Что может напольное отопление
Опубликовано: 15 марта 2008 г.
239
В многочисленных публикациях, посвященных теме напольного отопления, читателя упорно подталкивают к мысли, что в российских условиях «теплый пол» может быть лишь модным дополнением к традиционному радиаторному отоплению. А так ли это на самом деле, и как определить ту границу, до которой напольное отопление может полностью заменить радиаторное?
Подписаться на статьи можно на главной странице сайта.
Попытаемся получить ответ на вопрос о возможностях напольного отопления, опираясь на отечественные строительные нормативы для современных жилых зданий. Примем, что здания имеют неотапливаемые технический этаж и подвал (в расчетах температура воздуха в этих помещениях принята 0 °С. Фактически, она определяется из уравнения теплового баланса).
Ограждающие конструкции зданий должны иметь приведенное сопротивление теплопередаче не ниже значений, изложенных в СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» в зависимости от градусо-суток отопительного периода (ГСОП) – рис.1.
Примерное территориальное расположение зон ГСОП показано на рис. 2, который построен на основании табличных СНиП 23-01-99* «Строительная климатология».
Используя значения требуемых сопротивлений теплопередаче, можно определить необходимые общие приведенные коэффициенты теплопередачи для каждого типа ограждающей конструкции (табл. 1).
Если рассматривать жилое помещение со стандартным соотношением сторон 4 : 3 и площадью остекления равной 18 % площади пола, то, в зависимости от схемы расположения помещения в здании (рис. 3), можно вычислить удельные потери тепла через ограждающие конструкции, приходящиеся на 1 м2 площади пола (табл. 2).
Определяющим фактором при оценке предельных значений удельного теплового потока от элементов системы панельного отопления является максимально допустимая температура поверхности. В соответствии со СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование» (п. 6.5.12) средняя температура поверхности пола в зонах постоянного пребывания людей не должна превышать 26 °С; в зонах временного пребывания – 31°С. Максимальная температура поверхности пола по оси нагревательного элемента не должна быть выше 35 °С. Максимально допустимая температура поверхности паркетных полов составляет 27 °С (СП 41-102-98, п.3.9).
Для определения максимального удельного теплового потока от напольного отопления можно использовать формулу, рекомендованную европейским стандартом DIN EN 4725-3 для интервала температур внутреннего воздуха от 18 до 25 °С: q = 8,92*(t пола – t воздуха)^1,1, (Вт/м2).
Среднюю температуру пола в основной зоне помещения примем 26 °С, а в краевых (вдоль наружных стен) зонах шириной 0,75 м – 31 °С. Возможности напольного отопления для жилых помещений с температурой внутреннего воздуха 20 °С при этих условиях показаны в табл. 3.
Сравнивая данные табл. 2 с реальными характеристиками напольного отопления (см. табл. 3), можно утверждать, что во всех рассмотренных случаях «теплый пол» способен возместить теплопотери через ограждающие конструкции в российских климатических условиях при соблюдении нормативных требований по тепловой защите.
Анализ полученных данных показывает еще один очень интересный и, на первый взгляд, парадоксальный факт: с увеличением показателя ГСОП возможности напольного отопления возрастают. Это связано с тем, что в нормах принята такая зависимость требуемого сопротивления теплопередаче Rтр от ГСОП (рис. 1), которая «сглаживает» в экономически целесообразных пределах дисбаланс между годовым теплопотреблением в районах с мягким и суровым климатом.
Однако, кроме теплопотерь через ограждающие конструкции, при отсутствии принудительной вентиляции в расчете мощности отопительной системы необходимо учитывать затраты тепла на нагрев инфильnрующегося наружного воздуха.
Требования российских норм предполагают учитывать эти затраты из расчета нагрева до комнатной температуры 3 м3/ч воздуха на 1 м2 площади помещений. Расчет количества тепла для его нагрева производится по следующей формуле: Qинф = 0,28*L*ρн*св*(tв – tн), (Вт/м2),
где L – удельный расход приточного воздуха, м3/ч; св – удельная теплоемкость воздуха, равная 1 кДж/(кг⋅°С); ρн – плотность наружного воздуха, кг/м3; tв и tн – расчетные температуры воздуха в помещении и наружного воздуха, в холодный период года, °С.
Результаты расчетов сведены в табл. 4.
Добавляя затраты тепла на нагрев инфильтрующегося воздуха, учтенные в нормативном объеме, к теплопотерям через ограждающие конструкции, получим данные общей удельной теплопотребности (табл. 5).
Как видно из табл. 5, при учете нормативных затрат тепла на нагрев поступающего с улицы воздуха, возможности напольного отопления по самостоятельному обогреву зданий несколько сузились, причем именно в зонах с ГСОП 2000-4000.
Однако и здесь всё не так однозначно, ведь при реальном проектировании можно учесть и следующие факторы:
Ограждающие конструкции зданий должны иметь приведенное сопротивление теплопередаче не ниже значений, изложенных в СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» в зависимости от градусо-суток отопительного периода (ГСОП) – рис.1.
Примерное территориальное расположение зон ГСОП показано на рис. 2, который построен на основании табличных СНиП 23-01-99* «Строительная климатология».
Используя значения требуемых сопротивлений теплопередаче, можно определить необходимые общие приведенные коэффициенты теплопередачи для каждого типа ограждающей конструкции (табл. 1).
Определяющим фактором при оценке предельных значений удельного теплового потока от элементов системы панельного отопления является максимально допустимая температура поверхности. В соответствии со СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование» (п. 6.5.12) средняя температура поверхности пола в зонах постоянного пребывания людей не должна превышать 26 °С; в зонах временного пребывания – 31°С. Максимальная температура поверхности пола по оси нагревательного элемента не должна быть выше 35 °С. Максимально допустимая температура поверхности паркетных полов составляет 27 °С (СП 41-102-98, п.3.9).
Для определения максимального удельного теплового потока от напольного отопления можно использовать формулу, рекомендованную европейским стандартом DIN EN 4725-3 для интервала температур внутреннего воздуха от 18 до 25 °С: q = 8,92*(t пола – t воздуха)^1,1, (Вт/м2).
Среднюю температуру пола в основной зоне помещения примем 26 °С, а в краевых (вдоль наружных стен) зонах шириной 0,75 м – 31 °С. Возможности напольного отопления для жилых помещений с температурой внутреннего воздуха 20 °С при этих условиях показаны в табл. 3.
Сравнивая данные табл. 2 с реальными характеристиками напольного отопления (см. табл. 3), можно утверждать, что во всех рассмотренных случаях «теплый пол» способен возместить теплопотери через ограждающие конструкции в российских климатических условиях при соблюдении нормативных требований по тепловой защите.
Анализ полученных данных показывает еще один очень интересный и, на первый взгляд, парадоксальный факт: с увеличением показателя ГСОП возможности напольного отопления возрастают. Это связано с тем, что в нормах принята такая зависимость требуемого сопротивления теплопередаче Rтр от ГСОП (рис. 1), которая «сглаживает» в экономически целесообразных пределах дисбаланс между годовым теплопотреблением в районах с мягким и суровым климатом.
Однако, кроме теплопотерь через ограждающие конструкции, при отсутствии принудительной вентиляции в расчете мощности отопительной системы необходимо учитывать затраты тепла на нагрев инфильnрующегося наружного воздуха.
Требования российских норм предполагают учитывать эти затраты из расчета нагрева до комнатной температуры 3 м3/ч воздуха на 1 м2 площади помещений. Расчет количества тепла для его нагрева производится по следующей формуле: Qинф = 0,28*L*ρн*св*(tв – tн), (Вт/м2),
где L – удельный расход приточного воздуха, м3/ч; св – удельная теплоемкость воздуха, равная 1 кДж/(кг⋅°С); ρн – плотность наружного воздуха, кг/м3; tв и tн – расчетные температуры воздуха в помещении и наружного воздуха, в холодный период года, °С.
Результаты расчетов сведены в табл. 4.
Добавляя затраты тепла на нагрев инфильтрующегося воздуха, учтенные в нормативном объеме, к теплопотерям через ограждающие конструкции, получим данные общей удельной теплопотребности (табл. 5).
Как видно из табл. 5, при учете нормативных затрат тепла на нагрев поступающего с улицы воздуха, возможности напольного отопления по самостоятельному обогреву зданий несколько сузились, причем именно в зонах с ГСОП 2000-4000.
Однако и здесь всё не так однозначно, ведь при реальном проектировании можно учесть и следующие факторы:
- при напольном отоплении температуру внутреннего воздуха в помещении можно принять на 1,5–2 °С ниже, чем при радиаторном отоплении. При этом результирующая (ощущаемая) температура для человека не изменится, то есть уровень комфортности останется прежним;
- сам человек тоже является источником тепла, развивая даже в состоянии покоя «тепловую мощность» в 80–100 Вт (в зависимости от массы тела), что добавляет к теплопоступлениям в 5–8 Вт/м2 с человека;
- для нормального дыхания человеку нужно всего 1,5 м3 воздуха в час, а не 3 м3/м2 (60 м3 для помещения площадью 20 м2), как предусмотрено нормами по инфильтрации;
- в дополнение к «теплому полу» можно использовать фрагменты «настенного» отопления, тем более что строительными нормами допускается повышение средней температуры поверхности стены на уровне 1 м от пола до 95 °С;
- в конце концов, пять суток в году, при которых, по статистическим данным, наблюдается расчетная зимняя температура, можно либо поступиться проветриванием, либо использовать какой-либо дополнительный источник тепла (например, тепловентилятор). Тем более что при превышении расчетной температуры радиаторное отопление тоже не справится с возмещением теплопотребности.
Поделиться: