Уважаемые форумчане нужна помощь в Инженерном расчете.

Предыстория:

Возник вопрос по устройству в еще непостроенном доме, теплых полов. Тему открывал ранее. http://forum.abok.ru/index.php?showtopic=46257

После изучения вопроса, пришел к выводу, что заранее настроенная система не есть гут в плане удобства, управления, и прочих бонусных плюшек. Очень желательна обратная связь сиречь блок управления. Изучение готовых устройств (кроме термо серво приводов) разочаровало, во первых дорого во вторых неудобно, и мало возможностей. Возникло желание спроектировать свою систему управления.
ТЗ вышло таким.

1. Система должна быть недорогой.
Исходя из этого были сформированны подпункты
1.а. Только один универсальный настенный котел с коаксиальным дымоходом.
1.б. отсутствие дополнительных устройств (доп насоса, трехходовых клапанов, с управлением и.т.д., поскольку все есть в котле)
2. Каждая комната должна обладать полной независимостью по отоплению.
3. Для каждой комнаты температура задается индивидуально, как пола так и воздуха
4. безрегулировочная работа в межсезонье, переход от греющих полов, к подогретым.
5. Возможность поддержания температуры консервации для зимы +5+10 С,
6.
6. и.т.д. "плюшек" на самом деле много.

Собственно электроника управления, для меня не представляет никаких проблем, это мое профильное образование. По этому все вопросы связанные с датчиками управлением контурами, управлением котла уже решены, остался последний:

дискретное регулирование подразумевает что достаточно частой ситуацией будет случай когда котел должен работать на один контур. Мощность которую вырабатывает котел составляет 9,5-23 для котлов mora 6-23 кВТ мощность снимаемая с одной петли в среднем 700-1,5 Квт что однозначно меньше чем мощность котла. Но такая мощность это мощность снимаемая воздухом с поверхности пола. сама ж труба лежит в бетонной стяжке которая снимает тепло с трубы эффективнее воздуха.

Вот и возник вопрос ?

Надо рассчитать минимальную длину петли уложенную в стяжку по бетонному перекрытию или в стяжку по утеплителю, при которой котел будет работать непрерывно до прогрева стяжки до 26 С.
А с этим у меня проблемы.
Если откинуть коэффициенты теплоотдачи(приняв альфу в 6000) оставив только теплопередачу то грубо расчет у меня вышел такой.

но расчет какой то слишком приближенный, альфу взял для сильно турбулентного потока фактически не влияет.
распостронение тепла посчитано только для "бетонной" трубы а стяжка не куглая а прямоугольная то есть расчет только до момента прогрева над осями труб, а что дальше ? , совершенно не учел теплотдачу воздуху , возможно что то еще поскольку в теплофизике не силен совсем.

Вопрос спецам, есть ли ошибки и что еще надо учесть. для расчета минимальной длины петли.

1.а. Только один универсальный настенный котел с коаксиальным дымоходом.
Неполучится:
- температура воды, подаваемая в контур пола максимум 55*С очень редко используется - слишком большие напряжения в бетоне. Обычно температура 50/40*С и 45/35*С и ниже.
- Котлы обычного исполнения на выходе имеют минимальную температуру 60*С потому что возвращать в обычный газовый котел обратку ниже 55*С нельзя - начинается конденсация. Значит нужен конденсатный котёл из нерж. стали или система поднятия температуры обратки.
- для каждой комнаты температуру регулировать можно только комнатными термостатами. Вследствие большой тепловой инерции полов управление будет постоянно запаздывать. Но зато можно термостатом задавать любую температуру и для консервации тоже.
- для того, чтобы котёл не "дёргался" на малых нагрузках надо иметь котёл с глубокой модуляцией горелки - такие как у Виссманн - сферы
или буферную ёмкость (можно использовать бойлер или аккумуляционный бак)

Я рекомендую клиентам смешанную систему - радиаторы-конвекторы с термостатами и тёплые полы в зонах повышенного комфорта. Основную нагрузку несут радиаторы-конвекторы имеющие быструю реакцию на изменение температуры помещения, а тёплые полы - постоянной температуры.....

Вы для себя должны решить, что хотите: дёшево или хорошо.....

Ну я не знаю у меня самого весит Baxi eco3 compact он не конденсатный, У него есть режим ТП. Я ради интереса переводил его в этот режим, температуру выставлял 40 градусов на подаче. Работает, температура подачи реально 40. по паспорту в этом режиме от 30 до 45.
Цена вопроса 30 т.р.

Возможно он может работать в таком режиме как раз из за коаксиала, вентилятор то воздух гоняет хорошо, вот и конденсат наружу выносит, Кстати на мой запрос в бакси сказали что такое использование в режиме ТП возможно, и ничем не отличается от радиаторного.

По-видимому или теплообменник покрыт алюминием, или есть внутренний контур повышения температуры до 55*С
Ну тогда прооверьте гидравлику, в каждую комнату термостат и на каждый контур термоэлектро привод на коллекторе ТП.
Буфер, как стабилизатор работы котла на малой нагрузке, совсем не помешает

Простая программка для расчёта ТП, правда на англ

вот именно это я и хочу рассчитать, стяжка как буфер.

ну а привод и по два датчика на комнату само собой.

P.S. за программу спасибо, но она ничем по сути не отличается от danfoss, herz, и.т.д. они все считают установившуюся систему, а мне нужен переходной процесс.

Стяжка не буфер. Стяжку не прогоните через котёл.......
Буфер - это ёмкость в которой находится оперативный запас воды.
Никакие расчёты не дадут истинной картины теплообмена - все расчёты приблизительные и не учитываются многие переменные факторы. Поэтому закладывается запас, чтобы покрыть недостачу....а избыток снимается местными регуляторами.....
А переходные процессы, т.е. разогрев и остывание стяжки, тепоотдача полов в разных помещениях имеет неопределённое решение
можно смоделировать, но надо иметь симуляционные программы. Не встречал моделирования процессов в тёплых полах.....В турбинах-да!

Уважаемый JOTA, Вы не могли бы объяснить подробнее...
С УВ.

Не понял что объяснять....
Что обычный котёл боится низкой обратки, или для чего конденсатный котёл при низкой обратке?
Вы уж сформулируйте определённый вопрос, а не вообще....в размере книги....

Бог с ними, с подпунктами. А вот метод достижения цели похож на "мысленный эксперимент". Это про "расчёт петли" таким макаром - как авантюра. Дерзайте - мысли подтверждает (и направляет) опыт. Переделаете раз пять и все дела. Заработает "теплый пол" - куда ему деться!


По ходу движения теплоноситель постоянно охлаждается, меняется его перепад, а значит и теплосъём с трубы. Первые метры имеет перепад примерно равный tнач (Ваще q=260), а последние примерно tкон (Ваще q возможно будет = всего 60 ватт).

Ваши Тж и Тв нестабильные по длине параметры. И откуда родится принятое в расчёт Q? Хватит ли площади пола комнаты для укладки Вашей петли?

По жизни дома в любую секунду всегда будет баланс тепла - котёл обязан выдать ровно столько сколько пол сможет взять. А взять он обязано ровно столько, сколько дом потеряет. Ваша "автоматика" должна управлять конструкцией, способной иметь некий "диапазон от и до.

Только часть тепла от трубы (Ваще q=260) идет в помещением, а часть на прогрев окружающих конструкций до установления (и поддержания) стационарного режима.

И надо бы Вам прикинуть температуру на поверхности пола по оси трубы от её начала до конца, а от этого исходить с возможной температурой от котла (и обратно). Возможно без "узла смешения" на ТП не обойтись по двум причинам - возможности котла и температура на поверхности пола.

Дорогу осилит идущий.

Именно, по поводу, низкой обратки...
СПС

Я не буду пересказывать учебники по теплоэнергетике....Надо было поискать в интернете.... и по форуму тоже
http://forum.abok.ru/lofiversion/index.php/t59216.html
Об этом пишут на всех сайтах производителей котлов....

JOTA, Спасибо!

Кхе-кхе... Но позвольте... При всём уважении,
появляется вопрос....
У неконденсационного чугунного напольного котла Wolf CHK с дутьевой горелкой, рабочие температуры подачи начинаются от 38гр, при работе с соляркой. При работе с газовой горелкой, минимальная т-ра на несколько градусов выше. Модуляции на этих горелках нет. Показания берутся от датчика, смонтированного в ВЕРХНЕЙ части котла. В случае запуска котла при т-ре ниже 38(в районе расположения датчика), нет циркуляции через котёл. Но как только будет достигнуто 38гр., включается циркуляция. При погодной компенсации и температурах наружного воздуха - около ноля, в некоторых системах происходит работа (старт-стоп) 38+5....10гр. Даже при выключении горелки, до 55-ти - далеко ещё. Конденсата нет. В паспорте такая работа допускается.
Если взять неконденсационный настенный котёл Vaillant с простым (с виду) первичным теплообменником, и модулируемой атмосферной горелкой, то там похожая картина.

Кто прав? Теплотехника или конструкторы тепловых аппаратов (иль даже агрегатов (не говоря уже о системах))? Ведь кто-то из них не прав.

ПэСэ: А на форумах и в разных статьях... Да. Постоянно видна такая информация:
1) Точка росы = прим.55гр
1.1) И ПОТОМУ, обратку занижать - НИ НИ!!!

2 ПэСэ: Есть ИМХО, что между поверхностью теплоносителя и рабочими газами, постоянно что-то оказывается (то чугун, то группы пластин различной плотности и протяжённости).

3 ПэСэ: Скорее всего - права фундаментальная теплотехника.

Есть котлы, в которых конструктивно заложена внутренняя циркуляция. Там внутри котла обратка смешивается с подачей и температура повышается. Бывает принудительное смешение с прицепленным на задней стенке насосом и естественное, за счёт большого объёма и специальных направляющих для внутренних конвективных потоков (Виссманн). Такие котлы могут работать на пониженных температурах. Но об этом должно быть ясно и недвусмысленно указано в пасспорте котла

Это понятно.

Вот в технических характериках настенного газового котла Про-терм Тигр есть строка:
"Диапазон температур . . . . . . . . . . . . . . . .[°C] . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 – 85 (из раздела - система отопления(нагревательная вода))"
Тигр - это котёл без лишних технических вывихов.

Берём котёл Мора Титан:
"Котёл регулируется таким образом. чтобы температура отопительной воды в системе была 7-77гр" (паспорт котла, стр.8) Фокус в том, что господа чехи вляп... применили в котле теплообменник от обычной газовой колонки...

Берём инструкцию по (даже) монтажу, для напольного атмосферного чугунного Vaillant AtmoCRAFT:
Таблица диагностики, строка d-71 (максимальная температура подачи для режима отопления/ 40...85гр/заводская уставка 75гр)
Теплообменник у этого котла - стандартнее некуда

И т.д.

Про Виссманн ничего сказать не могу, там что не экземляр - так сразу модификация (зап.частей не напасёшься ( техника, шагающая нога в но- гу со временем )).

Вопщем, перед экскурсами в учебники по теплотехнике, очень даже важно (для себя считаю) посмотреть паспорта по применяемому оборудованию.ИМХО

Пример:
надо повесить котёл
Варианты действий:
Вариант-1) Взять из упаковки котла установочный шаблон, взять соответствующий для данного места крепёж. Установить котёл. (в монтаже - реально, в проекте - хоть и виртуально, но тоже реально)
Вариант-2) Открыть учебник по сапромату... ... ...

Вы сами задаёте вопросы и сами отвечаете....
Собеседник Вам не обязателен....

Так вот, любезный ЁЖик, слово сапромат - пишется через О

С уважением, ЁЖик.

Почитал, подумал и надумал следующее...
Господин JOTA,не подумайте, что я Вас хочу упрекнуть, на самом деле,я всегда с интересом читаю
Ваши посты, но было бы последовательно ,с Вашей стороны, объяснить ЕЖИКУ и др., где в об-
суждаемом вопросе "зарыта собака"...Мне представляются его/ЕЖИКА/ посты ,как завуалированные
вопросы К Вам и др. специалистам.
Кого нам, зачастую, начинающим,слушать-Вас или производителей???
С Ув.

Я не претендую на истину. Я высказываю своё мнение.
Слушайте кого хотите: Вы в свободной для слушанья стране!
А Йожык как и Минздрав - предупреждает!

Но Вы ведь уверены в своем мнении?!
Поделитесь с неуверенными...
С Ув.

Поимейте своё....

Слушал бы Jota. Он знает - что говорит. Лепил бы чегонить своё, слушал бы людей и, по ходу пьесы, потихоньку, наживал бы своё мнение.

Слу(ы)шанье людей + своя работа = учёба = НАВЫК

Ежа, тоже слушал. Бы.

Но - реже. Намного реже ...

Пэ.Сэ.: (реклама)


Хоть и не ЕЖу, но всётки:
Нет, ЁЖику не надо объяснять. Этих собак много. И места их зарытий известны.
Дело времени...

в результате вышеизложенного словоблудия, хотелось бы понять\увидеть гидравлическую схему планируемой системы напольного отопления с учетом пожеланий изложенных в "пунктах" заказчика/проектировщика

Ты короче котлу делай петлю реальную без сопротивления чтобы работал , а тот неё (от Петли)ещё петель сколько надо тебе с прижимными , но из расчёта не более Ф20 на 80 метров вн. диаметра без учёта приборов теплоотдачи, а далее по месту где какая жара нужна или краны.

Коллега!
Щють - щють - поразборчивей... можно ?
А то вон - народ на словоблудие жалуется (иль на блудословие)... конкретики требуеть!

Вот вы тут все словоблудите, как метко выразился один из коллег, а не заметили, что аффтар может получить Нобелевскую премию по результатам своих научных изысканий. В его техническом задании есть интересный пункт:
3. Для каждой комнаты температура задается индивидуально, как пола так и воздуха
И все это при помощи только теплого пола (тепловыделяющего элемента) и котла (источника тепла) без всяких там штучек-дрючек, удорожающих систему!
Значить, можно задать температуру пола 28 гр, чтобы ногам было тепло, а температуру воздуха 22 гр, чтобы не жарко было! Или наоборот, полы 22 гр, а температуру воздуха 24 гр, и все это только благодаря петлям теплого пола!

Я бы предложил аффтару этим не ограничиваться, а замахнуться на Вильяма, э-э-э нашего Шекспира! И сделать все это вообще только при помощи одной петли теплого пола. У нас сразу убирается за ненадобностью коллектор, и система упрощается и дешевеет.

Не сочтите за грубость, Автор, но, по-моему, Вы совсем не рубите в том, что пытаетесь сделать.
Вы не до конца понимаете стационарный процесс, а замахиваетесь на нестационарный.
Не буду писать всего, отмечу только основные косяки:


1. В своей так называемой модели вы, как сами признаете, совершенно не учли коэффициент теплоотдачи от поверхности пола к воздуху. Между тем, это главный процесс в Вашей схеме передачи тепла.
Почему главный?
Потому что в теплообмене весь процесс определяет тот коэффициент теплоотдачи, который меньше других.
Извините за избитую аналогию: скорость всей эскадры кораблей определяет самый медленный корабль.
Можно по другому: если Вы выносите мебель и наняли шестерых человек сносящих мебель из квартиры на первый этаж и только одного человека, грузящего мебель с первого этажа в кузов машины, то весь процесс погрузки будет по скорости определяться этим одним челом, а не теми щестью.

Так вот у Вас процесс передачи тепла от воды к трубе это где-то в районе 6000-8000 Вт/м2*К, передача тепла в по стяжке находится в похожем (но конечно меньшем) диапазоне, а вот передача воздуху это коэффициент теплоотдачи равный 8-10 Вт/м2*К.
Т.е теплобмен от пола к воздуху в 600-800 раз хреновее (тяжелее, менее интенсивно) происходит, чем теплообмен от воды к трубе, который Вы учли в своей схеме.

Выкинув этот теплообмен из схемы своей, вы фактически «выплеснули ребенка с водами».

Весь фокус стационарного теплообмена Вашей задачи – это определение этого коэффициента альфа2 от пола к воздуху.

Скажу больше! Можете поиграться числами, задав коэффициент альфа2 как я указал в районе 10 Вт/м2*К и просчитать задачу при очень разных альфа1.
Ну например в первом варианте вода плохо течет и альфа1=1000 Вт/м2*К, а во втором, альфа1=10000 Вт/м2*к – вода течет очень быстро.

Я думаю, подсчитав коэффициент теплопередачи, Вы увидите, что его значение при таком сильном, казалось бы изменении одного из параметров, почти не поменяется.
Коэффициент теплопередачи всегда меньше меньшего и зависит сильнее всего от самого малого альфа.

Другими словами Вы можете вообще воду и альфа2 из задачи выкинуть, считать, что тепло переносится с бесконечно большой интенсивностью и альфа2 равен бесконечности, и не сильно наврете!

2. Теперь о прогреве стяжки, а ведь именно в этом Ваша задача, т.к. стяжка буде менять свою температуру под действием внешнего фактора: подача греющей воды от котла, которая планомерно прогревает стяжку и, возможно, работа Вашей системы управления.
Основная здесь сложность получить температурные поля в зависимости от времени. Прогрев (время прогрева) -разные темп. поля.
В стационарной задаче поле одно (формулу Вы сами писали), а здесь то их до фига в зависмости от момента времени.
Это задача нестационарного теплообмена. Решается она с помощью мощного математического аппарата – проще говоря рядов Фурье. Задача очень непростая, решается на ЭВМ. Параметр, описывающий эту задачу, носит название ЧИСЛО БИО. Можете забить в поисковике, ради прикола.

В зависимости от значения числа БИО теория этого вопроса позволяет испытателю брать в расчет не все, а определенное количество членов ряда Фурье; ведь вообще-то в ряду Фурье членов-слагаемых бесконечно много.
Более мене точно задача может быть решена в двух случаях (БИО стремится к бесконечности – это точно не наш случай, соответствует больше опусканию раскаленной чушки металла в воду) и вариант БИО стремится к нулю – более близкий к нам вариант.

После проведения всех этих изысканий Вы придете к неутешительному выводу, что частота налагаемых внешних воздействий (частота круцчения ручки теромстата), много выше, чем частота изменения температурного поля в стяжке. Другими словами вы повернет ручку второй раз, а поля еще и первый раз не полностью отыграют. Одна задача наложится на другую, два ряда Фурье сложатся и задача вообще стане нереашемой.

Поэтому теплыми полами регулировать температурный режим неверно. Слишком полы и стяжка инернтны. Нужны более быстрые воздействия – например радиаторы.

Вот пожалуй вкратце, моя мысль по вашей задаче.