21 Сентября 2010

Монтаж водяного теплого пола - исходные предпосылки

Принцип тепловой модуляции MULTIBETON (или МВ-модуляции) основан на ряде экспериментов, проведенных специалистами компании в целях изучения влияния различных методов монтажа водяного теплого пола и способов обогрева на распределение температуры воздуха в помещении. В исследовательском центре MULTIBETON для изучения этих процессов был построен макет специальной тестовой комнаты внутри изолированной термокамеры. Таким образом, задавая определенную температуру в камере (например, с помощью мощных кондиционеров), можно было имитировать изменение «наружных» атмосферных условий. В нашем случае внешними (охлаждаемыми) являлись одна стена с окном и потолок (крыша), а остальные стены и пол считались внутренними. Под полом располагалась система обогрева водяным теплым полом MULTIBETON, причем схема расположения трубы (конфигурация и шаг укладки) могла меняться. Многочисленные температурные датчики были расположены равномерно по всему объему помещения.

                                         Рис. 1                                                                                                       Рис. 2

Первоначально температура воздуха на уровне человеческой головы везде внутри комнаты поддерживалась постоянной и составляла 20°С, что, как известно, является для человека наиболее комфортным (рис.1). Затем температуру снаружи понизили до -10°С и в течение трех часов поддерживали такой режим охлаждения. По истечении этого времени были произведены замеры температуры, представленные на рис. 2. Можно видеть, что температура воздуха в комнате (верхняя кривая) минимальна возле окна у наружной стены и составляет 10°С, плавно повышаясь до 18°С у противоположной – внутренней стены. Температура пола (нижняя кривая) меняется не столь заметно: от 12°С у наружной до 18°С у внутренней и тем не менее теплопотери, которые условно можно характеризовать площадью, ограниченной «идеальным» и «реальным» распределением температур, весьма значительны. Для компенсации этих теплопотерь, в простейшем случае, график распределения теплоподачи (например, от пола) в помещении должен представлять из себя зеркальное отображение распределения теплопотерь (рис. 3).

                                         Рис. 3                                                                                                       Рис. 4

Способы укладки трубы при монтаже водяного теплого пола

В соответствии с этим была произведена укладка трубы теплого пола двумя способами: так называемой «змейкой» (или «меандром»), когда витки трубы укладываются параллельно и «улиткой», когда труба укладывается спиралью. Схематически эти два вида укладки показаны, соответственно, на рис.3 и рис.4 (под полом), а также рис.5 и рис. 7 (вид сверху). В обоих случаях труба, конечно, цельная, без соединений, но различие состоит в том, что «змейка» укладывается в нагретом состоянии (при температуре теплоносителя около 80°С) для обеспечения нужных радиусов изгиба и компенсации эффекта «молекулярной усталости», при котором уложенная холодной укладкой труба «не запоминает» форму и при подаче горячего теплоносителя стремится деформироваться (распрямление, скручивание) и выскочить из креплений либо разорвать их. Следует особо отметить, что в случае «змейки» укладка производилась с наименьшим шагом и максимальной температурой подачи под окном с постепенным увеличением шага по мере удаления от окна. При этом температура воздуха в помещении уменьшается как за счет теплопотерь, так и за счет охлаждения воды в трубе.

                                         Рис. 5                                                                                                       Рис. 6

Замеры температуры воды в трубе (рис. 5 и рис. 7) показали, что при температуре подачи 40°С температура воды на выходе системы (перед тем, как она поступает обратно в котел и снова нагревается) в обоих случаях примерно одинакова (порядка 30°С). В то же время распределение температуры в комнате в случае укладки «улиткой» весьма далеко от равномерного (красная кривая на рис. 4 вверху), поскольку при этом чередуются участки большего и меньшего нагрева, как показано на рис. 6. Это приводит к недостаточной теплоподаче у окна (внешняя стена) и избыточной теплоподаче у внутренней стены, что иллюстрируется графиками компенсации теплопотерь, показанными в нижней части рисунков 4 и 6. В частности, из рис. 6 видно, что теплоподача компенсирует теплопотери только в центре комнаты, где графики совпадают и образуется действительно комфортная зона пребывания (зеленым заштрихованы зоны недогрева, красным - перегрева). Возникающие при этом конвективные потоки приводят к тому, что человек ощущает температуру в комнате как более низкую. Другими словами, требуется увеличение температуры на 1-2°С для сохранения ощущения комфорта (между тем не следует забывать, что уменьшение температуры в помещении на 1°С ведет к экономии энергоресурсов на 6%).

Принцип тепловой модуляции MULTIBETON

Помимо перегрева у внутренней стены и недогрева у внешней, мы, в случае укладки «улиткой», имеем перепады температур до 10°С на сравнительно небольших участках пола (сравнимых, например, со ступней человека), что конечно также не способствует комфорту пребывания в таком помещении. Уплотнение «улитки» под окном и разрежение с противоположной стороны (рис. 7) или применение различных комбинаций из нескольких контуров нагрева (например, как на рис. 8), очевидно, также ничего не меняет либо ведет к резкому увеличению расхода трубы.

                                         Рис. 7                                                                                                       Рис. 8

Таким образом, налицо явное преимущество способа монтажа трубы водяного теплого пола, предложенного специалистами компании MULTIBETON. Этот способ получил название «монтаж по принципу тепловой модуляции» (или просто «МВ-модуляция»). Вкратце этот принцип формулируется как параллельная укладка трубы с переменным, но строго рассчитанным шагом, при которой тепло в помещении подается именно туда, куда необходимо, с целью избежания ненужного перерасхода тепловой энергии или обогрева лишних элементов конструкции (например, потолка), а также максимальной экономии нагревательной трубы.

Перевод основных терминов:

Außentemperatur - внешняя температура, Raumtemperatur - температура комнаты, Fußbodentemperatur - температура пола, Wärmeverlust – теплопотери, Wärmedeckung – теплоподача, tatsächliche Raumtemperatur - фактическая комнатная температура, gewünschte Raumtemperatur - желаемая комнатная температура