Расчетное обоснование устройства системы отопления «Теплый пол» без стяжки



В статье рассматривается устройство теплого пола без использования стяжки, положительные и отрицательные стороны данной системы.

Ключевые слова: теплый пол без стяжки, поверхностная теплоотдача, температура на поверхности.

Когда речь заходит о применении лучистого отопления, зачастую имеют ввиду трубы из сшитого полиэтилена, замоноличенные в стяжку пола. Такая конструкция обеспечивает инертность и плавный прогрев. Но у такой технологии есть свои нюансы, речь идет о регулировании, ведь та же инертность стяжки не позволяет изменять температуру помещения в реальном времени. Тогда на помощь приходит «сухой» теплый пол, то есть без стяжки. Это в разы облегчает конструкцию и уменьшает её давление на перекрытие. Такой запрос связан с тенденцией строительства каркасных домов и полов по деревянным лагам. Производители строительных материалов и инженерного оборудования в своих каталогах отображают такую конструкцию теплого пола, но не предоставляют методику расчета. Именно это и являлось основной причиной проведения такого исследования. Исследование проводилось с использование математического моделирования.

Рис. 1

На рисунке 1 представлена схема конструкции пола по лагам без стяжки (водяной теплый пол).

Конструкция:

1. Лаги из хвойных пород 50х200 мм длиной 1 м

Плотностью ρ=50 ;

Теплоемкостью λ= 2300 ;

Коэффициент теплопроводности α=0,14 .

2. Каменная вата 590х200 мм длиной 1мм

(ρ=35 ; λ= 840 . α=0,04 ).

3. Черновой пол из OSB 25 мм 1х1 м

(ρ=660 ; λ= 2900 ; α=0,13

).

4. Экструдированный пенополистирол 1000х1000х40 мм

(ρ=32 ; λ= 1500 ; α=0,035 ).

5. Труба из сшитого полиэтилена PEX A с температурой теплоносителя +45

(ρ=940 ; λ= 1920 ; α=0,38 ).

6. Труба из сшитого полиэтилена PEX A с температурой теплоносителя +35

(ρ=940 ; λ= 1920

; α=0,38 ).

7. Гипсоволокнистая плита 1000х1000х10 мм

(ρ=1100 ; λ= 1150 ; α=0,3 ).

8. Подложка из вспененного полиэтилена 2 мм

(ρ=25 ; λ= 1920 ; α=0,037 ).

9. Ламинат 1000х1000х8 мм

(ρ=600

; λ= 1550 ; α=0,1 ).

10. Теплораспределительные пластины из оцинкованной стали

(ρ=7850 ; λ= 482 ; α=58 ).

Рис. 2

Расчетная сетка состоит из 1 444 126 ячеек, изображена на рисунке 2. Логика деления сетки на рисунке 2.

В результате расчета первой модели были получены следующие данные:

Рис. 3. Картина в сечении с градиентом температур (-37)/(+30)

Рис. 4. Картина на поверхности с градиентом температур (+20)/(+30)

Параметры на внутренней поверхности, представленные ниже (таблица 1).

Таблица 1

Локальный параметр	Минимум	Максимум	Среднее	Площадь поверхности, м^2
Поверхностная плотность теплового потока, Вт/м^2	1,48	55,03	33,77	1
Температура (твердое тело), °C	22,17	28,32	25,88	1

Обработка этих результатов показала, что применение системы теплого водяного пола с температурным графиком теплоносителя 45/35°C без использования стяжки является целесообразным и наиболее эффективно при применении досок между трубами нежели экструдированного пенополистирола. Тепловой поток и средняя температура на поверхности пола выше. И удовлетворяет требованиям.

Согласно обновленным нормативам [3]:

— до 29 °C в помещениях с постоянным пребыванием людей;

— до 31 °C для помещений с временным пребыванием людей;

— до 35 °C для граничных зон вдоль наружных ограждений шириной менее 1 м.

Увеличение температуры теплых полов до +29 °С, устройство граничных зон с повышенной температурой позволяет сделать дом достаточно теплым и без радиаторов.

Литература:

1. СП 50.13330.2024 Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП 23–02–2003: введен в действие с 2024 г. — М.: Минрегион России, 2024.
2. СП 131.13330.2020 Строительная климатология. Актуализированная версия СНиП 23–01–99: введѐн в действие с 2019 г. — М.: Минстрой России, 2020.
3. СП 60.13330.2020 Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. Актуализированная редакция СНИП 41–01–2003: введѐн в действие с 2020 г. — М.: Минстрой России, 2020.
4. ГОСТ 30494–2011 Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях (переиздание с поправкой сентябрь 2019 года): введѐн в действие с 2012 г. — М.: Росстандарт, 2012.
5. Основы теплопередачи. Издание второе, стереотипное. Под ред. М. А. Михеева и И. М. Михеева.-2-е изд., перераб. и доп.-М.: «Энергия», 1977.