 см.

В последнее время распространение получили специальные маты для теплоизоляции, представляющие собой плиты, минимальная плотность которых составляет не менее 25 кг/м3. Благодаря их использованию тепло при обогреве распространяется в «правильном» направлении: снизу вверх. Самой популярной разновидностью изделий этого типа являются маты из пенополистирола, изготовленные методом гидропеллентной штамповки.

Их плюсы:

  • Высокая плотность (40 кг/м3).
  • Наличие верхней рельефной структуры, в которую удобно крепить трубы с диаметром 18 мм.
  • Простота монтажа за счет присутствия замкового соединения, как в ламинате.
  • Отличные теплоизоляционные и шумоизоляционные качества.

До начала монтажа также производится расчет стоимости теплого пола, позволяющий оценить величину финансовых затрат на весь комплекс работ по устройству отопительной системы водяного или электрического типа.

Таким образом, для того чтобы теплые полы выполняли свои функции в полной мере и работали эффективно и экономично, необходимо составить соответствующие проекты и сделать нужные расчеты.

Эту работу можно доверить квалифицированным специалистам, которые будут заниматься дальнейшим монтажом системы отопления или выполнить ее самостоятельно, произведя расчет теплого пола водяного, используя калькулятор онлайн.

В любом случае, грамотно сделанные расчеты позволят сэкономить немало средств, которые придется потратить на будущую эксплуатацию теплых полов, и значительно повысят их энергоотдачу.

Мы подобрали для Вас ещё восемь полезных статей, смотрите далее.

  • Как выбрать ламинат совместимый с системой «теплый пол»
  • Как сделать правильно теплый пол под линолеум на деревянную основу
  • Какой электрический теплый пол лучше использовать под плитку: основные виды и рекомендации
  • Надежность в прерогативе: какие лучше выбрать трубы для теплого пола
  • Качественный теплый пол на деревянную основу под ламинат
  • Инфракрасный теплый пол плюсы и минусы
  • Как выбрать и установить смесительный узел для теплого пола своими руками
  • Как подобрать маты для теплого водяного пола

Способы укладки трубы

Существует три основных способа укладки:

  • Змейка.
  • Улитка.
  • Универсальная.

Классическая укладка змейкой для теплого пола

Змейка обычно используется в небольших помещениях с низкими теплопотерями. Труба заводится в комнату, раскладывается в виде вытянутой синусоиды, а затем выходит вдоль стены к коллектору. Основной недостаток такой системы в том, что теплоноситель постепенно остывает, поэтому температура на входе и в конце комнаты может сильно отличаться. К примеру, при длине трубы в 70 метров разница может быть до 10 градусов.

Поэтому змейку используют только в маленьких комнатах. Сгиная трубу, помните, что нельзя допустить ее переламывания (обычный металлопластик выдерживает изгиб до 5 диаметров).

Обратите внимание: если вы укладываете змейку, то первым делом пускайте трубы к холодным зонам (вдоль стен, у окна). Выход можно организовать там, где практически никто не ходит.

Способ укладки улитка — более универсальный и экономный

Укладка улиткой более практична. Такой способ позволяет сэкономить до 15% трубы, а температурный перепад практически не чувствуется. Укладывать трубу улиткой несколько сложнее. Сначала ее прокладывают по периметру стен, а затем изгибают на 90 градусов и закручивают обратно. Получается, что теплые и холодные трубы чередуются друг за другом, поэтому поверхность равномерно прогревается.

Универсальная укладка подразумевает под собой объединение улитки и змейки в одном помещении.

Рекомендации по выбору толщины стяжки

В справочниках можно найти сведения о том, что минимальная толщина стяжки составляет 30 мм. Когда помещение довольно высокое, под стяжку подкладывают утеплитель, повышающий эффективность использования тепла, отдаваемого отопительным контуром. Самым популярным материалом для подложки является пенополистирол. У него сопротивление теплопередачи значительно ниже, чем у бетона.

При устройстве стяжки, чтобы уравновесить линейные расширения бетона, периметр помещения оформляют демпферной лентой. Важно правильно выбрать ее толщину. Специалисты советуют при площади помещения, не превышающей 100 м², устраивать 5 мм компенсирующий слой. Если значения площади больше за счет длины, превышающей 10 м, толщину высчитывают по формуле: b = 0,55 х L. Символ L— это длина комнаты в м.

Греющий кабель

По причине небольшой стоимости кабеля, укладываемого в стяжке, многие предпочитают применять его. Толщина бетона составляет около 5 см. С ее увеличением потери тепла увеличиваются. Чтобы сделать стяжку тоньше, применяют армирование или наливные полы.

Самый простой и дешевый кабель — резистивный. Он выпускается одножильным и двухжильным. Последний удобней применять, поскольку обратный конец не нужно заводить обратно на терморегулятор. При этом встречное протекание электрического тока в соседних жилах взаимно компенсирует помехи.

Мощность у кабеля небольшая, но ее можно увеличить до 200 Вт/м2 при плотной укладке витками на каждом квадратном метре.

Тепло по всей поверхности провода выделяется равномерно. Если в определенном месте сверху поставить мебель или постелить ковер, там может возникнуть перегрев из-за ухудшения теплообмена. Этого недостатка лишен саморегулирующийся кабель, у которого сопротивление зависит от температуры. Ток течет в поперечном направлении через электропроводный слой от одного проводника к другому, проходящему с ним параллельно.

Однако, прокладка теплого пола под бытовыми приборами или мебелью является нерациональным решением. Обогрев помещения зависит от того, какая мощность теплого пола в нем заложена. При наличии препятствий в отдаче тепла его может оказаться недостаточно.

Теплый пол обычно прокладывают в местах, где не предполагается установка мебели и бытовых приборов. В качестве основного обогрева он эффективен, если занимает не менее 70 % площади помещения. Когда комната сильно заставлена, целесообразно применять радиаторное отопление. Под дополнительный обогрев достаточно использовать не ниже 30 %. Применяют также комфортный режим, когда важно, чтобы пол не был холодным.

Возможные способы укладки контура

Для того чтобы определить расход трубы на обустройство теплого пола, следует определиться со схемой размещения водного контура. Основная задача планирования раскладки – обеспечение равномерного обогрева с учетом холодных и неотапливаемых зон помещения.

Возможны следующие варианты раскладки: змейкой, двойной змейкой и улиткой. При выборе схемы надо учитывать размеры, конфигурацию помещения и расположение наружных стен

Змейка

Теплоноситель подается к системе вдоль стены, проходит по змеевику и возвращается к распределительному коллектору. В этом случае половина помещения прогревается горячей водой, а остаток – охлажденной.

При укладке змейкой невозможно добиться равномерности обогрева – разница температур может достигать 10 °С. Метод применим в узких помещениях.

Схема угловой змейки оптимально подходит, если необходимо максимально утеплить холодную зону у торцевой стены или в прихожей

Двойная змейка позволяет достичь более мягкого перехода температур. Прямой и обратный контур идет параллельно друг другу.

Улитка или спираль

Это считается оптимальной схемой, обеспечивающей равномерность нагрева напольного покрытия. Прямые и обратные ветки укладываются попеременно.

Дополнительный плюс «ракушки» – монтаж нагревательного контура с плавным поворотом загиба. Этот способ актуален при работе с трубами недостаточной гибкости

У нас на сайте есть другая статья, в которой мы детально рассмотрели монтажные схемы укладки теплого пола и привели рекомендации по выбору оптимального варианта в зависимости от особенностей конкретного помещения.

Какой способ укладки стоит выбрать

В больших помещениях, которые имеют ровную квадратную или прямоугольную форму рекомендуется использовать способ укладки «улитка», таким образом, большое помещение всегда будет теплым и уютным.

Если помещение длинное или маленькое, то рекомендуется использовать «змейку».

Шаг укладки

Для того, чтобы ступни человека не ощущали разницу между участками пола, необходимо придерживаться определенной длинны между трубами, у края эта длинна должна быть примерно 10 см, далее – с разницей в 5 см., например, 15 см., 20 см, 25 см.

Расстояние между трубами не должно превышать 30 см., иначе ходить по такому полу будет просто неприятно.

Расчет теплого водяного пола

Статью опубликовал: 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

как правильно рассчитать площадь теплого водяного пола, верная формула расчета мощности в частном доме

Благоустройство дома должно начинаться с соответствующего расчета. Он даст примерные представления обо всех характеристиках запланированных работ и раскроет вопрос рентабельности идеи в целом. Особенно расчет важен в случае установки теплых полов в частном доме.

Особенности

Теплый пол является обогревающим оборудованием, и его устойчивая работа крайне важна. Она зависит не только от качества монтажа, но и от использованных материалов. Важнейшей составляющей эффективности работы пола является надежный расчет всех рабочих параметров. Еще из школьных задачек понятно, что сложно что-то рассчитать, не понимая смысла, поэтому нужно разобраться в принципах работы отопительной системы и в особенностях ее размещения. Существует два вида теплых полов:

  • теплые полы с водяным теплоносителем;
  • электрические теплые полы.

Конструкция водяных теплых полов устроена так, что обогрев происходит за счет тепла, отдаваемого отопительными контурами, состоящими из водяных труб небольшого диаметра. Эти трубки прокладываются под поверхностью пола и зацикливаются у обогревающего агрегата – котла, который отвечает за обогрев. В большинстве случаев система дополняется устройствами, обеспечивающими комфортный нагрев, а также средствами регулирования.

Теплые полы, работающие за счет электроэнергии, осуществляют нагрев поверхности пола по похожей технологии. Вместо трубок в конструкцию пола укладывается специальный двухжильный кабель, который является теплоизлучающим проводником. Интенсивность излучения регулируется специальным терморегулятором.

Нужно иметь представление и о том, как располагается эта система в обогреваемом помещении. Для простоты понимания нужно представить пол как слоеный торт. Первым каркасным слоем обычно является бетонная плита, на которую стелется рулон гидроизоляционного материала. Далее накладывают материал с маленьким сопротивлением теплопередаче, например, пенополистерол, который утепляется фольгой. Наконец, на это все накладывают стяжку, в которую монтируются отопительные трубы теплого пола.

Расчет теплых полов представляет собой довольно серьезную задачу. Выполнить его нужно максимально внимательно. В результате это позволит получить полное представление о необходимых характеристиках для насоса, протяженности трубок отопления, количестве теплоизлучения для конкретных случаев и многом другом. Конечно, если есть деньги, то можно заплатить за комплекс услуг специалистам, но лучше держать все под своим контролем.

Несмотря на то, что расчет непростой, следуя пошаговым указаниям, справиться с ним не будет сложно.

Таблица расчета в частном доме

Теплый пол может служить в качестве главного источника отопления в помещении или средством для обогрева только поверхности пола. В зависимости от того, какие конкретно функции планируется возложить на систему теплого пола, и ведется расчет его теплоотдачи. Помимо этого, входными данными также являются геометрические и структурные характеристики помещения. Сперва необходимо выяснить, какое количество тепла будет теряться за счет конструктивных особенностей помещения. Не зная этого параметра, нельзя понять, сколько тепла должен отдавать отопительный контур, на что в целом и ориентирован расчет.

Только после этого шага можно подобрать остальные параметры системы, такие как:

  • требуемая мощность насоса;
  • мощность электрокотла или газового котла;
  • материал и толщина трубок теплоносителя;
  • длина контуров.

В том случае, если система отопления в доме функционирует отлично, и от системы теплого пола требуется только утепление поверхности пола, главной расчетной величиной будет метраж отапливаемого помещения. Тепловые потери и длины прокладываемых трубных контуров теплого водяного пола главным образом будут зависеть от геометрии обогреваемой поверхности. Чтобы расчет был абсолютно точным, нужно учесть климат, строительные особенности, этажность и многое другое. В итоге получится довольно сложный тепловой расчет.

Может оказаться так, что потребитель не является профессионалом, а сэкономить на обустройстве дома все же хочет. В таком случае, имеется возможность воспользоваться усредненным показателями теплопотребления для частных домов. Обогрев дома с помощью теплого пола применяется достаточно давно, и опытными специалистами сформирована специальная таблица. Она показывает необходимое количество тепла для предполагаемой комнаты, в которой будут размещены отопительные контуры водяного пола.

Формула мощности

В большинстве случаев теплый пол используют как систему, заменяющую отопительные радиаторы. Тогда расчет, естественно, усложнится, потому что нужно учесть все факторы. Для того, чтобы была возможным обогреть весь внутренний объем комнаты, нужно располагать информацией о теплопотерях помещения. Только после этого, зная мощность отопительного контура, можно начать его проектировать. Итак, сам расчет выглядит следующим образом:

Мк = 1,2 x Q, где Мк – необходимая мощность теплоотдачи отопительного контура, Q – это те самые теплопотери, а 1,2 является коэффициентом погрешности.

Из формулы понятно, что целевым параметром является температура теплоносителя в контуре, для определения которой нужно вычислить потери тепла. Для их определения нужно будет пройтись по дому с рулеткой. Необходимо вымерить площади и толщины всех ограждающих объектов: стен, пола, окон, дверей и так далее. Для учета структуры материала всех объектов понадобится коэффициент, характеризующий теплопроводность отдельных материалов (λ). Соответственно, нужно знать, из чего сделано то, что подлежит расчету, будь то стена, дверь или потолок. Все популярные строительные материалы и их коэффициенты приведены в следующей таблице:

Теплопотери рассчитываются отдельно для каждого оградительного элемента помещения, так как каждый объект обладает разными свойствами. Вычисление производится по следующей формуле:

Q = (1/R) x (tвн-tн) x (1 + ∑β) х S, где R – это температурное сопротивление сырьевого материала, из которого сделано ограждающее сооружение, t – температура сооружения, индексы соответственно подразумевают наружную и внутреннюю температуру, S – геометрическая площадь элемента, β – климатические теплопотери в зависимости от стороны света, которые необходимо учесть.

Высчитанные потери тепла по отдельным элементам в итоге суммируются. Так, полученные общие теплопотери помещения подставляют в формулу для вычисления Мк – мощности теплоотдачи контура.

Для примера рассчитаем требуемую теплоотдачу контура для блочного помещения 20х20 м, ширина стен которого составляет 2,5 мм. Исходя из того, что термическое сопротивление пенобетонных блоков равно 0,29 (Вт/м x K), получим расчетное значение Rпб = 0,25/0.29 = 0,862 (Вт/м x K). Стены отштукатурены слоем в 3 мм, а это означает, что к полученному сопротивлению нужно прибавить Rшт = 0,03/0,29 = 0,1 (Вт/м x K). Значит, общее термическое сопротивление стены – Rст = 0,1 + 0,862 = 0,962 (Вт/м x K). Далее вычислим потери тепла по вышеуказанной формуле:

Q = (1/0,962) x (20 – (-10)) x (1 + 0,05) x 40 = 1309 Вт.

Абсолютно так же вычислим теплопотери через потолок, дверь и окна. Все полученное суммируем и подставляем в формулу для определения мощности контура отопления. К полученному значению нужно добавить 10%, которые внесут в расчет поправку на воздушную инфильтрацию. С этим может справиться любой калькулятор.

Как правильно рассчитать укладку?

После того, как выяснена мощность, необходимая теплому полу, можно ознакомиться с тонкостями расположения его контура. Далее останется лишь посчитать необходимую длину контура, что поможет составить представление о предстоящих расходахДля наглядности нужно сделать набросок на миллиметровке. Чертеж должен быть выполнен с учетом шага трубы и масштабных коэффициентов.

Шаг – это вымеренный промежуток пустот между трубами, он должен быть выбран в соответствии с несколькими условиями:

  • при перемещении по полу человеческая ступня не должна ощущать разницу температур, Так, если шаг слишком велик, то поверхность будет обогреваться полосами.
  • Шаг должен быть выбран таким образом, чтобы труба максимально экономично и эффективно выполняла свою функцию.

Для безошибочного монтажа трубопровода нужно понять достоинства и недостатки используемых типов укладки. В настоящее время для монтажа отопительного трубопровода пользуются 4 схемами:

  • «Улитка (спираль)» – самый востребованный вариант, потому что такая укладка обеспечивает равномерное распространение тепловой энергии. Расположение происходит от периферии к центру с постоянным уменьшением радиуса, а потом в другую сторону. При использовании данного метода длина шага может быть любой величины, начиная от 10 мм.

Также данный способ является самым легким в плане монтажа, нет ограничений в связи с формой помещения.

  • «Змейка» – довольно непопулярный метод контурного расположения. Огромный недостаток заключается в том, что подключение к питающему агрегату происходит с одной стороны, поэтому наблюдается значительный температурный перепад. Поверхность пола будет тем холоднее, чем дальше вы находитесь от котла. Вторым значительным минусом «змейки» является сложность монтажа. Такое расположение предусматривает изгибы трубы в180 градусов. Вследствие этого межтрубный шаг должен быть увеличен до 200 мм, в то время как универсальным значением принято считать 150 мм.
  • «Угловая змейка». Распространение теплого потока идет от угла, в котором расположен котел. Способ не популярен, потому что температура распространяется градиентом, что, по сути, создает эффект «солнца». Чем вы ближе, тем теплее.
  • «Двойная змейка» является модификацией обычной «змейки». Отличие состоит в том, что компенсируются потери тепла. Это происходит за счет циркуляции потока в обоих направлениях. Укладка таким способом так же сложна. «Змейка» применяется для небольших помещений, например, ванной комнаты.

Все вышеуказанные способы можно комбинировать друг с другом. «Змейкой» иногда покрывают небольшие площади, а «спиралью» обводят элементы, которые обогревать не нужно. Иногда комбинированные методы укладки трубы обеспечивают наименьшие затраты материала и минимальные вложения. Теперь, обладая необходимыми сведениями, можно приступать к расчету необходимой длины трубопровода. Расчет ведется по несложной формуле:

L = 1,1 x S\N. Приведенная формула отражает зависимость длины отопительной трубы (L) от площади контура (S) с учетом шага (N). Коэффициент 1,1 необходим для учета запаса трубы под изгибы. В конце следует также учесть отрезки, которые будут током и противотоком соединять укладку с котлом.

Чтобы не возникало недопониманий, рассчитаем длину отопительного контура для гостиной комнаты величиной 25 кв. м. Дабы снять ограничение в размерности шага, отдадим предпочтение методу спиральной укладки и выберем шаг 0,15 метра. В рассматриваемом случае получается, что длина прокладываемого трубопровода равна L = 1,1 x 25/0,15 = 183,4 м.

Допустим, система теплого пола работает от гребенки, которая расположена в 5 м от контура. При расчете необходимо удвоить это расстояние, так как коллектор имеет противоток. Следовательно, результирующая протяженность контура составит L = 183.4 + 5 + 5 = 193,4 м.

Советы профессионалов

Разобравшись с расчетом, можно идти с результатами к специалистам и конкретизировать их задачу. Не нужно спешить, не лишним будет ознакомиться с некоторыми нюансами. С ними можно столкнуться, только устанавливая теплый пол уже не в первый раз. Те, кто хорошо знают это дело, рекомендуют:

  • при нанесении на чертеж контура старайтесь придумать, как задействовать как можно меньше трубы. При незначительной длине трубопровода не будет ощутимых сопротивлений, а значит, и перепадов давления, то есть не нужно будет тратиться на мощный насос.

В целом, короткая труба потребует меньше затрат.

  • Когда закончен расчет длины трубопровода, полученное значение нужно сравнить с допустимой протяженностью контура. Она зависит от диаметра трубы, которая будет прокладываться. Если диаметр 16 мм, тогда допустимое значение длины контура равно 100 м, а если диаметр равен 20 мм, то ограничение составит 120 м.
  • Межтрубный шаг берется в оптимальном диапазоне, но зависит от диаметра отопительного трубопровода.
  • Проектируя укладку, нужно помнить, что в помещении не все зоны имеют одинаковую потребность в обогреве, поэтому у окон и дверных конструкций планируйте расположение трубы более плотно. Это обеспечит там интенсивный нагрев.
  • В случаях, когда проектируемая площадь превышает 40 кв. м, нужно подключать второй контур, так как работа одноконтурного теплого пола в больших помещениях неэффективна.

Таким образом, расчет теплого пола может быть произведен самостоятельно.

Рекомендуется выполнить расчет и вручную по формулам, и на специальном калькуляторе, а после – сравнить получившиеся значения.

Дополнительную информацию по этому вопросу, вы можете узнать посмотрев видео ниже.

Теплоотдача теплого водяного пола на м2: расчет онлайн

Оглавление статьи:

Устройство теплого водяного пола — отличное решение для обеспечения стабильной и благоприятной атмосферы в доме. Отопление достаточно экономично в потреблении электричества, но дает много тепла. Данный способ обогрева актуален для холодных квартир или при наличии в семье маленьких детей. Холодная климатическая зона вынуждает владельцев жилья оснащать квартиру не только обогревателями, но и подогревом пола. Даже если квартира достаточно теплая, теплое покрытие, например, в ванной, несомненно добавит комфорта жильцам.

Теплый водяной пол универсален, прост в использовании. Установить его возможно даже самостоятельно без обращения к профильным специалистам. Важно лишь провести грамотные вычисления и правильно подобрать материалы.

Как рассчитывать теплоотдачу

Рассмотрим несколько вариантов, чтобы у вас не возникло вопросов при планировании пола. 

Расчет для пленочного нагревателя

Для такого типа устройства номинальная мощность предполагает диапазон от 150 до 220 Вт. Стоит учесть, что данный тип устройства представляет собой слой фольгоизола для контура. Покрытие поверхности фольгой позволяет части тепловой энергии рассеиваться.

Для стабилизации температурного режима используют специальные устройства — терморегуляторы. Чаще всего температура не превышает 40 градусов по Цельсию. После окончания работы его отключают, чтобы регулятор мог остыть. Таким образом, теплоотдача составляет 70 Вт на 1 кв.м.

Расчет для греющего кабеля

Теплоотдача устройства составляет 30 Вт на 1 кв.м. Принцип расчета заключается в определении оптимального шага укладки контура. Также необходимо учитывать следующее:

  1. Расстояние между контурами – от 10 до 30 см. Чем крупнее шаг, тем более неравномерный нагрев произойдет.
  2. Длину кабеля рассчитывают так: L=S/D*1,1, где S – площадь, а D – расстояние между контурами.

Стоит учитывать, что контур укладывается не на всю площадь обогрева. Поэтому необходимо вычислить средние показатели, которые достигнут максимальной эффективности. Так, теплоотдача для нагревающего кабеля составит 120 Вт на 1 кв.м. При таких показателях в комнате сохранится комфортная температура.

Расчет для теплого водяного пола

В некоторых случаях можно сэкономить при наличии источника тепла. Это актуально, когда стоимость киловатта меньше цен на электроэнергию. Необходимо учитывать следующее:

  1. Контроль температуры воды. Обычно она составляет 50 градусов по Цельсию, что значительно превышает температуру напольного покрытия.
  2. Поток тепловой энергии увеличивается со понижением температуры.
  3. Расчет диаметра контура. При шаге в 250 мм на 1 кв.м. напольного покрытия выходит 82 Вт. Правильно рассчитанная теплоотдача теплого водяного пола поможет осуществить рациональное проектирование отопления.

Рассчитываем теплопотери здания

Существуют множество формул для вычисления теплопотерь здания. Для оценки квартиры используют формулу: Q=S/10, где Q – киловатты, S – площадь. Для того чтобы отопить комнату в 30 кв.м потребуется 30/10=3 КВт.

Однако, стоит учитывать, что такой способ расчета имеет несколько погрешностей:

  • эта формула актуальна для квартиры с потолками не более 2,5 метров;
  • теплоотдача теплого водяного пола на м2, кроме всего прочего, зависит от климата;
  • потребность в тепле угловых квартир, находящихся в середине или у торца, отличаются между собой;
  • в частных домах теплопотери происходят также через пол и потолок.

Расчет мощности системы теплого пола

Перед планированием необходимо учесть:

  • площадь комнаты;
  • желаемый уровень температуры;
  • вид напольного покрытия;
  • размер и конструкцию окон;
  • мощность котла.

Процесс вычислений включает в себя несколько этапов. Первым шагом становится отрисовка плана комнаты. Желательно делать это на миллиметровой бумаге с указанием расположения окон и дверей. Далее рассчитывается шаг контуров, их расположение и диаметр.

Как известно, теплоноситель теряет часть тепла передвигаясь по трубам. Это приводит к тому, что пол прогревается неравномерно. Температура прогретого напольного покрытия не должна превышать 30 градусов.

Сопротивление возрастает при увеличении длины контура и частых поворотах при укладке. Общая обогреваемая контурами площадь не должна быть больше 20 кв.м В противном случае помещение разделяют на участки.

Важно! Наиболее оптимальный вариант – это коллектор с конкретным количеством отводов.

Стоит выдерживать одинаковое гидравлическое сопротивление в каждой трубе, подключенной к коллектору. Если планируется обогрев веранды или балкона, то для этих помещений создают независимый контур, так как на их отопление уходит гораздо больше тепловой энергии.

Шаг трубы прямо пропорционально влияет на равномерный и безопасный обогрев помещения. В среднем расход трубы на 1 кв.м выходит около 5 п.м. при расстоянии между контурами от 20 до 30 см. То есть для прокладки труб в помещении площадью 20 кв.м необходимо 100 п.м. трубы.

Для достижения оптимального уровня теплоотдачи в 50 Вт на 1 кв.м предусматривают шаг не больше 30 см. Иначе увеличивают уровень температуры воды для равномерного обогрева помещения.

Важно! При планировании водяного пола важно учитывать места теплопотерь (оконные и дверные проемы).

Методика расчета на 1 м2

Расчет выполняется просто. Однако есть некоторые нюансы, необходимые для учета (такие, как нормативные документы и т.д.).

Основный принцип – укладка контура между плитой перекрытия и покрытием пола. Контурная магистраль состоит из:

  • теплоизоляции;
  • контура;
  • коллектора;
  • крепежей и т.д.

Для получения данных собираются следующие данные:

  • предназначение и размеры комнаты;
  • площадь;
  • уровень тепловой потери; 
  • тип покрытия пола.

Также необходимо учитывать следующие факторы:

  • этаж;
  • тип остекления;
  • уровень теплоизоляции.

Программы для расчета

Для точного расчета теплоотдачи стоит учитывать не только тип выбранного материала, но и другие параметры. Например, температура воды в обратке, скорость движения, давление и т.д.

Для того, чтобы произвести наиболее правильный расчет теплоотдачи теплого пола водяного применяют калькулятор онлайн. В сети есть достаточно подобных программ. 

Необходимо знать имеющиеся данные, потребуются:

  • размеры;
  • уровень температуры воздуха;
  • температура воды, поступающей в коллектор;
  • температура в обратке;
  • расстояние между контурами;
  • тип покрытия;
  • вид теплоизоляции.

При наличии сомнений в правильности проведенного расчета и для того, чтобы теплоотдача водяного теплого пола с 1м2 была посчитана правильно, необходимо обратиться к специалистам, которые смогут учесть всевозможные нюансы, возникающие в каждом отдельном случае. На вычисления , как мы выясняли, влияет не только размер комнаты, но и количество зон с повышенным уровнем тепловых потерь, материал труб, схема укладки контура и др.

 

(PDF) О коэффициентах теплопередачи между обогреваемым / охлаждаемым лучистым полом и помещением

19

[15] Р. Карадаг, И. Теке, Исследование числа Нуссельта пола в системе теплого пола 460

для условий изолированного потолка. Преобразование энергии и управление ею 48 (2007) 967–461

976. 462

[16] Р. Карадаг, И. Теке, Новый подход, связанный с номером этажа Нуссельта в этаже 463

Система отопления, Преобразование энергии и управление 49 ( 2008) 1134–1140.464

[17] Р. Карадаг, Исследование связи между радиационным и конвективным теплом 465

коэффициентов передачи на потолке в комнате с охлаждаемым потолком, Energy Conversion и 466

Management 50 (2009) 1–5. 467

[18] М. Де Карли, Р. Томази, Критический обзор коэффициентов теплообмена между 468

обогреваемых и охлаждаемых горизонтальных поверхностей и помещения, в: Материалы 11-й Международной конференции Roomvent 469

, май 2009 г.470

[19] Т. Холева, М. Росинский, Теплопередача в помещениях с системами панельного отопления, в: 471

Труды 41-го Международного Конгресса по HVAC & R, Белград, 1-3 декабря 2010 г. 472

[20 ] М. Тай-Гинграс, Л. Госселин, Исследование допущений при моделировании теплопередачи 473

для излучающих панелей с змеевидным расположением, Энергия и здания 43 (2011) 1598–1608. 474

[21] Ф. Каусоне, С.П. Корнати, М. Филиппи, Б.В. Олесен, Солнечное излучение и охлаждение 475

Расчет нагрузки для излучающих систем: Определение и оценка прямой солнечной нагрузки, 476

Энергия и здания 42 (2010) 305–314.477

[22] L. Zhang, X.H. Лю, Ю. Цзян, Упрощенный расчет мощности охлаждения / обогрева, 478

Распределение температуры поверхности лучистого пола, Энергия и здания 55 (2012) 397–479

404. 480

[23] Ф. Хаджабдоллахи, З. Хаджабдоллахи, Х. Хаджабдоллахи, Термоэкономическое моделирование и 481

оптимизация теплых полов с использованием эволюционных алгоритмов, Энергетика и строительство 482

47 (2012) 91–97. 483

[24] Т.Cholewa, M. Rosiński, Z. Spik, A. Siuta-Olcha, MR Dudzińska, Тепловая мощность 484

, управление системой напольного отопления, в: Материалы 43-го Международного Конгресса 485

HVAC & R, Белград, 5-7 декабря, 2012. 486

[25] F. Causone, SP Corgnati, M. Filippi, BW Олесен, Экспериментальная оценка 487

коэффициентов теплопередачи между лучистым потолком и комнатой, Энергетика и здания 41 488

(2009) 622–628. 489

[26] ISO 7730: 2005, Эргономика тепловой среды — аналитика 490

Определение и интерпретация теплового комфорта с использованием расчета PMV 491

и индексов PPD и локальных критериев теплового комфорта.492

[27] ISO 7726: 1998, Эргономика тепловой среды — Инструменты для измерения физических величин 493

. 494

[28] Стандарт ASHRAE 55: 2004, Тепловые условия окружающей среды для человека 495

Занятие. 496

[29] Справочник по системам и оборудованию ASHRAE HVAC, Глава 6: Панельное отопление 497

и охлаждение, Американское общество отопления, охлаждения и кондиционирования воздуха 498

Engineers, USA, 2000. 499

[30] L.Фонтана, Тепловые характеристики теплых полов в меблированных закрытых помещениях 500

, Прикладная теплотехника 31 (2011) 1547-1555. 501

[31] M. Corcione, L. Fontana, G. Moncada Lo Giudice, Параметрический анализ 502

эффектов мебели на работу систем лучистого панельного отопления, in: 503

Proceedings of the Международный конгресс Clima 2000, Неаполь, 2001 г., стр. 59-68. 504

[32] T.C. Мин, Л. Шутрум, Г.Пармели, Дж. Вурис, Естественная конвекция и излучение 505

в комнате с панельным отоплением, Трубопроводы отопления и кондиционирование воздуха (HPAC) (1956) 153–160. 506

[33] A. Odyjas, A. Górka, Моделирование производительности системы охлаждения пола, Прикладное 507

Тепловая инженерия 51 (2013) 84-90. 508

509

Новая упрощенная модель для расчета температуры поверхности и теплопередачи систем водяного отопления и охлаждения

https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2015.07.056Получить права и контент

Основные характеристики

Разработана новая упрощенная модель системы водяного отопления и охлаждения.

Данные, рассчитанные по предложенной модели, хорошо согласуются с данными измерений и численного моделирования.

Модель будет полезна для проектирования и управления системами водяного отопления и охлаждения.

Реферат

В этой статье была предложена новая упрощенная модель для расчета температуры поверхности и теплопередачи систем водяного отопления и охлаждения с использованием коэффициента формы проводимости.Измеренные данные из справочных материалов были использованы для проверки предложенной модели. Результаты показали, что максимальная разница между расчетной температурой поверхности и теплопередачей с использованием предложенной модели и измеренными данными составила 0,8 ° C и 8,1 Вт / м 2 для системы лучистого теплого пола при средней температуре воды от 40 ° C до 60 ° C. ° C. Для соответствующих значений были 0,3 ° C и 2,0 Вт / м 2 для систем охлаждения полов при средней температуре воды от 10 ° C до 20 ° C.Данные численного моделирования в этом исследовании также использовались для проверки предложенной модели. Результаты показали, что температура поверхности и теплопередача лучистого пола, рассчитанные по предложенной модели, очень хорошо согласуются с данными численного моделирования при изменении средней температуры воды от 25 ° C до 45 ° C для систем лучистого теплого пола и от 10 ° C до 20 ° C для систем охлаждения теплых полов. Таким образом, предложенная модель была признана применимой и потенциально полезной для проектирования и управления системами обогрева и охлаждения излучающих полов.

Ключевые слова

Система лучистого теплого пола

Система лучистого теплого пола

Температура поверхности

Теплопередача

Коэффициент формы проводимости

Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)

Полный текст

Copyright © 2015 Elsevier B.V. Все права защищены.

Рекомендуемые статьи

Ссылки на статьи

Проводимость | Физика

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Рассчитайте теплопроводность.
  • Наблюдать за теплопроводностью при столкновении.
  • Изучение теплопроводности обычных веществ.

Рис. 1. Изоляция используется для ограничения теплопроводности изнутри наружу (зимой) и снаружи внутрь (летом). (кредит: Джайлз Дуглас)

Вам холодно в ногах, когда вы идете босиком по ковру в гостиной в холодном доме, а затем ступаете на плиточный пол кухни. Этот результат интригует, так как ковер и кафельный пол имеют одинаковую температуру.Различные ощущения, которые вы испытываете, объясняются разной скоростью теплопередачи: потери тепла в течение одного и того же промежутка времени больше для кожи, контактирующей с плиткой, чем с ковром, поэтому перепад температуры больше на плитке.

Некоторые материалы проводят тепловую энергию быстрее, чем другие. В целом, хорошие проводники электричества (металлы, такие как медь, алюминий, золото и серебро) также являются хорошими проводниками тепла, тогда как изоляторы электричества (дерево, пластик и резина) являются плохими проводниками тепла.На рисунке 2 показаны молекулы в двух телах при разных температурах. (Средняя) кинетическая энергия молекулы в горячем теле выше, чем в более холодном теле. Если две молекулы сталкиваются, происходит передача энергии от горячей молекулы к холодной. Кумулятивный эффект от всех столкновений приводит к чистому потоку тепла от горячего тела к более холодному телу. Таким образом, тепловой поток зависит от разности температур Δ = Τ горячий T холодный .Таким образом, вы получите более сильный ожог от кипятка, чем от горячей воды из-под крана. И наоборот, если температуры одинаковы, чистая скорость теплопередачи падает до нуля и достигается равновесие. Благодаря тому, что количество столкновений увеличивается с увеличением площади, теплопроводность зависит от площади поперечного сечения. Если прикоснуться ладонью к холодной стене, рука остынет быстрее, чем при прикосновении к ней кончиком пальца.

Рис. 2. Молекулы в двух телах при разных температурах имеют разные средние кинетические энергии.Столкновения, происходящие на контактной поверхности, имеют тенденцию передавать энергию из высокотемпературных областей в низкотемпературные области. На этой иллюстрации молекула в области более низких температур (правая сторона) имеет низкую энергию перед столкновением, но ее энергия увеличивается после столкновения с контактной поверхностью. Напротив, молекула в области более высоких температур (слева) имеет высокую энергию до столкновения, но ее энергия уменьшается после столкновения с контактной поверхностью.

Третий фактор в механизме теплопроводности — это толщина материала, через который передается тепло.На рисунке ниже показана плита из материала с разными температурами с обеих сторон. Предположим, что T 2 больше, чем T 1 , так что тепло передается слева направо. Передача тепла с левой стороны на правую осуществляется серией столкновений молекул. Чем толще материал, тем больше времени требуется для передачи того же количества тепла. Эта модель объясняет, почему толстая одежда зимой теплее тонкой и почему арктические млекопитающие защищаются толстым салом.

Рис. 3. Теплопроводность происходит через любой материал, представленный здесь прямоугольной полосой, будь то оконное стекло или моржовый жир. Температура материала составляет T 2 слева и T 1 справа, где T 2 больше, чем T 1 . Скорость теплопередачи прямо пропорциональна площади поверхности A, разности температур T 2 T 1 и проводимости вещества k .Скорость теплопередачи обратно пропорциональна толщине d .

Наконец, скорость теплопередачи зависит от свойств материала, описываемых коэффициентом теплопроводности. Все четыре фактора включены в простое уравнение, выведенное из экспериментов и подтвержденное экспериментами. Скорость кондуктивной теплопередачи через пластину материала, такую ​​как та, что на Рисунке 3, определяется как

.

[латекс] \ displaystyle \ frac {Q} {t} = \ frac {kA \ left (T_2-T_1 \ right)} {d} \\ [/ latex],

, где [латекс] \ frac {Q} {t} \\ [/ latex] — это скорость теплопередачи в ваттах или килокалориях в секунду, k — теплопроводность материала, A и d — это его площадь поверхности и толщина, как показано на Рисунке 3, а ( T 2 T 1 ) — разность температур на плите.В таблице 1 приведены типичные значения теплопроводности.

Пример 1. Расчет теплопроводности: скорость теплопроводности через ледяной ящик

Ледяной ящик из пенополистирола имеет общую площадь 0,950 м 2 и стенки со средней толщиной 2,50 см. В коробке есть лед, вода и напитки в банках с температурой 0 ° C. Внутренняя часть ящика охлаждается за счет таяния льда. Сколько льда тает за сутки, если хранить ледяной ящик в багажнике автомобиля при температуре 35,0ºC?

Стратегия

Этот вопрос включает как тепло для фазового перехода (таяние льда), так и передачу тепла за счет теплопроводности.{\ circ} \ text {C}; \\ t & = & 1 \ text {day} = 24 \ text {hours} = 86 400 \ text {s}. \ end {array} \\ [/ latex]

Определите неизвестные. Нам нужно найти массу льда, м . Нам также нужно будет вычислить чистое тепло, передаваемое для таяния льда, Q . Определите, какие уравнения использовать. Скорость теплопередачи за счет теплопроводности определяется по формуле

.

[латекс] \ displaystyle \ frac {Q} {t} = \ frac {kA \ left (T_2-T_1 \ right)} {d} \\ [/ latex]

Тепло используется для плавления льда: Q мл f .{\ circ} \ text {C} \ right)} {0,0250 \ text {m}} = 13,3 \ text {J / s} \\ [/ latex]

Умножьте скорость теплопередачи на время (1 день = 86 400 с): Q = [латекс] \ left (\ frac {Q} {t} \ right) t \\ [/ latex] = ( 13,3 Дж / с) (86400 с) = 1,15 × 10 6 Дж

Установите равным теплу, передаваемому для растапливания льда: Q = мл f . Решить относительно массы м :

[латекс] \ displaystyle {m} = \ frac {Q} {L _ {\ text {f}}} = \ frac {1.3 \ text {Дж / кг}} = 3,44 \ text {кг} \\ [/ latex]

Обсуждение

Результат 3,44 кг, или около 7,6 фунта, кажется примерно правильным, если судить по опыту. Вы можете рассчитывать использовать мешок льда весом около 4 кг (7–10 фунтов) в день. Если вы добавляете горячую пищу или напитки, потребуется немного льда.

Проверка проводимости в таблице 1 показывает, что пенополистирол — очень плохой проводник и, следовательно, хороший изолятор. Среди других хороших изоляторов — стекловолокно, шерсть и перья из гусиного пуха. Как и пенополистирол, все они включают в себя множество маленьких карманов с воздухом, благодаря низкой теплопроводности воздуха.

Таблица 1. Теплопроводность обычных веществ
Вещество Теплопроводность k (Дж / с⋅м⋅ºC)
Серебро 420
Медь 390
Золото 318
Алюминий 220
Стальной чугун 80
Сталь (нержавеющая) 14
Лед 2.2
Стекло (среднее) 0,84
Бетонный кирпич 0,84
Вода 0,6
Жировая ткань (без крови) 0,2
Асбест 0,16
Гипсокартон 0,16
Дерево 0,08–0,16
Снег (сухой) 0,10
Пробка 0.042
Стекловата 0,042
Шерсть 0,04
Пуховые перья 0,025
Воздух 0,023
Пенополистирол 0,010

Рис. 4. Стекловолокно используется для изоляции стен и потолков, чтобы предотвратить передачу тепла между внутренней частью здания и внешней средой.

Комбинацией материала и толщины часто манипулируют для создания хороших изоляторов — чем меньше проводимость k и чем больше толщина d , тем лучше.Соотношение [латекс] \ гидроразрыва {d} {k} \\ [/ латекс], таким образом, будет большим для хорошего изолятора. Отношение [латекс] \ frac {d} {k} \\ [/ latex] называется коэффициентом R . Скорость кондуктивной теплопередачи обратно пропорциональна R . Чем больше значение R , тем лучше изоляция. R Коэффициент чаще всего указывается для бытовой теплоизоляции, холодильников и т. П. — к сожалению, он все еще выражается в неметрических единицах футов 2 · ° F · ч / британских тепловых единиц, хотя единицы обычно не указываются (1 британский тепловая единица [BTU] — это количество энергии, необходимое для изменения температуры на 1.0 фунтов воды при температуре 1,0 ° F). Вот пара типичных значений: коэффициент R, , равный 11, для стекловолоконных войлоков (кусков) изоляции толщиной 3,5 дюйма и коэффициент R, , равный 19, для стекловолоконных войлоков толщиной, так и 6,5 дюймов. Стены обычно утепляются 3,5-дюймовыми ватными покрытиями, а потолки — 6,5-дюймовыми. В холодном климате для потолков и стен можно использовать более толстый войлок.

Обратите внимание, что в таблице 1 лучшие теплопроводники — серебро, медь, золото и алюминий — также являются лучшими электрическими проводниками, что опять же связано с плотностью свободных электронов в них.Кухонная утварь обычно изготавливается из хороших проводников.

Пример 2. Расчет разницы температур, поддерживаемой теплопередачей: теплопроводность через алюминиевую кастрюлю

Вода кипит в алюминиевой кастрюле, поставленной на электрический элемент на плите. Дно кастрюли имеет толщину 0,800 см и диаметр 14,0 см. Кипящая вода испаряется со скоростью 1,00 г / с. Какая разница температур на дне сковороды?

Стратегия

Проводимость через алюминий является здесь основным методом теплопередачи, поэтому мы используем уравнение для скорости теплопередачи и решаем разницу температур .

[латекс] \ displaystyle {T} _2-T_1 = \ frac {Q} {t} \ left (\ frac {d} {kA} \ right) \\ [/ latex]

Решение

Определите известные значения и преобразуйте их в единицы СИ. Толщина поддона, d = 0,900 см = 8,0 × 10 −3 м площадь поддона, A = π (0,14 / 2) 2 м 2 = 1,54 × 10 −2 м 2 , а теплопроводность k = 220 Дж / с ⋅ м ⋅ ° C.

Рассчитайте необходимую теплоту испарения 1 г воды: Q = мл v = (1.{\ circ} \ text {C} \\ [/ latex]

Обсуждение

Значение теплопередачи [латекс] \ frac {Q} {t} \ [/ latex] = 2,26 кВт или 2256 Дж / с типично для электрической плиты. Это значение дает очень небольшую разницу температур между плитой и сковородой. Учтите, что конфорка печи раскалилась докрасна, а температура внутри сковороды почти 100ºC из-за контакта с кипящей водой. Этот контакт эффективно охлаждает дно сковороды, несмотря на его близость к очень горячей конфорке плиты.Алюминий является настолько хорошим проводником, что достаточно лишь этой небольшой разницы температур для передачи тепла в сковороду 2,26 кВт.

Проводимость вызывается случайным движением атомов и молекул. По сути, это неэффективный механизм переноса тепла на макроскопические расстояния и короткие временные расстояния. Возьмем, к примеру, температуру на Земле, которая была бы невыносимо низкой ночью и чрезвычайно высокой днем, если бы перенос тепла в атмосфере происходил только за счет теплопроводности.В другом примере автомобильные двигатели будут перегреваться, если не будет более эффективного способа отвода избыточного тепла от поршней.

Проверьте свое понимание

Как изменяется скорость теплопередачи за счет теплопроводности, когда все пространственные размеры удваиваются?

Решение

Поскольку площадь является произведением двух пространственных измерений, она увеличивается в четыре раза, когда каждое измерение удваивается ( A final = (2 d ) 2 = 4 d 2 = 4 А начальный ).Однако расстояние просто удваивается. Поскольку разница температур и коэффициент теплопроводности не зависят от пространственных размеров, скорость передачи тепла за счет теплопроводности увеличивается в четыре раза, деленные на два или два:

[латекс] \ left (\ frac {Q} {t} \ right) _ {\ text {final}} = \ frac {kA _ {\ text {final}} \ left (T_2-T_1 \ right)} {d_ {\ text {final}}} = \ frac {k \ left (4A _ {\ text {initial}} \ right) \ left (T_2-T_1 \ right)} {2d _ {\ text {initial}}} = 2 \ frac {kA _ {\ text {initial}} \ left (T_2-T_1 \ right)} {d _ {\ text {initial}}} = 2 \ left (\ frac {Q} {t} \ right) _ {\ text {initial}} \\ [/ latex]

Сводка раздела

  • Теплопроводность — это передача тепла между двумя объектами, находящимися в непосредственном контакте друг с другом.
  • Скорость теплопередачи [латекс] \ frac {Q} {t} \\ [/ latex] (энергия в единицу времени) пропорциональна разнице температур T 2 T 1 и площадь контакта A и обратно пропорциональна расстоянию d между объектами: [latex] \ frac {Q} {t} = \ frac {\ text {kA} \ left ({T} _ {2} — {T} _ {1} \ right)} {d} \\ [/ latex].

Концептуальные вопросы

  1. Некоторые электроплиты имеют плоскую керамическую поверхность со скрытыми нагревательными элементами.Кастрюля, поставленная над нагревательным элементом, будет нагрета, при этом безопасно прикасаться к поверхности всего в нескольких сантиметрах от нее. Почему керамика с проводимостью меньше, чем у металла, но выше, чем у хорошего изолятора, является идеальным выбором для плиты?
  2. Свободная белая одежда, закрывающая большую часть тела, идеальна для обитателей пустыни как на жарком солнце, так и в холодные вечера. Объясните, чем выгодна такая одежда днем ​​и ночью.

Рисунок 5.Джеллабию носят многие мужчины в Египте. (кредит: Зерида)

Задачи и упражнения

  1. (a) Рассчитайте коэффициент теплопроводности через стены дома толщиной 13,0 см, у которых средняя теплопроводность в два раза выше, чем у стекловаты. Предположим, что нет ни окон, ни дверей. Площадь стен составляет 120 м 2 2 , их внутренняя поверхность имеет температуру 18,0ºC, а внешняя поверхность — 5,00ºC. (b) Сколько комнатных обогревателей мощностью 1 кВт потребуется для уравновешивания теплопередачи за счет теплопроводности?
  2. Скорость отвода тепла из окна в зимний день достаточно высока, чтобы охладить воздух рядом с ним.Чтобы увидеть, насколько быстро окна передают тепло за счет теплопроводности, рассчитайте коэффициент теплопроводности в ваттах через окно размером 3,00 м 2 толщиной 0,635 см (1/4 дюйма), если температура внутренней и внешней поверхностей составляет 5,00 ºC и −10,0ºC соответственно. Такая высокая скорость не будет поддерживаться — внутренняя поверхность остынет и даже может образоваться иней.
  3. Рассчитайте скорость отвода тепла от тела человека, предполагая, что внутренняя температура ядра составляет 37,0 ° C, а температура кожи равна 34.0ºC, толщина тканей в среднем составляет 1,00 см, а площадь поверхности составляет 1,40 м 2 .
  4. Предположим, вы стоите одной ногой на керамическом полу и одной ногой на шерстяном ковре, соприкасаясь каждой ногой на площади 80,0 см. 2 . И керамика, и ковер имеют толщину 2,00 см и температуру на нижней стороне 10,0 ° C. С какой скоростью должна происходить теплопередача от каждой ступни, чтобы верхняя часть керамики и ковра поддерживала температуру 33,0 ° C?
  5. Человек потребляет 3000 ккал пищи за один день, превращая большую ее часть для поддержания температуры тела.Если он теряет половину этой энергии из-за испарения воды (при дыхании и потоотделении), сколько килограммов воды испаряется?
  6. (a) Огнеходящий бежит по раскаленному углю, не получив ожогов. Рассчитайте теплопроводность, передаваемую подошве одной ступни огнехожника, учитывая, что нижняя часть ступни представляет собой мозоль толщиной 3,00 мм с проводимостью в нижней части диапазона для древесины, а ее плотность составляет 300 кг / м3. 3 . Площадь контакта 25,0 см 2 , температура углей 700ºC, время контакта 1.00 с. (b) Какое повышение температуры происходит в 25,0 см 3 пораженной ткани? (c) Как вы думаете, какое влияние это окажет на ткань, учитывая, что каллус состоит из мертвых клеток?
  7. (а) Какова скорость теплопроводности через мех толщиной 3 см у крупного животного с площадью поверхности 1,40 м 2 ? Предположим, что температура кожи животного 32,0ºC, температура воздуха –5,00ºC и мех имеет такую ​​же теплопроводность, как воздух.(б) Какой прием пищи потребуется животному в течение одного дня, чтобы восполнить эту теплопередачу?
  8. Морж передает энергию посредством проводимости через свой жир с мощностью 150 Вт при погружении в воду с температурой –1,00 ° C. Внутренняя температура моржа составляет 37,0ºC, а его площадь поверхности составляет 2,00 м 2 . Какова средняя толщина его подкожного жира, который имеет проводимость жировых тканей без крови?

    Рис. 6. Морж на льду. (Источник: капитан Бадд Кристман, Корпус NOAA)

  9. Сравните коэффициент теплопроводности через 13.Стена толщиной 0 см, имеющая площадь 10,0 м 2 и удвоенную теплопроводность, чем у стекловаты, со скоростью теплопроводности через окно толщиной 0,750 см и площадью 2,00 м 2 , предполагая одинаковую разницу температур между ними.
  10. Предположим, что человек покрыт с головы до ног шерстяной одеждой средней толщины 2,00 см и передает энергию путем теплопроводности через одежду со скоростью 50,0 Вт. Какова разница температур в одежде, учитывая, что площадь поверхности равна 1.40 м 2 ?
  11. Некоторые поверхности плит сделаны из гладкой керамики для облегчения очистки. Если керамика имеет толщину 0,600 см и теплопроводность происходит через ту же площадь и с той же скоростью, что и в примере 2, какова разница температур в ней? Керамика имеет такую ​​же теплопроводность, как стекло и кирпич.
  12. Один из простых способов сократить расходы на отопление (и охлаждение) — это добавить дополнительную изоляцию на чердаке дома. Предположим, что в доме уже есть 15 см стекловолоконной изоляции на чердаке и на всех внешних поверхностях.Если добавить на чердак еще 8,0 см стеклопластика, то на какой процент упадет стоимость отопления дома? Возьмем одноэтажный дом размером 10 м на 15 м на 3,0 м. Не обращайте внимания на проникновение воздуха и потерю тепла через окна и двери.
  13. (a) Рассчитайте коэффициент теплопроводности через окно с двойным остеклением, которое имеет площадь 1,50 м 2 и состоит из двух стекол толщиной 0,800 см, разделенных воздушным зазором в 1,00 см. Температура внутренней поверхности 15.0ºC, а снаружи −10,0ºC. (Подсказка: на двух стеклянных панелях наблюдаются одинаковые перепады температуры. Сначала найдите их, а затем перепад температуры в воздушном зазоре. Эта проблема игнорирует повышенную теплопередачу в воздушном зазоре из-за конвекции.) (B) Рассчитайте скорость теплопроводность через окно толщиной 1,60 см той же площади и с такими же температурами. Сравните свой ответ с ответом на часть (а).
  14. Многие решения принимаются на основе периода окупаемости: времени, которое потребуется за счет экономии, чтобы равняться капитальным затратам на инвестиции.Приемлемые сроки окупаемости зависят от бизнеса или философии. (Для некоторых отраслей период окупаемости составляет всего два года.) Предположим, вы хотите установить дополнительную изоляцию, о которой идет речь в вопросе 12. Если стоимость энергии составляет 1 доллар США за миллион джоулей, а стоимость изоляции составляет 4 доллара США за квадратный метр, тогда рассчитайте простой срок окупаемости. . Возьмем среднее значение Δ T для 120-дневного отопительного сезона равным 15,0 ° C.
  15. Для человеческого тела, какова скорость теплопередачи через ткани тела при следующих условиях: толщина ткани равна 3.00 см, изменение температуры 2,00ºC, а площадь кожи 1,50 м 2 . Как это соотносится со средней скоростью передачи тепла телу в результате потребления энергии около 2400 ккал в день? (Никакие упражнения не включены.)

Глоссарий

R-фактор: отношение толщины материала к проводимости

скорость кондуктивной теплопередачи: скорость теплопередачи от одного материала к другому

теплопроводность: свойство способности материала проводить тепло

Избранные решения проблем и упражнения

1.(а) 1.01 × 10 3 Вт; (б) Один

3. 84.0 Вт

5. 2,59 кг

7. (а) 39,7 Вт; (б) 820 ккал

9. 35 к 1, окно к стене

11. 1,05 × 10 3 К

13. (а) 83 Вт; (b) в 24 раза больше, чем у окна с двойным остеклением.

15. 20,0 Вт, 17,2% от 2400 ккал в день


Воздушный поток и теплопередача в помещении с щелевой вентиляцией с помощью теплогенератора

Лучистое отопление пола привлекает все большее внимание из-за его разнообразных преимуществ, особенно в плане экономии энергии по сравнению с традиционной системой отопления жилых помещений.В данной статье представлено численное исследование воздушного потока и теплопередачи в помещении с щелевой вентиляцией с помощью излучающего теплого пола. Комбинация конвекции жидкости и теплового излучения была реализована через тепловые граничные условия. Были представлены и проанализированы пространственные распределения температуры и скорости воздуха в помещении, а также скорости теплопередачи вдоль излучающего пола и внешней стены, охватывающие области от полной естественной конвекции до потоков с преобладанием принудительной конвекции.Численные результаты показывают, что уровни средней температуры в помещении с боковой щелевой вентиляцией выше, чем без щелевой вентиляции, но ниже, чем в помещении с потолочной щелевой вентиляцией. В целом, помещение с щелевой вентиляцией и лучистым напольным отоплением может обеспечить лучшее качество воздуха в помещении за счет одновременного повышения температуры воздуха в помещении и скорости обмена свежего воздуха. Что касается переноса загрязняющих веществ по воздуху и конденсации влаги, в наших будущих исследованиях производительность лучистого напольного отопления будет оптимизирована.

1. Введение

Излучающий пол с подогревом — это новая технология отопления помещений, которая в последние годы привлекает все большее внимание. В традиционных методах отопления, таких как конвекция воздуха радиаторами и подача горячего воздуха кондиционерами, горячий воздух всегда располагается вверху или посередине комнаты, а не в рабочей зоне, что приводит к очевидной разнице температур между верхняя и нижняя стороны комнаты. В таких условиях пассажиры обычно чувствуют себя некомфортно.Однако при использовании лучистого напольного отопления эффективная температура пола выше, чем температура в верхней части комнаты, что может обеспечить большее количество тепла нижней части комнаты для обогрева ног пассажиров, а не их голов, что следует за правило физиологической адаптации человека. Таким образом, лучистые полы с подогревом улучшают условия теплового комфорта для пассажиров по сравнению с традиционными методами обогрева. Кроме того, лучистая система имеет преимущества энергосбережения, длительного срока службы, широкого выбора источников тепла, низкой стоимости и экологичности.Теоретические и экспериментальные исследования [1, 2] показали, что система теплого пола может снизить потребление энергии более чем на 30%. Система лучистого пола также используется для охлаждения помещений летом только путем замены источника тепла на источник холода. В последние годы внутренняя система лучистого отопления или охлаждения все чаще используется в жилых и коммерческих зданиях. Например, среди недавно построенных европейских зданий многие из них были оборудованы системами лучистого отопления / охлаждения.

Система лучистого отопления — это такая сложная система, которая включает в себя различные механизмы теплопередачи, включая теплопроводность в полу, лучистую теплопередачу между излучающей поверхностью и другими поверхностями, конвективную теплопередачу между излучающей поверхностью и окружающим ее воздухом и эффекты плавучести. Численный метод представляет собой удобный способ решения такой задачи. Гали и Эльбарбари [3] и Шатеи [4] численно изучали конвекцию в сочетании с радиационной теплопередачей и эффектами плавучести.Ma et al. [5] численно исследовали характеристики распределения температуры и скорости в помещении, и их результаты показали, что лучистый тепловой поток составляет 50–60% от общего теплового потока. Саттари и Фархани [6] изучали влияние проектных параметров на производительность типичной системы лучистого теплого пола с использованием метода конечных элементов. Бозкир и Канбазоглу [7] провели экспериментальные и численные исследования системы лучистого отопления с попыткой найти характеристики.На практике для обеспечения качества воздуха в помещении обычно требуется достаточный приток свежего воздуха. В результате система лучистого отопления пола обычно совмещается с щелевой системой вентиляции. Тем не менее, некоторые из исследований посвящены воздушному потоку и теплопередаче в помещении с щелевой вентиляцией и водяным теплым полом.

В данной статье представлено численное моделирование системы напольного лучистого отопления с тремя типами щелевой вентиляции, то есть боковой щелевой вентиляцией (LSV), потолочной щелевой вентиляцией (CSV) и без щелевой вентиляции (NSV).Рассчитываются распределения температуры, скорости и теплового потока в помещении. Эта работа имеет большое значение для проектирования и более широкого применения системы лучистого отопления для пола.

2. Математическая модель

В данном исследовании разработана устойчивая 2D-модель турбулентного воздушного потока и теплопередачи в помещении. Схема системы лучистого отопления и система координат показаны на рисунке 1. В качестве теплого пола принимается постоянная температура; внешняя стенка охлаждается постоянным тепловым потоком; остальные стены адиабатические.Скорость воздуха на входе составляет, а температура на входе составляет. Стандартные два уравнения используются для описания турбулентного потока, а основные уравнения приведены ниже.


Уравнение неразрывности: Уравнения импульса: где, — скорости жидкости в — и — направлениях соответственно; давление жидкости; представляет собой ускорение свободного падения. — эффективный коэффициент вязкости, равный сумме молекулярной вязкости и турбулентной вихревой вязкости.Турбулентная вихревая вязкость определяется локальной турбулентной кинетической энергией и скоростью диссипации: Уравнение энергии с точки зрения температуры приведено ниже. Уравнения переноса для турбулентной кинетической энергии и уравнения скорости диссипации находятся в (2.5), это производственный член, определяемый формулой Коэффициенты закрытия и в вышеупомянутой турбулентной модели установлены как постоянные 0,09, 1,44, 1,92, 1,0, 1,0 и 1,3 соответственно [8].

Модель излучения DO используется для обработки лучистой теплопередачи, при этом поглощение и рассеяние воздуха не учитываются: где — расстояние между двумя точками на разных поверхностях стен, — коэффициент поглощения.Предполагается, что каждая из поверхностей стен является излучающей поверхностью серого тела, а коэффициент излучения на полу равен 0,8 на других поверхностях.

3. Численный метод

На основе контрольного объема и метода SIMPLEC [9] определяющие уравнения (2.1) — (2.7) с учетом граничных условий решаются итерационным способом. Сетка с углубленной сеткой у стены, чтобы соответствовать высоким градиентам скорости и температуры. В расчетах используется допущение Буссинеска для учета эффекта плавучести, а коэффициент теплового расширения равен 0.0033. Теплофизические свойства воздуха постоянны, за исключением плотности. Сходимое решение получается, когда для зависимых переменных выполняются следующие критерии сходимости:

4. Результаты и обсуждение

Условия расчета следующие: постоянная температура стенки = 30 ° C; скорость на входе = 0,3, 0,6 и 0,9 м / с; охлаждающий тепловой поток внешней стены = −100 Вт / м 2 . Температура воздуха на входе равна средней по массе температуре без щелевой вентиляции, поэтому в помещение не создается дополнительная тепловая нагрузка.Распределение температуры и скорости воздуха в помещении, а также лучистый и конвективный тепловой поток между излучающим полом и внешней стеной рассчитываются для различных режимов щелевой вентиляции (например, LSV, CSV и NSV).

4.1. Распределение скорости и температуры

На рисунке 2 показаны распределения температуры и скорости для трех режимов щелевой вентиляции при = 30 ° C, = −100 Вт / м 2 и = 0,6 м / с. Температура воздуха в помещении достаточно равномерная (разница температур менее 1 ° C), за исключением зоны у пола.Температура воздуха ниже у внешней стены. Поскольку свежий воздух для NSV не подается (рис. 2 (а)), воздух у внешней стены сначала охлаждается, а затем движется вниз из-за разницы плотности в вертикальном направлении. Охлажденный воздух течет по полу из-за эффекта застоя, когда касается пола и нагревается на полу. Затем нагретый воздух движется вверх по внутренней стене за счет эффекта плавучести. В результате образуется естественная конвекция воздуха в помещении по часовой стрелке.Хорошо видно, что только в области у стены наблюдается явный поток воздуха, а в других местах скорость довольно мала. Как показано на Рисунке 2 (b), температура воздуха в помещении выше в режиме LSV по сравнению со случаем с NSV. Поскольку и воздухозаборник, и воздуховыпускное отверстие установлены на одной и той же внутренней стене (один находится рядом с потолком, а другой — у пола), при подаче воздуха вдоль потолка формируется присоединяющийся струйный поток. Затем воздух охлаждается около внешней стены и направляется вниз, так что формируется картина потока, аналогичная естественной конвекции, но скорость воздуха выше для LSV.Из-за более высокой скорости воздуха вдоль стен конвективная теплопередача между воздухом и стеной увеличивается для LSV. В режиме CSV (рис. 2 (c)) температура воздуха в помещении дополнительно повышается, и схема воздушного потока сильно отличается от тех, которые используются в двух вышеупомянутых режимах. Поскольку воздух подается из середины потолка, воздух из входного отверстия постоянно расширяется и замедляется в направлении потока. Приточный воздух делится на две части; одна течет к выпускному отверстию и выпускается, а другая течет к внешней стене, которая охлаждается и опускается вниз, образуя ту же структуру потока, что и при естественной конвекции.Поскольку величина скорости воздуха близка к скорости естественной конвекции, структура потока является комбинированным результатом принудительной конвекции и естественной конвекции.

На рисунке 3 показано распределение температуры в различных местах для случаев, показанных на рисунке 2. На этом рисунке, — безразмерные расстояния,. Установлено, что средняя температура для CSV самая высокая, а средняя температура для NSV самая низкая. Во всех случаях градиенты температуры по высоте довольно малы, за исключением области около пола и потолка, что указывает на равномерное распределение температуры на большей части площади.Температурные градиенты у пола довольно велики, особенно в области ближе к внешней стене (например,). Это связано с тем, что воздух, охлаждаемый у внешней стены, создает большую разницу температур при прохождении по полу. Возле потолка из-за влияния излучения, конвекции, охлаждения со стороны внешней стены механизм теплопередачи является сложным. В результате также наблюдается явный перепад температур под потолком.


На рисунке 4 показано распределение скорости в разных местах для случаев, показанных на рисунке 2.Очевидно, что влияние щелевой вентиляции на структуру потока очевидно. В этих трех условиях скорость воздуха в рабочей зоне меньше 0,2 м / с, а скорость воздуха в зоне у потолка и пола достигает 0,5 м / с. По сравнению с NSV, скорость около пола и потолка для LSV и CSV намного выше, а CSV приводит к более сложной структуре потока.


На рисунке 5 показаны распределения температуры и скорости для LSV при = 30 ° C, = −100 Вт / м 2 и = 0.3 и 0,9 м / с. Ясно, что картина воздушного потока и распределения температуры аналогичны случаю, показанному на рисунке 2 (b). По мере увеличения скорости на входе (= 0,9 м / с) (рис. 5 (а)) больше воздуха направляется к внешней стене, что приводит к более интенсивной конвективной теплопередаче между воздухом в помещении и внешней стеной. В результате воздух охлаждается до более низкой температуры. По этой причине основная температура воздуха в помещении ниже. Наоборот, поскольку скорость на входе ниже (= 0.3 м / с) (Рисунок 5 (b)), меньше воздуха достигает внешней стены, а общая температура воздуха в помещении выше из-за более слабой конвективной теплопередачи вдоль внешней стены.

На рисунке 6 показаны распределения температуры и скорости для CSV при = 30 ° C, = −100 Вт / м 2 , и = 0,3 и 0,9 м / с. Схема воздушного потока и распределения температуры аналогичны случаю, показанному на рисунке 2 (c). По мере увеличения скорости на входе (= 0,9 м / с) (рис. 6 (а)) подается больше воздушных потоков, что приводит к более интенсивной конвективной теплопередаче между воздухом и внешней стеной и полом.Однако, поскольку направление входной скорости направлено к полу, конвективная и радиационная теплопередача по полу является преобладающей. В результате основная температура воздуха в помещении выше. И наоборот, когда скорость на входе ниже (= 0,3 м / с) (Рисунок 6 (b)), конвективная теплопередача вдоль внешней стены и пола уменьшается, что снижает общую температуру воздуха в помещении по сравнению с случай = 0,9 м / с. Однако температура воздуха при = 0,3 м / с выше, чем при = 0.6 м / с. Следовательно, температура воздуха связана с интенсивностью конвективной теплопередачи по внешней стене и полу. Для CSV существует оптимальная скорость на входе для повышения общей температуры воздуха в помещении.

4.2. Характеристики радиационной и конвективной теплопередачи

Различное поведение температуры воздуха в помещении в различных условиях является совокупным результатом различных механизмов теплопередачи. Изучены тепловые потоки вдоль пола и внешней стены и приведены числа Нуссельта для конвективной теплопередачи Nu c и радиационной теплопередачи Nu r вдоль поверхности стены.Радиационный тепловой поток и конвективный тепловой поток определяются как где — чистый радиационный тепловой поток между ячейками у внешней стены или пола и у других стен; расстояние двух точек; — углы к нормали к поверхности, — теплопроводность. Коэффициенты радиационной и конвективной теплопередачи определяются как и: где — объемная температура воздуха в помещении, можно рассчитать Nu , в котором — характерная длина, принимаемая равной 3.6 м для пола и 2,9 м для внешней стены.

На рисунках 7 и 8, соответственно, представлено распределение Nu c и Nu r распределение вместе с полом и внешней стеной для случаев, показанных на рисунке 2. Было обнаружено, что Nu r больше, чем Nu c в большинстве областей при различных условиях, что указывает на то, что лучистая теплопередача сильнее конвективной теплопередачи.Для NSV лучистый тепловой поток составляет около 56% от общего теплового потока. Для LSV и CSV процент радиационной теплопередачи составляет около 54% ​​и 61% соответственно. В области около внешней стены наблюдается интенсивная конвекция из-за локального вихря и более высоких градиентов температуры (Рисунок 3), поэтому Nu c больше Nu r , что указывает на более сильную конвективную теплопередачу в эта зона. Величина лучистого теплового потока увеличивается с увеличением; следовательно, излучение более значительно в области ближе к низкотемпературной внешней стене.Под LSV и NSV скорость воздуха и, следовательно, Nu c уменьшаются с уменьшением. Скорость под CSV сначала увеличивается, а затем уменьшается, и Nu c имеет ту же тенденцию. Возле внутренней стенки образуется локальный вихрь, который увеличивает конвективную теплопередачу, и, таким образом, Nu c в некоторой степени увеличивается. Нет существенной разницы между Nu r при трех условиях. Для LSV Nu c имеет наибольшую величину в результате сильнейшей конвективной теплопередачи.As, Nu c для CSV больше, чем для NSV. Из рисунка 8 также видно, что Nu r больше, чем Nu c для всех трех условий, за исключением области возле входа воздуха для CSV (), что предполагает, что излучение преобладает над теплопередачей. механизм. Под LSV, Nu c больше по сравнению с двумя другими случаями, что указывает на самую сильную конвекционную теплопередачу в этой области. Как и в случае CSV, скорость воздуха у входа значительно увеличивается, что увеличивает конвекционную теплопередачу.



5. Выводы

Выполнены численные стимуляции воздушного потока и теплопередачи в помещении с щелевой вентиляцией с помощью лучистого теплого пола, включая LSV, CSV и NSV. Рассчитаны температура, скорость и поведение радиационной и конвективной теплопередачи. Результаты показывают, что температура воздуха в помещении при этих трех режимах подачи воздуха достаточно однородна, а средняя разница температур составляет менее 1 ° C.При LSV принудительная вентиляция имеет то же направление движения, что и естественная конвекция, и, таким образом, увеличивает скорость воздуха. В CSV картина потока более сложная, поскольку является комбинированным результатом принудительной вентиляции и естественной конвекции. Излучение является основным механизмом теплопередачи пола и внешней стены при всех трех условиях. Лучистый тепловой поток составляет 50–60% от общего теплового потока, что является наибольшим при CSV. LSV обеспечивает самую сильную конвекцию вдоль пола и внешней стены, что увеличивает конвективную теплопередачу, особенно на холодной внешней стене.Следовательно, средняя температура для LSV ниже, чем для CSV.

Что касается переноса переносимых по воздуху загрязнителей и конденсации влаги, в наших будущих исследованиях производительность лучистого напольного отопления будет оптимизирована.

Благодарности

Авторы выражают признательность за финансирование этого проекта, предоставленное Международным научно-техническим совместным проектом Китая (2010DFB63830), крупным научно-техническим проектом провинции Хунань (2010FJ1013) и Национальным фондом естественных наук Китая (51178477) .

Теплопередача посредством теплопроводности: уравнения и примеры — стенограмма видео и урока

Примеры поведения

В нашей повседневной жизни есть всевозможные примеры поведения. Главное — подумать о том, соприкасаются ли предметы физически. Таким образом, кастрюля с кипящей водой, нагреваемая электрической плитой, получает тепловую энергию от плиты посредством теплопроводности. И когда вы дотрагиваетесь до металлического противня в духовке и обжигаетесь, это тоже произошло из-за кондукции.

Уравнение проводимости

В физике все должно иметь уравнение! Это какое-то неписаное правило. Проведение не исключение. Насколько быстро происходит проводимость, зависит от нескольких факторов: из какого материала сделаны объекты (проводимости), площади поверхности двух соприкасающихся объектов, разницы температур между двумя объектами и толщины двух объектов.

В форме уравнения это выглядит так.

Q свыше т — это скорость теплопередачи — количество тепла, передаваемого за секунду, измеряемое в Джоулях в секунду или ваттах. k — это теплопроводность материала. Например, медь имеет теплопроводность 390, а шерсть — всего 0,04. T1 — это температура одного объекта, а T2 — температура другого. Поскольку это разница температур, вы можете использовать градусы Цельсия или Кельвина, в зависимости от того, что вам удобнее. А d — это толщина интересующего нас материала.

Таким образом, скорость передачи тепла к объекту равна теплопроводности материала, из которого он сделан, умноженному на площадь соприкасающейся поверхности. умножается на разницу температур между двумя объектами, деленную на толщину материала.

Пример расчета

Хорошо, давайте рассмотрим пример. Допустим, вы собираетесь в аквапарк и собираетесь взять с собой охладитель пенополистирола. Кулер имеет общую площадь 1,2 метра в квадрате, а толщину стенок 0,03 метра. Температура внутри кулера — 0 по Цельсию, а в самое жаркое время дня 38 градусов по Цельсию. Сколько тепловой энергии в секунду теряет кулер в это время суток? А сколько тепловой энергии теряется в аквапарке за три часа при температуре 38 градусов? (Примечание: теплопроводность пенополистирола равна 0.01.)

Все, что нам нужно сделать, чтобы решить эту проблему, — это подставить числа в уравнение. Потери тепловой энергии в секунду ( Q / t ) равны теплопроводности пенополистирола ( k ), умноженной на площадь поверхности охладителя ( A ), умноженную на разницу температур между охладитель и внешность ( T2 T1 ), разделенные на толщину пенополистирола. Это 0,01, умноженное на 1,2, умноженное на 38, разделенное на 0.03. Введите все это в калькулятор, и вы получите 15,2 Джоулей в секунду или 15,2 Вт.

Q / t = ((0,01) (1,2) (38-0)) / 0,03 = 15,2 Дж / с или 15,2 Вт

Для второй части вопроса нам нужно выяснить, сколько энергия теряется за три часа. Что ж, у нас есть потери энергии за секунду — 15,2 Джоулей. Итак, нам просто нужно знать, сколько секунд осталось в трех часах. Три часа, умноженные на 60 минут, умноженные на 60 секунд, в сумме дают 10800 секунд.15,2 джоулей в секунду в течение 10 800 секунд … умножьте два числа вместе, и вы получите в общей сложности 164 160 джоулей за три часа.

И все — готово.

Краткое содержание урока

Проводимость — это передача тепловой энергии между двумя объектами, находящимися в прямом физическом контакте. Это один из трех типов теплопередачи, два других — конвекция и излучение. Когда два объекта с разной температурой соприкасаются друг с другом, между ними будет проходить тепловая энергия.Чтобы понять это, мы должны понять, что температура — это средняя кинетическая энергия молекул в веществе. Более горячие материалы содержат молекулы, которые движутся быстрее. Поэтому, когда холодный объект соприкасается с горячим объектом, быстро движущиеся горячие молекулы сталкиваются с более холодными молекулами, распространяя тепло от горячего объекта на холодный объект. Это будет продолжаться до тех пор, пока они не достигнут одинаковой температуры.

Некоторые материалы являются лучшими проводниками, чем другие. Вот почему кафельные полы кажутся такими холодными.Ваши ноги почти всегда теплее пола, но кафельный пол лучше проводит тепло. То, что ваша кожа ощущается как «холодная», — это просто передача тепла от ваших ног к полу, и это происходит намного быстрее с плиточным полом, чем с ковром, хотя обычно они имеют одинаковую температуру.

Уравнение проводимости говорит нам, что скорость теплопередачи ( Q / t ) в Джоулях в секунду или ваттах равна теплопроводности материала ( k ), умноженной на площадь поверхности. соприкасающихся объектов ( A ), умноженное на разницу температур между двумя материалами ( T2 T1 ), разделенную на толщину интересующего нас материала ( d ).Вы можете использовать это, чтобы определить скорость теплопередачи, но если вам дан определенный период времени ( t ), вы также можете рассчитать общее количество переданного тепла.

Электроэнергия происходит повсюду вокруг нас: когда вы обжигаетесь на горячем противне, когда вы нагреваете кастрюлю на электрической плите, когда у вас установлена ​​внутренняя изоляция стен. Всякий раз, когда тепло передается между двумя предметами, которые соприкасаются напрямую, это происходит из-за теплопроводности.

Результаты обучения

После того, как вы закончите этот урок, вы должны иметь возможность:

  • определять проводимость и определять повседневные примеры ее
  • Объясните, как происходит проводимость, и какие факторы влияют на ее скорость
  • Вспомните уравнение проводимости

7.Потери тепла от стен и полов подвала

Полы и подземная часть стен подвала находятся в прямом контакте с землей, которая обычно имеет температуру, отличную от температуры подвала, и, таким образом, происходит теплопередача между подвалом и земля. Это кондуктивная теплопередача из-за прямого контакта между стенами и полом, и она зависит от разницы температур между подвалом и землей, конструкции стен и пола, а также теплопроводности окружающей земли.Существует значительная неопределенность в расчетах теплопотерь на землю, и они, вероятно, составляют наименее точную часть оценок тепловой нагрузки здания из-за большой тепловой массы грунта и большого разброса теплопроводности грунта [он варьируется между 0,5 и 2,5 Вт / м · ºC (или от 0,3 до 1,4 БТЕ / ч · фут · ºF), в зависимости от состава и содержания влаги]. Однако теплопотери грунта составляют небольшую часть общей тепловой нагрузки большого здания и, таким образом, мало влияют на общую тепловую нагрузку.

РИСУНОК 36
Радиальные изотермы и круговые линии теплового потока во время теплового потока от неизолированного подвала.

Измерения температуры неизолированных подвалов показывают, что теплопроводность через землю не является одномерной, и поэтому ее нельзя оценить с помощью простого одномерного анализа теплопроводности. Вместо этого наблюдается двумерная теплопроводность с почти круглыми концентрическими линиями теплового потока с центром на пересечении стены и земли (рис.36). Когда на стены наносится частичная изоляция, линии теплового потока имеют тенденцию быть прямыми, а не круглыми. Кроме того, стена подвала, верхняя часть которой открыта для окружающего воздуха, может действовать как тепловой мост, проводя тепло вверх и рассеивая его в окружающую среду из своей верхней части. В некоторых случаях вертикальный тепловой поток может быть значительным.

Несмотря на свою сложность, потери тепла через нижнюю часть стен подвала можно легко определить из

, где

U стена, ср. = средний общий коэффициент теплопередачи между стеной подвала и поверхностью земли
A стена, ср. = площадь поверхности стены подвала (подземная часть)
T подвала = внутренняя температура воздуха подвала
T поверхность земли = средняя температура поверхности земли зимой

Общие коэффициенты теплопередачи при различные глубины приведены в Таблице 14a для приращения глубины 0.3 м (или 1 фут) для неизолированных и изолированных бетонных стен. Эти значения основаны на теплопроводности почвы 1,38 Вт / м · ºC (0,8 БТЕ / ч · фут · ºF). Обратите внимание, что значения коэффициента теплопередачи уменьшаются с увеличением глубины, поскольку тепло в нижней части должно проходить более длинный путь, чтобы достичь поверхности земли. Для указанной стены U wall, avg — это просто среднее арифметическое значений U wall , соответствующих различным секциям стены. Также обратите внимание, что потери тепла через приращение глубины равны значению приращения U wall , умноженному на периметр здания, приращение глубины и разность температур.

РИСУНОК 37
Линии постоянной амплитуды годовых колебаний температуры почвы.

Температура воздуха в подвале может значительно варьироваться в зависимости от того, отапливается он или нет. При отсутствии достоверных данных температуру подвала можно принять равной 10ºC, поскольку система отопления, водонагреватель и отопительные каналы часто расположены в подвале. Кроме того, температура поверхности земли колеблется относительно средней температуры окружающей среды зимой на амплитуду A, которая изменяется в зависимости от географического положения и состояния поверхности, как показано на рис.37. Следовательно, разумное значение расчетной температуры поверхности земли может быть получено путем вычитания A для указанного места из средней зимней температуры воздуха. То есть

Потери тепла через цокольный этаж намного меньше, поскольку путь теплового потока к поверхности земли в этом случае намного длиннее. Он рассчитывается аналогичным образом из

, где Ufloor — это общий коэффициент теплопередачи на цокольном этаже, значения которого указаны в Таблице 14b, Afloor — это площадь пола, а разница температур такая же, как и для цокольного этажа. стена.

Температура неотапливаемого подземного подвала находится между температурой комнат наверху и температурой земли. Тепловые потери от водонагревателя и обогревателя, расположенного в подвале, обычно поддерживают достаточно теплый воздух около потолка подвала. Потери тепла из помещений наверху в подвал в таких случаях можно не учитывать. Однако этого не произойдет, если в подвале есть окна.

РИСУНОК 39
Монолитный бетонный пол с изолированной фундаментной стеной.
Бетонные полы на уровне земли (на уровне земли)

Во многих жилых и коммерческих зданиях нет подвала, а пол находится прямо на земле на уровне земли или немного выше него. Исследования показывают, что потери тепла от таких полов в основном происходят по периметру в наружный воздух, а не через пол в землю, как показано на рис. 39. Таким образом, общие потери тепла от пола из бетонных плит пропорциональны периметру перекрытия. плиты вместо площади пола и выражается как

, где U класс представляет собой скорость теплопередачи от плиты на единицу разницы температур между внутренней температурой T в помещении и температурой наружного воздуха T на улице и на Единичная длина по периметру р этажа дома.

Типичные значения U класса перечислены в Таблице 14c для четырех распространенных типов конструкции плиты на грунте для мягких, умеренных и суровых погодных условий. Температура грунта в формулировке не учитывается, поскольку плита расположена над уровнем земли, и потери тепла на землю незначительны. Обратите внимание на данные из таблицы, что изоляция по периметру плиты перекрытия значительно снижает тепловые потери и, таким образом, экономит энергию, повышая комфорт. Изоляция является обязательным условием для обогрева полов, которые содержат обогреваемые трубы или воздуховоды, по которым циркулирует горячая вода или воздух, поскольку потери тепла в неизолированном корпусе примерно в три раза выше, чем в изолированном корпусе.Это также относится к случаям, когда на полу у наружных стен устанавливаются обогреватели из фундаментной плиты. Теплопередача через полы и подвал обычно не учитывается при расчетах охлаждающей нагрузки.

Тепловые потери из подвальных помещений

Подвал можно рассматривать как небольшой подвал, за исключением того, что он может вентилироваться круглый год для предотвращения накопления влаги и радиоактивных газов, таких как радон. Проветривание подвесного пространства во время отопительного сезона создает область низких температур под домом и приводит к значительным потерям тепла через пол.В таких случаях необходимо утеплить потолок подвесного помещения (т. Е. Пол здания). Если форточки закрываются в отопительный сезон, то вместо этого можно утеплить стены подлога.

Температура подвесного помещения будет очень близка к температуре окружающего воздуха, если оно хорошо вентилируется. В этом случае отопительные каналы и трубы для горячей воды, проходящие через подвесное пространство, должны быть должным образом изолированы. В суровых климатических условиях может даже потребоваться теплоизоляция труб холодной воды для предотвращения замерзания.Температура в подвальном помещении приблизится к температуре в помещении, когда форточки будут закрыты на отопительный сезон. В этом случае инфильтрация воздуха составляет 0,67 воздухообмена в час.

Если температура в подвесном пространстве известна, потери тепла через пол здания определяются из

, где U , здание этаж — это общий коэффициент теплопередачи для пола, A этаж — площадь пола, а T в помещении и T crawl — температура в помещении и в помещении для ползания, соответственно.

Общие коэффициенты теплопередачи, связанные со стенами, полами и потолками типичных подвальных помещений, приведены в таблице 15. Обратите внимание, что потери тепла через неизолированный пол в подвесные помещения в три раза больше, чем у изолированного пола. При расчете потерь тепла из подползницы на землю температуру грунта можно принять равной 10 ° C. Кроме того, потери тепла инфильтрацией из пространства для обхода могут быть определены из

, где ACH — это количество воздухообмена в час, V crawl — объем пространства для обхода, а T crawl и T ambient — это обход температура воздуха в помещении и температура окружающей среды соответственно.

В случае закрытых вентиляционных отверстий, установившаяся температура пространства для ползания будет находиться между температурой в помещении и на улице и может быть определена из энергетического баланса, выраженного как

, при условии, что вся теплопередача будет направлена ​​в сторону ползунка для удобства. в постановке.

Изоляция — принципы и расчеты

1 Теплопередача

Тепло передается, потому что материал пытается достичь теплового равновесие с окружающей средой.Тепловой поток будет происходить внутри материала (твердое, жидкое или газообразное) или между материалами до тех пор, пока температура каждого из них не станет равный. Передача тепла будет происходить через три механизма, которые могут работать отдельно или в комбинации. Это проводимость, конвекция и излучение.

Проводимость : Здесь передается тепловая энергия из-за физических контакт между молекулами внутри материала (или между материалами, которые касаясь друг друга).Направление потока будет от теплой зоны к теплой. прохладный район. Теплопроводность — это скорость теплового потока — фактор, который определяется способностью молекул проводить тепло. Человеческое тело чувствительны к этому тепловому потоку, а не к температуре. Если человек стоит в босиком по бетонному полу, а затем по деревянному, тело почувствует разные скорости теплового потока. То есть тепло будет передаваться от тела к бетон быстрее, чем деревянный пол, потому что бетон лучше дирижер.Бетонный пол будет термически менее комфортным, чем деревянный. один, хотя на самом деле бетонный пол с грунтовым покрытием обычно лучше теплоизоляция.

Конвекция : Конвекция относится к теплу, передаваемому движение жидкости. В зданиях рассматриваемой жидкостью обычно является воздух или воды. При контакте с более теплой или холодной поверхностью воздух или вода либо поглощает тепло (от более холодной поверхности), либо теряет тепло (от более теплой поверхности). поверхность).Если станет холоднее, жидкость будет тонуть из-за ее повышенного плотность и наоборот.

Излучение : Тепло также может передаваться через воздух (а точнее через космос) от одного тела к другому с помощью излучения. Тепло излучается и поглощается поверхностями, окружающими тело, без нагревая воздух. Когда лучистая энергия попадает в тело, часть энергии отражается и некоторые из них абсорбируются (соответствующие количества будут варьироваться в зависимости от материалы и, например, цвет будут играть важную роль в определении отраженная сумма).

В типичном небольшом особняке с монолитными однокирпичными стенами, деревянным полом пол, неизолированная крыша и одинарное остекление примерно 25% тепла проходит через крышу, 30% через стены, 15% через окна, 15% через пол и 15% через вентиляцию и сквозняки.

Здания и люди

Здания будут терять тепло всеми три средства. Тепло будет передаваться изнутри наружу через стены, полы и крыша.Конвекция может передавать тепло из теплого помещения полость кожи к более холодной внешней обшивке, и ветер будет отводить тепло от внешние поверхности здания. Внешние поверхности здания будут излучать тепло в окружающую среду. Люди также теряют и набирают тепло из-за эти механизмы. Они теряют тепло за счет теплопроводности, когда стоят на холоде. пола, конвекцией из-за сквозняков и излучением на холодные поверхности, такие как окна или неизолированные стены.

Тепловая масса

Это относится к количеству тепла. материал можно хранить. Так называемое тяжеловесное здание будет иметь высокую тепловую масса. Высокая тепловая масса может быть полезна для сглаживания колебаний температура. Помещения с большой массой будут медленно нагреваться и медленно охлаждаться. Тепловая масса может быть полезна для хранения солнечной энергии, поступающей с юга. ориентированные окна.

.
Опубликовано в категории: Разное

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *