Тепловая модуляция MULTIBETON

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 тепловых 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.

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).

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.

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.

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