RU2767128C1 - Installation of floor heating system of buildings and structures - Google Patents

Installation of floor heating system of buildings and structures Download PDF

Info

Publication number
RU2767128C1
RU2767128C1 RU2021104090A RU2021104090A RU2767128C1 RU 2767128 C1 RU2767128 C1 RU 2767128C1 RU 2021104090 A RU2021104090 A RU 2021104090A RU 2021104090 A RU2021104090 A RU 2021104090A RU 2767128 C1 RU2767128 C1 RU 2767128C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat
floor
heating system
unit
compressor
Prior art date
Application number
RU2021104090A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владислав Петрович Харитонов
Original Assignee
Владислав Петрович Харитонов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Владислав Петрович Харитонов filed Critical Владислав Петрович Харитонов
Priority to RU2021104090A priority Critical patent/RU2767128C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2767128C1 publication Critical patent/RU2767128C1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D3/00—Hot-water central heating systems
    • F24D3/12—Tube and panel arrangements for ceiling, wall, or underfloor heating
    • F24D3/14—Tube and panel arrangements for ceiling, wall, or underfloor heating incorporated in a ceiling, wall or floor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D3/00—Hot-water central heating systems
    • F24D3/12—Tube and panel arrangements for ceiling, wall, or underfloor heating
    • F24D3/14—Tube and panel arrangements for ceiling, wall, or underfloor heating incorporated in a ceiling, wall or floor
    • F24D3/141—Tube mountings specially adapted therefor
    • F24D3/142—Tube mountings specially adapted therefor integrated in prefab construction elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D3/00—Hot-water central heating systems
    • F24D3/12—Tube and panel arrangements for ceiling, wall, or underfloor heating
    • F24D3/14—Tube and panel arrangements for ceiling, wall, or underfloor heating incorporated in a ceiling, wall or floor
    • F24D3/148—Tube and panel arrangements for ceiling, wall, or underfloor heating incorporated in a ceiling, wall or floor with heat spreading plates

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Central Heating Systems (AREA)
  • Steam Or Hot-Water Central Heating Systems (AREA)

Abstract

FIELD: heating; ventilation.
SUBSTANCE: invention can be used in floor heating systems of buildings and structures. Floor heating system of buildings and structures comprises base (1), heat-insulating layer (4), floor coating (9) and refrigerating unit with compressor-control unit (10), evaporation unit and condenser unit. Evaporation unit is made in the form of coil (3) and is placed together with heat-distributing plates (2) on base (1) of floor under heat-insulating layer (4). Condenser unit is made in the form of coil (7) and is placed together with heat-distributing plates (6) on heat-insulating layer (4) under floor covering (5), (9). Compressor-control unit (10) comprises compressor (14) with inverter drive, heat exchanger (11) with coolant temperature regulator (15) at its outlet, condensation pressure regulator (12), coolant boiling pressure regulator (16). Compressor-control unit (10) is placed in a heated room equipped with a heating system and a system for automatic control of air temperature inside the room by changing the heat output of the heating system. Heating system comprises air or water circuit of heat transfer to heated room, boilers on hydrocarbon types of fuel, air heaters and external units of air conditioning systems.
EFFECT: reduction of energy consumption by return of heat losses inside the building.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области строительства, в частности к строительству пассивных зданий, и может быть использовано для строительства теплых полов, например, полов на свайных фундаментах с проветриваемым подпольем, новых и реконструируемых зданий и сооружений.The invention relates to the field of construction, in particular to the construction of passive buildings, and can be used for the construction of underfloor heating, for example, floors on pile foundations with a ventilated underground, new and reconstructed buildings and structures.

Приоритетными областями применения изобретения являются общественные, производственные и административно-бытовые помещения первого этажа зданий и сооружений предприятий, расположенных в районах Арктики, в районах крайнего Севера и Дальнего Востока, в районах с вечномерзлыми грунтами и с низкой температурой наружного воздуха.The priority areas of application of the invention are public, industrial and administrative premises of the first floor of buildings and structures of enterprises located in the Arctic regions, in the regions of the Far North and the Far East, in areas with permafrost soils and low outdoor temperatures.

Широко известны традиционные устройства систем отопления теплых полов жилых, общественных, административно-бытовых и производственных зданий и сооружений, применяемые в соответствии с нормативными документами, в том числе, СП 60.13330.2012 «СНиП 41-01-2003. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха» (утв. приказом Министерства регионального развития РФ от 30 июня 2012 г. N 279). В частности, в п. 6.21 указано: «В помещениях первых этажей жилых зданий, а также в общественных, производственных и административно-бытовых помещениях с постоянными рабочими местами, расположенных в I климатическом районе с температурой наружного воздуха минус 40°С (параметры Б) и ниже, следует предусматривать системы отопления для равномерного прогрева поверхности пола.»Widely known are the traditional devices for heating systems for underfloor heating of residential, public, administrative and industrial buildings and structures, used in accordance with regulatory documents, including SP 60.13330.2012 “SNiP 41-01-2003. Heating, ventilation and air conditioning” (approved by order of the Ministry of Regional Development of the Russian Federation of June 30, 2012 N 279). In particular, paragraph 6.21 states: “In the premises of the first floors of residential buildings, as well as in public, industrial and administrative premises with permanent jobs located in the I climatic region with an outside temperature of minus 40 ° C (parameters B) and below, heating systems should be provided for uniform heating of the floor surface.

и далее в п. 6.4.7: «Среднюю температуру поверхности строительных конструкций со встроенными нагревательными элементами в расчетных условиях следует принимать не выше, °С: 26 - для полов помещений с постоянным пребыванием людей …».and further in paragraph 6.4.7: "The average surface temperature of building structures with built-in heating elements in the design conditions should be taken no higher, ° С: 26 - for the floors of rooms with a permanent stay of people ...".

Недостатками традиционных систем отопления пола являются существенные потери тепла в окружающую среду и неравномерное распределение температуры по поверхности пола.The disadvantages of traditional floor heating systems are significant heat losses to the environment and uneven temperature distribution over the floor surface.

Из уровня техники широко известно устройство системы отопления пола жилых и производственных помещений, содержащее отопительный змеевик горячей воды, укладываемый в теплоизоляционный слой или в опорный слой чистого пола (Статья V.Bearzi.Temibie полы. Теория и практика. Журнал АВОК, Отопление и кондиционирование, № 7, 2005 г., стр. 70-81).From the prior art, a device for a floor heating system for residential and industrial premises is widely known, containing a hot water heating coil laid in a heat-insulating layer or in a base layer of a clean floor (Article V.Bearzi.Temibie floors. Theory and practice. ABOK magazine, Heating and air conditioning, No. 7, 2005, pp. 70-81).

Недостатками известного устройства системы отопления пола являются существенные теплопотери в случае размещения пола над грунтом (полы первого этажа здания на свайном фундаменте с вентилируемым подпольем), а также неравномерность распределения температуры по поверхности чистого пола.The disadvantages of the known device of the floor heating system are significant heat losses in the case of placing the floor above the ground (the floors of the first floor of the building on a pile foundation with a ventilated underground), as well as the uneven distribution of temperature over the surface of a clean floor.

Из уровня техники известна также система отопления пола жилых и производственных помещений, содержащая подающий и обратный трубопроводы и средства передачи тепловой энергии, уложенные в равноудаленных друг от друга параллельных канавках, проложенных в верхней поверхности отопительных панелей, поверх которых установлена теплопроводящая поверхность, причем, в канавки отопительных панелей в качестве средств передачи тепловой энергии уложен набор джет-труб, выполненных в виде отдельных металлических герметически запаянных корпусов с зонами испарения и конденсации, во внутреннюю полость которых под вакуумом закачан жидкий теплопроводник, и каждая из этих труб подключена к подводящему трубопроводу под углом 2-3° относительно основания отопительных панелей (RU 2357154 С2 МПК F24D 3/14 2006.01).From the prior art, a floor heating system for residential and industrial premises is also known, containing supply and return pipelines and means of transmitting thermal energy, laid in parallel grooves equidistant from each other, laid in the upper surface of the heating panels, on top of which a heat-conducting surface is installed, moreover, in the grooves heating panels, as a means of transferring thermal energy, a set of jet pipes is laid, made in the form of separate metal hermetically sealed cases with evaporation and condensation zones, into the internal cavity of which a liquid heat conductor is pumped under vacuum, and each of these pipes is connected to the supply pipeline at an angle of 2 -3° relative to the base of the heating panels (RU 2357154 C2 IPC F24D 3/14 2006.01).

Данное изобретение по совокупности признаков является прототипом заявленного устройства системы отопления теплого пола зданий и сооружений.This invention, in terms of the totality of features, is a prototype of the claimed device for heating the underfloor heating of buildings and structures.

Недостатками прототипа являются:The disadvantages of the prototype are:

- существенные потери тепла в окружающую среду.- Significant heat loss to the environment.

Технической задачей предлагаемого устройства является устранение указанных недостатков.The technical task of the proposed device is to eliminate these shortcomings.

Решение поставленной технической задачи и достижение требуемого результата обеспечиваются тем, что в заявленном устройстве системы отопления пола зданий и сооружений, содержащем основание, теплоизоляционный слой, напольное покрытие и холодильную установку с компрессорно-регулирующим блоком, испарительным блоком и конденсаторным блоком, испарительный блок выполнен в виде змеевика и размещен вместе с теплораспределительными пластинами на основании пола под теплоизоляционным слоем, конденсаторный блок выполнен в виде змеевика и размещен вместе с теплораспределительными пластинами на теплоизоляционном слое под напольным покрытием, компрессорно-регулирующий агрегат содержит компрессор с инверторным приводом, теплообменный аппарат с регулятором температуры хладоагента на выходе из него, регулятор давления конденсации, регулятор давления кипения хладоагента и размещен в отапливаемом помещении, снабженном системой отопления и системой автоматического регулирования температуры воздуха внутри помещения путем изменения теплопроизводительности системы отопления, при этом система отопления содержит воздушный или водяной контур передачи тепла в отапливаемое помещение, котлы на углеводородных видах топлива, воздухонагреватели и наружные блоки систем кондиционирования, регулятор давления кипения хладоагента настроен на температуру, близкую к непрерывно измеряемой температуре окружающей среды под полом, регулятор давления конденсации и регулятор температуры паров хладоагента на выходе из теплообменника настроены на температуру, превышающую температуру внутреннего воздуха помещения на 2-6°С.The solution of the stated technical problem and the achievement of the desired result are ensured by the fact that in the claimed device of the floor heating system of buildings and structures, containing a base, a heat-insulating layer, a floor covering and a refrigeration unit with a compressor-regulating unit, an evaporator unit and a condenser unit, the evaporator unit is made in the form coil and is placed together with heat-distributing plates on the base of the floor under the heat-insulating layer, the condenser unit is made in the form of a coil and is placed together with the heat-distributing plates on the heat-insulating layer under the floor covering, the compressor-regulating unit contains a compressor with an inverter drive, a heat exchanger with a refrigerant temperature controller on exit from it, a condensation pressure regulator, a refrigerant boiling pressure regulator and is located in a heated room, equipped with a heating system and an automatic air temperature control system inside the room by changing the heat output of the heating system, while the heating system contains an air or water circuit for transferring heat to the heated room, boilers for hydrocarbon fuels, air heaters and outdoor units of air conditioning systems, the refrigerant boiling pressure regulator is set to a temperature close to the continuously measured ambient temperature under the floor, the condensing pressure regulator and the refrigerant vapor temperature regulator at the outlet of the heat exchanger are set to a temperature higher than the indoor air temperature by 2-6°C.

Технический результат изобретения заключается в создании устройства системы отопления пола зданий и сооружений, обеспечивающего существенное снижение энергопотребления путем возврата внутрь здания части теплопотерь, равной холодопроизводительности испарительного блока. Еще одним техническим результатом заявленного устройства является снижение вредных выбросов в окружающую среду (тепловой энергии, углекислого газа, окислов азота).The technical result of the invention is to create a device for the floor heating system of buildings and structures, providing a significant reduction in energy consumption by returning a part of the heat loss inside the building, equal to the cooling capacity of the evaporator unit. Another technical result of the claimed device is the reduction of harmful emissions into the environment (thermal energy, carbon dioxide, nitrogen oxides).

Причиной целесообразности использования предлагаемого устройства является потребность в снижении потребления энергоресурсов на отопление зданий и сооружений при новом строительстве в Арктической зоне РФ с одновременным снижением экологической нагрузки на окружающую среду в виде выбросов тепловой энергии и вредных веществ в соответствии с Государственной политикой РФ в Арктике на период до 2035 года.The reason for the expediency of using the proposed device is the need to reduce the consumption of energy resources for heating buildings and structures during new construction in the Arctic zone of the Russian Federation while reducing the environmental burden on the environment in the form of emissions of thermal energy and harmful substances in accordance with the State Policy of the Russian Federation in the Arctic for the period up to 2035.

Достоинствами заявляемого устройства системы отопления являются:The advantages of the proposed device of the heating system are:

- снижение тепловых потерь зданий и сооружений через теплозащитные ограждения пола,- reduction of heat losses of buildings and structures through heat-protective floor fencing,

- снижение затрат энергоресурсов на отопление зданий и сооружений,- reducing the cost of energy resources for heating buildings and structures,

- снижение экологической нагрузки на окружающую среду,- reduction of ecological load on the environment,

- равномерное распределение температуры по поверхности пола,- uniform temperature distribution over the floor surface,

- возможность рекуперации тепловых потерь зданий и сооружений через ограждения теплого пола.- the possibility of recuperation of heat losses of buildings and structures through the fences of the heated floor.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется рисунком, на котором представлена схема заявленного устройства системы отопления пола.The essence of the invention is illustrated by a figure, which shows a diagram of the claimed device of the floor heating system.

Рисунок содержит:The drawing contains:

основание пола - несущие строительные конструкции пола здания, включающие в себя железобетонные плиты 1, теплораспределительные медные пластины 2 в канавки которых уложены медные трубы 3 испарительного блока, теплоизолирующий слой 4, например, слой экструдированного пеноплистирола, теплораспределительные медные пластины 6 в канавки которых уложены медные трубы 7 конденсаторного блока, паро- гидроизоляционная пленка 8, выравнивающий слой 5 чистого пола, например плиты ГВЛ, чистый пол, например, ламинат 9, компрессорно-регулирующий агрегат 10, в состав которого входят теплообменник 11 с регулятором температуры паров хладоагента на выходе из теплообменника, регулятор давления конденсации 12, ресивер 13, компрессор 14 с инверторным приводом, терморегулирующий вентиль 15 и регулятор давления кипения 16.floor base - load-bearing building structures of the floor of the building, including reinforced concrete slabs 1, heat-distributing copper plates 2 in the grooves of which copper pipes 3 of the evaporation unit are laid, a heat-insulating layer 4, for example, a layer of extruded polystyrene foam, heat-distributing copper plates 6 in the grooves of which copper pipes are laid 7 of the condenser unit, vapor and waterproofing film 8, leveling layer 5 of a clean floor, for example, GVL boards, a clean floor, for example, a laminate 9, a compressor-regulating unit 10, which includes a heat exchanger 11 with a temperature controller for the refrigerant vapor at the outlet of the heat exchanger, condensing pressure regulator 12, receiver 13, compressor 14 with inverter drive, expansion valve 15 and evaporating pressure regulator 16.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Во время отопительного сезона (холодный период года) включают компрессорно-регулирующий агрегат 11 и поддерживают автоматически с помощью регулятора давления кипения температуру кипения хладоагента, равную или близкую к температуре наружного воздуха, которую измеряют в непосредственной близости от нижней поверхности пола, а также поддерживают автоматически с помощь, регулятора давления конденсации температуру конденсации хладона, близкую к температуре внутреннего воздуха, например, от +22 +26°С. При этом поддерживают автоматически с помощью регулятора температуру хладоагента на выходе из теплообменника на более высоком уровне, например, равном +26°С.During the heating season (cold period of the year), the compressor-regulating unit 11 is switched on and automatically maintained using the boiling pressure regulator, the boiling point of the refrigerant is equal to or close to the outside air temperature, which is measured in the immediate vicinity of the bottom surface of the floor, and is also maintained automatically with help, condensing pressure regulator condensing temperature of freon, close to the temperature of the indoor air, for example, from +22 to +26 ° С. At the same time, the temperature of the refrigerant at the outlet of the heat exchanger is automatically maintained by means of a regulator at a higher level, for example, equal to +26°C.

При низкой температуре наружного воздуха тепло от теплораспределительных металлических пластин 5 и медных труб конденсаторного блока 6 распространяется в двух направлениях: вверх, в помещение, и вниз сквозь теплоизолирующий слой 4 к теплораспределительным металлическим пластинам 2 и медным трубам 3 испарительного блока. Поскольку температуру кипения поддерживают постоянной и равной температуре наружного воздуха, то теплопередача от испарителя вниз, через железобетонное основание пола отсутствует, а весь тепловой поток из здания расходуется на испарение хладоагента.At low outdoor temperatures, heat from the heat-distributing metal plates 5 and copper pipes of the condenser unit 6 spreads in two directions: up into the room and down through the heat-insulating layer 4 to the heat-distributing metal plates 2 and copper pipes 3 of the evaporator unit. Since the boiling point is maintained constant and equal to the outside air temperature, there is no heat transfer from the evaporator down through the reinforced concrete floor base, and the entire heat flow from the building is spent on the evaporation of the refrigerant.

Таким образом, тепло внутреннего воздуха, ушедшее через пол здания, перехватывается испарительным блоком (трубами 3, пластинами 2) и возвращается внутрь здания вместе с парами хладоагента через компрессорно-регулирующий агрегат.Thus, the heat of the internal air, which has gone through the floor of the building, is intercepted by the evaporative unit (pipes 3, plates 2) and returns to the inside of the building together with the refrigerant vapor through the compressor-regulating unit.

В это же время наружная часть пола здания, состоящая из несущей строительной конструкции пола, имеет равные температуры с внутренней и внешней сторон, и по этой причине теплопотери, т.е. тепловой поток из здания наружу, равны нулю.At the same time, the outer part of the floor of the building, consisting of the load-bearing building structure of the floor, has equal temperatures on the inside and outside, and for this reason, heat losses, i.e. heat flow from the building to the outside are zero.

Пример 1Example 1

Рассмотрим новое здание класса А энергетической эффективности с проектными значениями сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций, совпадающими с нормируемыми значениями по СП 60.13330.2012 "СНиП 41-01-2003.Consider a new energy efficiency class A building with design values of heat transfer resistance of enclosing structures that coincide with the standardized values according to SP 60.13330.2012 "SNiP 41-01-2003.

Здание на свайном фундаменте с административными, бытовыми и производственными помещениями спроектировано для Арктических районов в зонах вечномерзлых грунтов с величиной градусо-суток отопительного периода, Dd,°C⋅сут, до 12000. В этом случае, согласно СП 50.13330.2010, таблица 4, нормируемое значение сопротивления теплопередаче пола над неотапливаемыми подпольями равно: Rreg=6,4 м2⋅°С/Вт. В данном примере во внутреннем помещении площадью 280 кв.м. на первом этаже этого здания поддерживают с помощью системы отопления температуру воздуха плюс 20°С. Температура наружного воздуха принята равной минус 20°С.The building on a pile foundation with administrative, amenity and industrial premises is designed for the Arctic regions in permafrost zones with a heating period degree-day value, D d, °C⋅day, up to 12000. In this case, according to SP 50.13330.2010, table 4 , the normalized value of the resistance to heat transfer of the floor over unheated undergrounds is: R reg =6.4 m 2 ⋅ ° C / W. In this example, in an indoor area of 280 sq.m. on the ground floor of this building, the air temperature is maintained at plus 20°C by means of a heating system. The outside air temperature is assumed to be minus 20°С.

При традиционном способе устройства системы отопления пола при указанных данных теплопотери через пол будут равны:With the traditional method of constructing a floor heating system, with the specified data, the heat loss through the floor will be equal to:

Figure 00000001
Figure 00000001

гдеwhere

Qmn - величина теплопотерь, Вт,Q mn - heat loss value, W,

S - площадь пола, м2,S - floor area, m 2 ,

Rreg - нормируемое значение сопротивления теплопередаче, м2⋅°С/Вт,R reg - normalized value of resistance to heat transfer, m 2 ⋅ ° С / W,

tвн - температура внутреннего воздуха, °С,t vn - internal air temperature, ° С,

tнар- темпера наружного воздуха, °С.t nar - outdoor air temperature, ° С.

В предлагаемом примере реализации заявленного устройства системы отопления пола компрессорно-регулирующий блок выполнен на базе компрессорно-конденсаторного агрегата RZAG35A производства фирмы Дайкин и оснащен дополнительно регулятором давления конденсации, регулятором давления кипения и регулятором температуры паров хладоагента на выходе из блока.In the proposed example of the implementation of the claimed device of the floor heating system, the compressor-regulating unit is made on the basis of the RZAG35A compressor-condensing unit manufactured by Daikin and is additionally equipped with a condensing pressure regulator, a boiling pressure regulator and a refrigerant vapor temperature regulator at the outlet of the unit.

Основные технические характеристики агрегата RZAG35A: нижний предел рабочего диапазона минус 20°С, потребляемая мощность до 1,0 кВт, холодопроизвопроизводительность до 3,5 кВт, см. Air Conditioning Technical Data RZAG-A SkyAir. Daikin Europe N.V., EEDEN19, 03.2019.The main technical characteristics of the RZAG35A unit are: the lower limit of the operating range is minus 20°C, power consumption up to 1.0 kW, cooling capacity up to 3.5 kW, see Air Conditioning Technical Data RZAG-A SkyAir. Daikin Europe N.V., EEDEN19, 03.2019.

При температуре кипения минус 20°С и температуре в помещении плюс 20°С холодопроизводительность агрегата RZAG35A равна 1790 Вт, потребляемая мощность 770 Вт.At a boiling temperature of minus 20°C and a room temperature of plus 20°C, the cooling capacity of the RZAG35A unit is 1790 W, the power consumption is 770 W.

Теплообменник агрегата RZAG35A выполняет функции теплообменника предварительного охлаждения, в котором горячие пары хладоагента охлаждают воздухом отапливаемого помещения до температуры +26°С. Змеевик конденсаторного блока из медных труб, уложенных в канавки медных теплораспределительных пластин, которые размещены на слое теплоизоляции пола, выполняет функции конденсатора.The heat exchanger of the RZAG35A unit performs the functions of a pre-cooling heat exchanger, in which the hot refrigerant vapors are cooled by the air of the heated room to a temperature of +26°C. The coil of the condenser unit made of copper pipes laid in the grooves of copper heat-distributing plates, which are placed on the floor thermal insulation layer, performs the functions of a condenser.

Змеевик испарительного блока из медных труб, уложенных в канавки теплораспределительных пластин, которые размещены под слоем теплоизоляции на основании пола, выполняет функции испарителя, температура кипения в котором поддерживается равной температуре наружного воздуха.The coil of the evaporator block made of copper pipes laid in the grooves of the heat distribution plates, which are placed under the thermal insulation layer on the base of the floor, performs the functions of an evaporator, the boiling temperature of which is maintained equal to the outside air temperature.

При работе предлагаемого устройства системы отопления пола величина тепловых потерь из помещения в окружающую среду через пол равна 0, так как на нижней поверхности теплоизоляционного слоя температура поддерживается равной температуре наружного воздуха с помощью регулятора температуры кипения.During the operation of the proposed device of the floor heating system, the value of heat losses from the room to the environment through the floor is equal to 0, since the temperature on the lower surface of the heat-insulating layer is maintained equal to the temperature of the outside air using a boiling temperature controller.

Тепло, уходящее из помещения через пол, расходуется на кипение хладоагента при температуре кипения минус 20°С и переносится парами хладоагента в компрессор и далее в помещение. В итоге, теплопотери мощностью 1,75 кВт возвращаются в помещение и, кроме того, помещение получило дополнительный источник тепла, эквивалентный мощности компрессора, равный 0,77 кВт.The heat leaving the room through the floor is used to boil the refrigerant at a boiling point of minus 20°C and is transferred by refrigerant vapor to the compressor and then to the room. As a result, heat losses with a power of 1.75 kW are returned to the room and, in addition, the room received an additional heat source equivalent to the compressor power, equal to 0.77 kW.

Стоимость наружного блока RZAG35A в 2020 г. ниже 120 000 руб. Стоимость 1 квт ч менее 6 руб. Стоимость электроэнергии, эквивалентной возвращенным теплопотерям за месяц, превысит 7,5 тыс. руб. Отсюда следует, что срок окупаемости капитальных затрат на компрессионно-регулирующий агрегат составит 16 месяцев отопительного периода с температурой наружного воздуха порядка минус 20°С.The cost of the outdoor unit RZAG35A in 2020 is below 120,000 rubles. The cost of 1 kWh is less than 6 rubles. The cost of electricity, equivalent to the returned heat losses per month, will exceed 7.5 thousand rubles. It follows that the payback period for capital expenditures on the compression-regulating unit will be 16 months of the heating period with an outdoor temperature of about minus 20°C.

Дополнительным достоинством предлагаемого способа и устройства системы отопления пола является равномерность распределения температуры поверхности пола. Это обусловлено тем обстоятельством, что процесс кипения хладоагента происходит при давлении кипения, которое практически одинаково по всей длине труб испарителя.An additional advantage of the proposed method and device of the floor heating system is the uniform distribution of the temperature of the floor surface. This is due to the fact that the process of refrigerant boiling occurs at a boiling pressure, which is almost the same along the entire length of the evaporator tubes.

Пример 2Example 2

При параметрах Примера 1 рассмотрим работу предлагаемой системы отопления пола при температуре наружного воздуха плюс 2°С. В этом случае настроим систему управления на температуру кипения хладона 0°С (на два градуса ниже температуры наружного воздуха).With the parameters of Example 1, consider the operation of the proposed floor heating system at an outdoor temperature of plus 2°C. In this case, we set the control system to the boiling point of freon 0°C (two degrees below the outside air temperature).

В этих температурных условиях наружный блок RZAG35A потребляет согласно паспортным данным мощность 880 Вт и развивает холодопроизводительность 2940 Вт.Under these temperature conditions, the RZAG35A outdoor unit consumes 880 W of power according to the passport data and develops a cooling capacity of 2940 W.

Тепловой поток через пол в окружающую среду через теплозащитную конструкцию пола в этом примере не превышают величины:The heat flow through the floor into the environment through the heat-shielding structure of the floor in this example does not exceed the values:

Figure 00000002
Figure 00000002

Qmn - величина теплопотерь, Вт,Q mn - heat loss value, W,

S - площадь пола, м2,S - floor area, m 2 ,

Rreg - нормируемое значение сопротивления теплопередаче, м2⋅°С/Вт,R reg - normalized value of resistance to heat transfer, m 2 ⋅ ° С / W,

tвн - температура внутреннего воздуха, °С,t vn - internal air temperature, ° С,

tнар - темпера наружного воздуха, °С.t nar - outdoor air temperature, ° С.

Определим наружный тепловой поток Qнар через основание пола из окружающей среды к трубам и теплораспределительным пластинам испарителя. Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции пола согласно п. 2.14. табл.7, п. 2в, СНиП II-А.7-71 равен 15 ккал/(м2⋅ч⋅К), или 17,445 Вт/(м2⋅К). Термическое сопротивление Rжби пустотной железобетонной плиты перекрытия толщиной 220 мм оценивается величиной 0,159 м2⋅К/Вт. Следовательно,Let us determine the external heat flux Q ext through the base of the floor from the environment to the pipes and heat-distributing plates of the evaporator. The heat transfer coefficient of the outer surface of the enclosing floor structure in accordance with paragraph 2.14. table 7, p. 2c, SNiP II-A.7-71 is equal to 15 kcal / (m 2 ⋅h⋅K), or 17.445 W / (m 2 ⋅K). The thermal resistance R of reinforced concrete of a hollow reinforced concrete floor slab with a thickness of 220 mm is estimated at 0.159 m 2 ⋅K / W. Consequently,

Figure 00000003
Figure 00000003

Qнар - величина теплопотерь, Вт,Q nar - the value of heat loss, W,

S - площадь пола, м2,S - floor area, m 2 ,

Rжби - термическое сопротивление пустотной железобетонной плиты перекрытия, м2⋅°С/Вт,R reinforced concrete - thermal resistance of a hollow reinforced concrete floor slab, m 2 ⋅ ° С / W,

t0 - температура кипения, °С,t 0 - boiling point, ° С,

tнар - темпера наружного воздуха, °С,t nar - outdoor air temperature, ° С,

αнар - коэффициент теплоотдачи с наружной стороны пола.α nar - heat transfer coefficient from the outside of the floor.

При этом тепловые потоки сквозь пол здания разнонаправлены:At the same time, heat flows through the floor of the building are multidirectional:

- тепловой поток через пол с теплоизоляционным слоем и нормируемыми показателями тепловой защиты мощностью 875 Вт направлен от поверхности чистого пола к испарителю при температурном напором 20°С,- heat flow through the floor with a heat-insulating layer and standardized thermal protection indicators with a power of 875 W is directed from the clean floor surface to the evaporator at a temperature difference of 20°C,

- тепловой поток через железобетонные плиты основания мощностью 2600 Вт направлен от окружающей среды к испарителю при температурном напоре 2°С.- the heat flow through the reinforced concrete base slabs with a power of 2600 W is directed from the environment to the evaporator at a temperature difference of 2°C.

Тепло этих двух потоков объединяется в теплообменнике и передается с парами хладона в компрессорно-регулирующий агрегат, где и выделяются внутри здания вместе с тепловым эквивалентом потребляемой компрессором электроэнергии.The heat of these two flows is combined in a heat exchanger and transferred with freon vapor to the compressor-regulating unit, where they are released inside the building along with the thermal equivalent of the electricity consumed by the compressor.

Суммарная мощность теплопритоков вторичного тепла составляетThe total power of heat inflows of secondary heat is

Figure 00000004
Figure 00000004

и может быть использована для отопления основных или вспомогательных помещений, например теплиц.and can be used for heating the main or auxiliary premises, such as greenhouses.

Claims (5)

1. Устройство системы отопления пола зданий и сооружений, содержащее основание, теплоизоляционный слой, напольное покрытие и холодильную установку с компрессорно-регулирующим агрегатом, испарительным блоком и конденсаторным блоком,1. The device of the floor heating system of buildings and structures, containing a base, a heat-insulating layer, a floor covering and a refrigeration unit with a compressor-regulating unit, an evaporator unit and a condenser unit, отличающееся тем, чтоdifferent in that испарительный блок выполнен в виде змеевика и размещен вместе с теплораспределительными пластинами на основании пола под теплоизоляционным слоем, конденсаторный блок выполнен в виде змеевика и размещен вместе с теплораспределительными пластинами на теплоизоляционном слое под напольным покрытием, компрессорно-регулирующий агрегат содержит компрессор с инверторным приводом, теплообменный аппарат с регулятором температуры хладоагента на выходе из него, регулятор давления конденсации, регулятор давления кипения хладоагента и размещен в отапливаемом помещении, снабженном системой отопления и системой автоматического регулирования температуры воздуха внутри помещения путем изменения теплопроизводительности системы отопления, при этом система отопления содержит воздушный или водяной контур передачи тепла в отапливаемое помещение, котлы на углеводородных видах топлива, воздухонагреватели и наружные блоки систем кондиционирования.the evaporator unit is made in the form of a coil and is placed together with heat-distributing plates on the base of the floor under the heat-insulating layer, the condenser unit is made in the form of a coil and is placed together with the heat-distributing plates on the heat-insulating layer under the floor covering, the compressor-regulating unit contains a compressor with an inverter drive, a heat exchanger with a refrigerant temperature regulator at its outlet, a condensation pressure regulator, a refrigerant boiling pressure regulator and is located in a heated room, equipped with a heating system and an automatic control system for the air temperature inside the room by changing the heat output of the heating system, while the heating system contains an air or water transmission circuit heat to the heated room, boilers for hydrocarbon fuels, air heaters and outdoor units of air conditioning systems. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что2. The device according to claim 1, characterized in that регулятор давления кипения хладоагента настроен на температуру, близкую к непрерывно измеряемой температуре окружающей среды под полом, регулятор давления конденсации и регулятор температуры паров хладоагента на выходе из теплообменного аппарата настроены на температуру, превышающую температуру внутреннего воздуха помещения на 2-6°С.the refrigerant boiling pressure regulator is set to a temperature close to the continuously measured ambient temperature under the floor, the condensing pressure regulator and the refrigerant vapor temperature regulator at the outlet of the heat exchanger are set to a temperature higher than the indoor air temperature by 2-6°C.
RU2021104090A 2021-02-18 2021-02-18 Installation of floor heating system of buildings and structures RU2767128C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021104090A RU2767128C1 (en) 2021-02-18 2021-02-18 Installation of floor heating system of buildings and structures

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021104090A RU2767128C1 (en) 2021-02-18 2021-02-18 Installation of floor heating system of buildings and structures

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2767128C1 true RU2767128C1 (en) 2022-03-16

Family

ID=80736883

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021104090A RU2767128C1 (en) 2021-02-18 2021-02-18 Installation of floor heating system of buildings and structures

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2767128C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005055130A (en) * 2003-08-07 2005-03-03 Sekisui House Ltd Storage floor heating system
KR20070115741A (en) * 2006-06-01 2007-12-06 히타치 어플라이언스 가부시키가이샤 Heat pump hot water supply floor heating apparatus
RU2357154C2 (en) * 2007-04-11 2009-05-27 Александр Леонидович Медведев Floor heating system of living quarters and production facilities
JP2010203744A (en) * 2009-03-06 2010-09-16 Daikin Ind Ltd Heating device
RU2552975C2 (en) * 2013-11-05 2015-06-10 Общество с ограниченной ответственностью "НПО ТЕРМЭК" Floor heating (cooling) system
RU2581556C1 (en) * 2014-12-23 2016-04-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" Floor heating system for residential and industrial facilities

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005055130A (en) * 2003-08-07 2005-03-03 Sekisui House Ltd Storage floor heating system
KR20070115741A (en) * 2006-06-01 2007-12-06 히타치 어플라이언스 가부시키가이샤 Heat pump hot water supply floor heating apparatus
RU2357154C2 (en) * 2007-04-11 2009-05-27 Александр Леонидович Медведев Floor heating system of living quarters and production facilities
JP2010203744A (en) * 2009-03-06 2010-09-16 Daikin Ind Ltd Heating device
RU2552975C2 (en) * 2013-11-05 2015-06-10 Общество с ограниченной ответственностью "НПО ТЕРМЭК" Floor heating (cooling) system
RU2581556C1 (en) * 2014-12-23 2016-04-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" Floor heating system for residential and industrial facilities

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Olesen Thermo active building systems using building mass to heat and cool
Kazanci et al. Exergy performance of different space heating systems: A theoretical study
Ramamoorthy et al. Optimal sizing of hybrid ground-source heat pump systems that use a cooling pond as a supplemental heat rejecter-A system simulation approach
Tagliafico et al. An approach to energy saving assessment of solar assisted heat pumps for swimming pool water heating
Kuyumcu et al. Performance of a swimming pool heating system by utilizing waste energy rejected from an ice rink with an energy storage tank
US20100305918A1 (en) Ground-Coupled Heat Exchange for Heating and Air Conditioning Applications
Romaní et al. Experimental evaluation of a cooling radiant wall coupled to a ground heat exchanger
US9372017B2 (en) Energy efficient cooling and heating system
JP4785098B2 (en) Underground heat exchanger buried structure
Acuña et al. Impact of a vertical geothermal heat exchanger on the solar fraction of a solar cooling system
Doebber Radiant slab cooling for retail
RU2552975C2 (en) Floor heating (cooling) system
RU2767128C1 (en) Installation of floor heating system of buildings and structures
US20160161130A1 (en) Temperature management system
JP2010151351A (en) Underground heat exchanger burying structure
RU2780725C2 (en) Apparatus for heat insulation of buildings and structures
Radomski et al. Integration of a heat exchanger on the supply air with the ground-source heat pump in a passive house–case study
US20130025824A1 (en) System and method for controlling the temperature in a structure
RU2767837C1 (en) Construction panel
Matsuda et al. Study on power-saving effects in direct-use of geothermal energy for datacenter cooling systems
Junasová et al. Adjusting the design of a radiant heating system for office retrofit
Winfield et al. HVAC Best Practices in Arctic Climates
GB2461259A (en) Space heating and hot water system comprising a heat pump
Carpenter Improving Increased Thermal Capacitance As A Passive Energy Management System with Underground Piping
Hunn et al. Building Space Heating: Active Systems