Меню

Коэффициент теплоусвоения стяжки цементной



Теплопроводность полусухой машинной стяжки при устройстве водяного тёплого пола

Перепечатка статей, равно как и их отдельных частей, запрещена. Мы хотим оставить за собой право на эксклюзивное размещение данного материала на нашем сайте . Здесь мы делимся знаниями и опытом, наработанными нашей командой за годы работы в сфере проектирования и монтажа инженерных систем.

Введение
Фактические данные по теплопроводности традиционных бетонных, цементно-песчаных и полусухих стяжек для пола
Что дают нам эти цифры?
На сколько потребуется увеличить температуру воды в трубах тёплого пола при применении различных видов стяжек?
Что это значит?
Выводы

Введение наверх

Полусухая машинная стяжка пола прочно заняла свои позиции в индивидуальном (коттеджи) и массовом (многоэтажные здания) строительстве. У неё есть масса достоинств: скорость монтажа, практически идеально ровная поверхность, минимальный риск образования трещин и т.п. Но, как и у всего в этом мире, у неё есть и недостатки по сравнению с традиционной бетонной или мокрой стяжкой пола: пониженная плотность и прочность. Пониженная по сравнению с тяжёлым бетоном и традиционным цементно-песчаным раствором плотность означает и пониженную теплопроводность. Думающие и глубоко копающие человеки вполне логично поднимают вопросы, связанные именно с теплопроводностью стяжки, в которой будут расположены трубы тёплого пола:

  • Подходит ли полусухая стяжка для водяного тёплого пола?
  • Какова точная величина теплопроводности полусухой машинной стяжки пола?
  • На сколько она отличается от теплопроводности традиционной стяжки?
  • Не скажется ли это негативно на работе отопления тёплым полом?
  • Не приведет ли это к увеличению затрат на эксплуатацию здания? и т.п.

На эти и некоторые другие вопросы мы постараемся ответить в этой статье.

Фактические данные по теплопроводности традиционных бетонных, цементно-песчаных и полусухих стяжек для пола наверх

Давайте начнем с точных цифр. Согласно данным из Строительная теплотехника:

  • Коэффициент теплопроводности бетона плотностью на гравии или щебне из природного камня составляет около ;
  • Коэффициент Теплопроводности цементно-песчаного раствора плотностью составляет около .

Конечно, нужно понимать, что эти цифры очень сильно зависят от качества приготовления и укладки смеси, ее влажности и т.п., но дают нам вполне хороший ориентир.

Что касается теплопроводности полусухого раствора, то таких данных в этом СНБ нет, ибо военная тайна никто не знает и никому не нужно. Однако, существует интересный документ: „Исследование теплопроводности полусухой несвязанной цементно-песчаной стяжки. Техническое заключение“. Данное исследование было выполнено аж в Институте и имеет много подписей, и даже печать с кочаном капусты орлом. Согласно результатам данного исследования, теплопроводность коэффициент теплопроводности) образцов полусухой стяжки плотностью около составляет около

Таблица с результатами испытаний образцов полусухой стяжки.

Т.о., используя методы манипулирования массовым сознанием округления, для удобства будем считать, что:

  • Теплопроводность (коэффициент) стяжки из бетона составляет
  • Теплопроводность стяжки из цементно-песчаного раствора составляет
  • Теплопроводность полусухой стяжки составляет

Что дают нам эти цифры? наверх

Немного начитанный и подозрительный человек тут же скажет: «ВОТ! Вот тут нас и нахлобучивают! Это ж какие потери и убытки…». И будет прав лишь в том, что действительно, теплопроводность полусухой машинной стяжки пола в 2 раза меньше теплопроводности обычной стяжки и в целых 4 раза меньше бетонной. Но что это означает на практике? А с этим уже немного сложнее, чем просто разделить 8 или даже 16 на 4.

Из данного примера следует, что коэффициент теплопроводности фрагмента кладки стены из керамического пустотелого кирпича составляет

Читайте также:  Пропорции песчанно цементной смеси

Коэффициент теплопроводности материала численно равен величине теплового потока в ваттах, который, проходя через слой данного материала толщиной в 1 метр, вызывает падение температуры на этом расстоянии в 1 градус Кельвина. Т.е., чем больше теплопроводность материала, тем больший тепловой поток способен пропустить через себя слой данного материала при заданном на его границах перепаде температур.

Теперь вернемся к нашему конкретному случаю со стяжкой. Чем меньше коэффициент теплопроводности стяжки, тем больший перепад температур необходим между греющими трубами (средней температурой в подаче и обратке тёплого пола) и температурой поверхности пола для передачи одинакового количества тепловой энергии в данное помещение. Больший перепад температур в этом случае не означает автоматически увеличения требуемой энергии, мощности или денег на содержание дома. Путать температуру и энергию = путать мокрое с синим.

На сколько потребуется увеличить температуру воды в трубах тёплого пола при применении различных видов стяжек? наверх

Давайте возьмем конкретный типичный пример из жизни и рассчитаем все интересующие нас величины. Предположим, что у нас есть помещение с температурой воздуха в и удельными теплопотерями в . Для данных параметров температура поверхности стяжки будет составлять 26°С (помним заветную цифру в 11 Вт/°С). Сделаем три разных варианта стяжки одинаковой толщины над трубами тёплого пола, но выполненных из различных материалов: бетона, цементно-песочного раствора (ЦПР ) и полусухого раствора (ПСР ). Толщину утепления под трубами тёплого пола примем одинаковой для всех трех вариантов Температура воздуха в помещении этажом ниже также одинакова для всех вариантов и составляет +10°С. Вариант со стяжкой толщиной 50 мм над трубами тёплого пола примерно соответствует случаю с чистовым напольным покрытием в виде керамической плитки, уложенной на клей по стяжке общей толщиной

Имея требуемую величину теплового потока вверх, толщину материалов и их коэффициенты теплопроводности, вычислим падение температуры на стенке трубы тёплого пола и в толще стяжки при прохождении через них потока тепла. Падение температуры составит: 3,3K для бетонной стяжки, 5,0K для стяжки из ЦПР и 8,0K для полусухой машинной стяжки пола (для всех трёх случаев падение температуры собственно на стенке самой трубы тёплого пола составит порядка 1,5K). Разные падения температуры в толще стяжек приводят к тому, что для поддержания заданного теплового потока от труб тёплого пола необходимо соответственно изменять температуру подачи в тёплые полы. Так, для случая с бетонной стяжкой температура подачи составит около 35°С (на 5°С выше средней температуры теплоносителя), для стяжки из ЦПР — 36°С, а для полусухой машинной стяжки пола — 39°С. Т.е. для компенсации повышенного сопротивления теплопередачи стяжки потребуется поднять температуру подачи в тёплый пол на

Что это значит? наверх

Увеличение температуры подачи на несколько градусов при применении полусухой машинной стяжки для водяного тёплого пола не представляет в большинстве случаев никакой проблемы до тех пор, пока расчетная температура подачи в тёплый пол не приближается к верхнему допустимому пределу в . Но такие высокие температуры подачи могут требоваться лишь в следующих случаях:

  1. Помещение имеет высокие удельные теплопотери — порядка и выше.
  2. Используется большой шаг укладки трубы тёплого пола — порядка и более.
  3. Чистовые покрытия полов имеют высокое сопротивление теплопередаче (ламинат на подложке, толстый ковролин и т.п.), а стяжка имеет толщину больше обычных значений в 40 мм над трубой.
Читайте также:  Цементная смесь для плитки водостойкая

Рассчитаем для примера падение температуры для подобного случая. Стяжка над трубой тёплого пола имеет толщину (общая толщина тепловой поток вверх — температура воздуха в помещении 20°С, температура поверхности пола 27°С, чистовое покрытие пола — ламинат на подложке

До тех пор, пока температура подачи теплоносителя в тёплый пол не превышает никаких особых проблем для систем отопления на основе газовых настенных и напольных котлов, твердотопливных и электрических котлов не возникает. Даже при использовании газовых конденсационных котлов достаточно трудно оценить реальное снижение КПД котла от температуры подачи в 50°С по сравнению с 40°С (ведь все равно обратка тёплых полов будет иметь температуру порядка 45°С, что ниже точки росы продуктов сгорания природного газа).

Согласно некоторым источникам (см. рис. ниже), падение КПД конденсационного котла при повышении температуры обратного трубопровода с 35°С до 40°С (подача соответственно 45°С и 50°С) составит около Следует, однако, учитывать, что максимальная расчетная температура в подаче отопления будет необходима всего на несколько суток за весь период отопительного сезона.

Увеличение температуры подачи в тёплый пол приводит к увеличению потерь тепла вниз через строительные конструкции перекрытий и полов. Но в случае тёплого пола над эксплуатируемыми помещениями этажом ниже, эти потери тепла не будут бесполезными. В нашем первом расчете выше видно, что увеличение температуры подачи на 4K привело к росту удельных теплопотерь вниз с для бетона до для полусухой стяжки пола. Использование полусухой машинной стяжки для устройства водяного тёплого пола на площади приведет к увеличению теплопотерь вниз для всего дома на что является несущественным.

Увеличение требуемой температуры подачи в тёплый пол может представлять определенные неудобства при использовании отопления дома от твёрдотопливных котлов с буферными ёмкостями. При этом рабочий диапазон температур между полной зарядкой и разрядкой теплоаккумулятора будет снижаться при повышении температуры подачи в теплый пол. Например, при необходимости повышения температуры подачи в тёплый пол с 45°С до 50°С полезная ёмкость теплоаккумулятора с максимальной температурой загрузки в 85°С снизится на 15%. Это немного, но требует учета при планировании работы систем отопления от твердотопливных котлов.

Выводы наверх

Машинная полусухая стяжка пола — интересная технология, имеющая свои достоинства. Применение её при устройстве водяных тёплых полов, в целом, оправдано. Увеличение эксплуатационных затрат на отопление дома при должном подходе и правильном расчете тёплого пола даже за десяток отопительных сезонов может быть незначительным. Особенно аккуратно к планированию устройства отопления дома водяным теплым полом следует подходить в следующих случаях:

  1. Здания с высокими теплопотерями и большой толщиной стяжки пола, в которых, тем не менее, будут использованы финишные напольные покрытия с высоким сопротивлением теплопередаче типа ламината, ковролина, инженерной доски….
  2. Плохое утепление пола, особенно над проветриваемыми подпольями, проездами и т.п. (Но зачем же вообще строить такие дома?)
  3. Отопление дома тёплым полом от теплового насоса.
  4. Отопление дома тёплыми полами от твердотопливного котла с буферной емкостью.
  5. Заказчик-перфекционист.

Если вам необходимо осуществить проектирование и монтаж инженерных систем для вашего дома в Минске и Минском районе; вы хотите получить консультации и выполнить монтаж системы отопления, водоснабжения, канализации, вентиляции, встроенного пылесоса, выполнить электромонтажные работы; сделать необходимые расчеты и подобрать оборудование; либо вы столкнулись с трудностями при реализации ваших идей — мы будем рады вам помочь.

Читайте также:  Цементная плитка для пола ковры

Источник

5. Теплотехнический расчёт покрытия

Требуется определить сопротивление теплопередачи и толщину теплоизоляционного слоя совмещенного покрытия производственного здания для климатической зоны города Борисова. Конструктивное решение покрытия представлено на рисунке

1 – железобетон, δ=25мм; 2 — полиэтиленовая пленка, δ=0,16мм;

3 – полистиролбетон; 4 – цементно-песчаный раствор, δ=30мм;

5 – гидроизол (4 слоя), δ=6мм;

Рис. — Покрытие производственного здания

Несущая конструкция – железобетонная ребристая плита покрытия плотностью 2500 кг/м 3 , толщина полки – 25 мм, отношение высоты рёбер к расстоянию между гранями следующих рёбер – 0,3.

Пароизоляционный слой – полиэтиленовая плёнка толщиной 0,16 мм.

Теплоизоляционный слой – плиты полистиролбетонные теплоизоляционные плотностью 260 кг/м 3 .

Стяжка – из цементно-песчаного раствора толщиной 30 мм, плотностью 1800 кг/м 3 .

Гидроизоляционное покрытие – из 4 слоёв гидроизола общей толщиной 6 мм, плотностью 600 кг/м 3 .

Расчетная температура внутреннего воздуха tв=17 0 С, относительная влажность 55%.

Влажностный режим помещения согластно таблице 3 [1] – нормальный, условия эксплуатации ограждения – “Б”.

Расчетное значение коэффициентов теплопроводности λ и теплоусвоения S материалов определяем по таблице А1 [1] для условия эксплуатации ограждения – “Б”:

-железобетон =2,04 Вт/м 2 0 С

=19,7 Вт/м 2 0 С

-полистиролбетон =0,10 Вт/м 2 0 С

=1,56 Вт/м 2 0 С

-цементно-песчаный раствор =0,93 Вт/м 2 0 С

=11,09 Вт/м 2 0 С

-гидроизол =0,17 Вт/м 2 0 С

=3,53 Вт/м 2 0 С

Нормативное сопротивление для совмещенных покрытий согласно таблице 10 [1], равно 3,0 м 2 0 С/Вт.

Определяем термическое сопротивление каждого отдельного слоя конструкции по формуле (1):

, (1)

где — толщина слоя, м;

— коэффициент теплопроводности материала однослойной или теплоизоля-

ционного слоя многослойной ограждающей конструкции в условиях экс-

плуатации, принимаемый по таблице А1 [1], Вт/м×°С .

м 2 ×°С/Вт.

м 2 ×°С/Вт.

м 2 ×°С/Вт.

Термическое сопротивление утеплителя определяем по формуле(2):, (2)

где -коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей

конструкции, принимаемый по таблице 1 [1], Вт/м 2 ×°С;

— коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей кон-

струкции для зимних условий, принимаемый по таблице 2 [1], Вт/м 2 ×°С.

м 2 ×°С/Вт.

Термическими сопротивлениями пароизоляционного слоя и защитного слоя пренебрегаем из-за незначительной величины.

Определяем тепловую инерцию покрытия по формуле (3):

, (3)

где– термические сопротивления отдельных слоёв конструкции;

–расчётные коэффициенты теплоусвоения материала слоёв

конструкции в условиях эксплуатации согласно таблице 3,

принимаемые по таблице А1.

=0,012´19,7+5,763´1,56+0,032´11,09+0,035´3,53=9,71>7.

Согласно таблице 7 [1] для ограждающих конструкций с тепловой инерцией свыше 7,0 за расчетную зимнюю температуру наружного воздуха следует принимать среднюю температуру наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0.92, которая в соответствие с таблицей 6 [1] для г. Могилёвской области равна = –25°С.

Определяем расчётное сопротивление теплопередаче по формуле(4):

, (4)

где – коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности

ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху по

таблице 4 [1], = 1;

–расчетный перепад, между температурой внутреннего воздуха

и температурой внутренней поверхности ограждающей конст-

рукции принимаемый по таблице 8 [1], =4°С.

–расчётная температура внутреннего воздуха, принимаемая по

–расчётная температура наружного воздуха, принимаемая по

таблице 6 [1] в зависимости от полученной величины тепловой

инерции, определённой по формуле (3), °С.

м 2 ×°С/Вт.

Экономически целесообразное сопротивление теплопередачеданной конструкции покрытия определяется по формуле (5):

Толщина теплоизоляционного слоя из полистиролбетона равняется :

Источник