СИСТЕМА НАПОЛЬНОГО ОТОПЛЕНИЯ (ОХЛАЖДЕНИЯ)
FLOOR HEATING (COOLING) SYSTEM

Изобретение относится к системам напольного отопления и/или охлаждения помещений и может быть использовано для создания оптимальных параметров микроклимата в жилых и офисных зданиях и сооружениях.
3
Известно техническое решение (RU №2341627 C1, кл. E04F 15/00, опубл. 2008), относящееся к подогреваемому полу, содержащему установленное на грунт железобетонное основание, уложенный на железобетонное основание гидроизоляционный материал и последовательно уложенные теплоизоляцию, металлическую сетку, трубчатые нагревательные элементы, расположенные зигзагообразно и прикрепленные к металлической сетке, армированную стяжку и элементы отделки пола, что он снабжен слоем песка толщиной 25-30 мм, насыпанным на гидроизоляционный материал, и установленными поверх песка пенобетонными блоками, расположенными с зазорами относительно друг друга, засыпанными песком, при этом плотность теплоизоляции, уложенной на пенобетонные блоки, составляет 50-200 кг/м, а толщина не более 50 мм в ненагруженном состоянии, стяжка выполнена раствором из крупнозернистого песка толщиной, определяемой по формуле a≥3b, где a - толщина стяжки, b - диаметр труб нагревательных элементов.
Указанное изобретение предназначено только для нагрева полов, кроме того, в нем не отражена возможность управления системой нагрева.
Известна теплообменная конструкция пола для регулирования температуры в помещениях (FR 2790819 A1, кл. F24D 3/16, опубл. 2001), которая содержит металлическую теплорассеивающую решетку с уложенным на нее контуром для циркуляции теплоносителя и покрытие с высоким коэффициентом теплопроводности.
Известны устройства теплых полов (JP 2895424, F24D 3/16, опубл. 2000; JP 3045135, F24D 3/16, опубл. 2001), содержащие теплоизоляционный слой с канавками для укладки трубок с циркулирующим теплоносителем, а также теплоизлучающий листовой материал.
Недостатком аналогов является сложность управления системой конвективного теплообмена, в которой происходит обмен тепловой энергией между жидкостью и средой.
Наиболее близким к заявленному является устройство для отопления и/или охлаждения помещений, например жилых и служебных помещений (RU №2178122 C2, кл. F24D 3/14, E04B 5/10, опубл. 2002), содержащее несущую плиту, на которой уложены трубы, по которым проходит теплоноситель или охлаждающая среда, уложенные в теплопроводящий слой, при этом несущая плита на обращенной к помещению стороне для поддержания равномерной температуры имеет профиль, который в поперечном сечении имеет волнообразную форму, то есть имеет выступы и впадины, переходящие друг в друга под плоским углом, причем трубы на участке впадин несущей плиты, уложенные в теплопроводящий слой, проходят с зазором от края и дна впадины.
Основным недостатком данного технического решения является тепловая инерционность и слабая регулируемость системы напольного отопления (охлаждения), особенно в режиме охлаждения, поскольку тепловые потоки из середины массивного слоя перекрытия распространяются значительно медленнее, чем меняется тепловая обстановка в помещении из-за изменения наружной температуры и солнечной радиации.
Технической задачей предлагаемого изобретения является создание регулируемой системы водяного напольного отопления (охлаждения), повышение эффективности использования саккумулированного в массиве перекрытия холода (теплоты) и регулирования холодоотдачи (теплоотдачи) для поддержания наиболее оптимальных параметров микроклимата в помещении.
Главная трудность в реализации комбинированной системы напольного отопления и охлаждения состоит в том, что режим отопления обладает существенно большим температурным потенциалом, чем режим охлаждения, и для его реализации необходима в 2-3 раза меньшая поверхность теплообмена, так для режима отопления разность температуры теплоносителя и поверхности теплого пола составляет 15-20°C, в то время как при стандартном холодоносителе (14/16°C) эта разность температуры всего 5-6°C.
Поставленная задача решена тем, что система напольного отопления (охлаждения), содержащая теплоизоляционный слой, слой бетона с размещенным в нем малоинерционным теплообменным змеевиком для циркуляции теплоносителя или охлаждающей среды, расположенный вблизи поверхности пола, теплопроводный металлический материал, дополнительно содержит аккумуляционный теплообменный змеевик, расположенный в глубине слоя бетона, при этом малоинерционный и аккумуляционный теплообменные змеевики объединены байпасными линиями, снабженными задвижками и циркуляционным насосом, а в качестве теплопроводного материала содержит металлическую сетку, контактирующую с малоинерционным теплообменным змеевиком.
Сущность изобретения поясняется подробнее чертежами и описанием к ним.
На фиг.1 представлен поперечный разрез бетонного перекрытия; на фиг.2 - система напольного отопления (охлаждения).
Система напольного отопления (охлаждения) содержит теплоизоляционный слой 1, слой бетона 2, в котором размещены малоинерционный теплообменный змеевик 3 для циркуляции теплоносителя или охлаждающей среды, контактирующий с теплопроводным материалом - металлической сеткой 4 и расположенный вблизи поверхности пола, и аккумуляционный теплообменный змеевик 5, расположенный в глубине слоя бетона, при этом малоинерционный теплообменный змеевик 3 и аккумуляционный теплообменный змеевик 5 объединены байпасными линиями 6, снабженными задвижками 7 и циркуляционным насосом 8, также малоинерционный теплообменный змеевик 3 снабжен задвижками 9, а аккумуляционный теплообменный змеевик 5 - задвижками 10. Металлическая сетка 4, контактирующая с малоинерционным теплообменным змеевиком 3, улучшает равномерность распределения теплоты по всей поверхности пола.
Система напольного отопления (охлаждения) работает следующим образом.
В режиме зарядки холодом (теплотой) конструкции перекрытия (фиг.1) холодоноситель (теплоноситель) поступает в малоинерционный теплообменный змеевик 3 (фиг.2) при открытых задвижках 9 и в аккумуляционный теплообменный змеевик 5 при открытых задвижках 10, причем задвижки 7 байпасных линий 6 закрыты, а циркуляционный насос 8 выключен. В режиме разрядки холод (теплота) от аккумуляционного теплообменного змеевика 5 переносится к малоинерционному теплообменному змеевику 3 с помощью циркуляционного насоса 8 при открытых задвижках 7 байпасных линий 6 и закрытых задвижках теплообменных змеевиков 9 и 10.
Соединение аккумуляционного 5 и малоинерционного 3 теплообменных контуров байпасными линиями 6 с циркуляционным насосом 8 позволяет достаточно быстро перенести холод (теплоту) из середины массива конструкции перекрытия к поверхности пола. При этом в дневное время не требуется использовать холодильную машину для выработки холода (электрокотел для отопления), а достаточно использовать в регулируемом режиме саккумулированную энергию. Регулирование холодоотдачи (теплоотдачи) пола осуществляется по датчикам результирующей температуры, установленным в помещении, за счет изменения производительности циркуляционного насоса. Зимой работает только один змеевик, а в летний период - оба змеевика. Комфортная температура поверхности пола в холодный период года +25-26°C, в теплый +20-21°C. Поддержание таких температур обеспечивает компенсацию теплопотерь в холодный период года и теплопоступлений в теплый период года.
Значительным экономическим преимуществом комбинированной напольной системы охлаждения (отопления) является возможность зарядки холодом (теплотой) в ночное время по льготному тарифу на электроэнергию (в большинстве регионов он в 2-4 раза меньше дневного тарифа).
Заявленная система отопления (охлаждения) обладает рядом преимуществ перед традиционными (радиаторы, конвекторы, фан-койлы, сплит-системы): бесшумна; не создает нежелательных градиентов температуры и скорости движения воздуха в помещении; экономит энергию; не занимает полезного объема помещений; позволяет аккумулировать холод (теплоту) в ночное время. Устройство системы напольного отопления (охлаждения) с двухуровневыми теплообменными змеевиками, расположенными один (малоинерционный теплообменный змеевик) вблизи поверхности пола, другой (аккумуляционный теплообменный змеевик) - в середине массива перекрытия, решает задачу управления системой напольного отопления (охлаждения), в которой происходит обмен тепловой энергией между жидкостью и средой.