Главная » Водяной теплый пол THERMOTECH » Система снеготаяния и антиобледенения

Система снеготаяния и антиобледенения

snegotayanie.jpg

Система снеготаяния и антиобледенения обладает широкой областью применения:
- пешеходные дорожки, внутренние дворы, атриумы
- автостоянки жилых и торговых комплексов, бизнес-центров, медицинских и детских учреждений, таун-хаузов и коттеджей
- места погрузки-выгрузки, подъезда, стоянки автотранспорта промышленных предприятий и торговых центров
- стадионы, спортивные площадки
- взлетно-посадочные полосы
- плоские и эксплуатируемые кровли и т.д.

 
 Сегодня достаточно широко известны кабельные (электрические) системы антиобледенения. Но если речь идет о больших площадях (более 20 кв.м)? При нагрузке на систему снеготаяния 200-300 Вт/кв.м где взять такую электрическую мощность?

  Системы на основе «водяных теплых полов» используют штатный источник отопления и, поскольку работают, как правило, до -10°С, то дополнительной мощности источника тепла не требуют (зависит от соотношения мощностей источника тепла и системы снеготаяния).

  Температура теплоносителя составляет 30-50°С в зависимости от задач, условий применения и эксплуатации, поэтому возможно использование возвратного теплоносителя систем отопления.

  Применение автоматики позволяет сэкономить до 70% энергии по сравнению с системами в ручном режиме управления. 


  Процесс снеготаяния можно разделить на две стадии: нагрев снега до 0°С и перевод снега в жидкое состояние (плавление снега).

  Энергия, необходимая для нагрева снега до нуля градусов:

    Qv = 0,578 x S x (0-Ts)

  где:
  S - интенсивность снегопада (мм водяного столба в час)
  Ts - температура снега (°C)

  Например, для нагрева 5 мм водяного столба осадков от -20°С до 0°С потребуется:

    Qy=0,578*5*(0-(-20))=57,8 Вт/час на 1м2

  Перевод снега в жидкое состояние:

    Qm = 92,5 x S

  где:
  92,5 - скрытая теплота плавления льда

  Т.о., для плавления 5 мм водяного столба снега понадобится тепловая мощность: Qm=92,5*5= 462,5 Вт/час м2


Мощность для нагрева и таяния снежного покрова осадков (5мм осадков)
  Первоначальная температура снега
[°С]
Мощность
[Вт/м2]
Нагреть снег до 0°С -20 58
-10 29
-5 14.5
Растопить снег   463

  
На выбор необходимой мощности системы снеготаяния на 1м2 влияет большое количество факторов: интенсивность снегопада, положение площадки относительно розы ветров, скорость ветра, температура воздуха, инерционность системы (зависит от типа греющей панели, толщины и типа верхнего нагреваемого слоя) и т.п.

  В построении такой сложной системы расчетов, а затем и системы управления, основанной на всех этих факторах, нет необходимости. На практике (для нормальных условий) пользуется значением: расчетная мощность системы снеготаяния составляет 200-300 Вт/час м2

  Т.о. для площадки площадью 30м2 (стоянка машин у дома) нагрузка на систему составит 6-9 кВт/час. Если есть такая свободная пиковая электрическая мощность, то можно применять электрические кабельные системы снеготаяния.

Для нагрева и таяния снежного покрова толщиной 5 мм водяного столба от -20°С до 0°С необходимо, приблизительно, 0,5кВт энергии. Плотность свежевыпавшего снега составляет 0,05 г/см3, во время метели же плотность снега может доходить до 0,12..0,18 г/см3.

  Для нагрева 1 кв.м бетонной плиты толщиной 50 мм (теплоёмкость бетона 840 Дж/кг*С; плотность бетона 2400 кг/м3) от -10°С до +5°С потребуется 420Вт тепла.

  При годовой норме выпадения осадков 600 мм/год приблизительно 1/3 выпадает в виде снега (200мм), а система снеготаяния включается (в среднем) 50* раз за зиму.

  При отсутствии теплоизоляции (см. ниже типовые конструкции систем) около 10% составляют потери тепла в землю.

  Т.о. для того, чтобы убрать снег с 1 квадратного метра, необходимо прямых затрат энергии около 45* кВт/год кв.м:
(0.5кВт*(200мм/5мм)+0.42кВт*50раз)*1.1= 45кВт

  Т.е. годовые затраты на систему снеготаяния площадки 30м2 составят 1350кВт/год.

  *Все расчеты сделаны при условии установки автоматики (контроллера управления системы снеготаяния).

  При непрерывной работе (в ручном режиме, без автоматики) системы снеготаяния требуется отопительная нагрузка до 200 кВт/ кв.м год и более. Т.е. для площадки 30 м2 годовые затраты составят около 6000 кВт (!). 

  Основное назначение контроллера - автоматическое включение системы снеготаяния и энергосбережение. Экономия при автоматизированном управлении системой снеготаяния составляет 70% и более по сравнению с системой, работающей в ручном режиме.


Контроллер Датчик

Принцип работы автоматики снеготаяния. Датчик температуры и влажности (совмещены в одном корпусе) устанавливается в месте наибольшей вероятности образования снега. При этом система может работать в следующих режимах:

  • только при попадании снега и срабатывании датчика влажности (сигнал «снег идет», температурный режим заблокирован)
  • только при срабатывании «температура в назначенном диапазоне» от +2°С до -5°С (датчик влажности заблокирован)
  • при срабатывании двух сигналов одновременно «снег идет» и «температура в назначенном диапазоне» (от +2°С до -5°С)
  • «принудительный запуск системы с таймером» (блокируются все датчики, система выключается через 1-6 часов в зависимости от установки таймера) 


  В зависимости от площади системы применяются трубы Thermotech диаметром 17, 20, 26 или 32 мм. Трубы диаметром 20 мм применяются для систем снеготаяния до 300 м2 . Для систем большей площади рекомендуются трубы 25 (26) мм. Труба диаметром 32 мм применяется при необходимости укладки длинных контуров системы снеготаяния, на больших площадях, либо при повышенных требованиях к отопительной нагрузке на систему.

  В случае, если требуется обеспечить маленький радиус изгиба трубы, например система снеготаяния на ступеньках, а также для небольших площадей 20-30 м2, можно применять трубу диаметром 17мм.

Рекомендуемая максимальная длина контуров
Труба Теплосъем
[Вт/м2]
Длина
[м]
17*2.0мм 300/200 60/80
20*2.0мм 300/200 80/100
26*3.0мм 300/200 110/140
32*3.0мм 300/200 170/220

  Для небольших площадей и труб диаметром 17 и 20 мм используются те же самые коллектора, что и для стандартной системы водяных теплых полов (без микрометрических клапанов). Если есть возможность сделать все контура одинаковой длины, то возможна установка коллекторов без балансировочных клапанов - это дополнительно удешевит систему. Такие коллектора, как правило, устанавливаются внутри помещения, а системы снеготаяния являются прилегающими к зданию (подъездные или пешеходные дорожки, периметр здания, погрузочно-разгрузочные площадки и т.п.).

  Для труб диаметром 26 и 32 мм используются коллектора из труб большого диаметра (50, 75, 110 мм и более) с отводами на расстоянии 0,5м. В данных коллекторах нет балансировочных клапанов, поэтому гидравлический расчет производится по особой методике.

Зависимость диаметр коллектора/максимальная площадь
Диаметр коллектора
[мм]
Обслуживаемая площадь
[м2]
50 200
75 500
110 1200
180 2200

  Температура теплоносителя в системе снеготаяния в основном зависит от необходимой мощности теплосъема с 1м2, шага укладки трубы, типа и толщины системы над трубой, а также решаемых задач. Для стандартных случаев (перепад температуры 15°С, применен рекомендованный шаг укладки, тепловая нагрузка 300Вт/м2) рекомендуются следующие температуры теплоносителя:

Материал над трубами Температура
[°С]
Бетон или асфальт 50мм 30-35
Бетон или асфальт 100мм 40-45
Песок и тротуарная плитка 100мм 40-45
Земля 120мм 45-50


  В системе снеготаяния используется незамерзающий теплоноситель для систем отопления. Концентрация рассчитывается соответственно минимальной температуре на улице для данного региона, а также рекомендаций производителя. Как правило, это 20-50% раствор этиленгликоля (пропиленгликоля). 

  Для больших площадей и при постоянном использовании системы (всю зиму) теплоизоляция снизу играет незначительную роль. Основные потери тепла происходят при включении системы и разогреве почвы. Однако по сравнению с потребляемой «полезной» мощностью эти потери составляют около 10%. В большинстве случаев система не теплоизолируется совсем.

  Целесообразно теплоизолировать небольшие площади - например, ступеньки, несколько квадратных метров системы снеготаяния и т.п. Теплоизоляция в основном влияет на скорость разогрева системы. 

  В системе используется незамерзающий теплоноситель для систем отопления, например, раствор этиленгликоля. Концентрация рассчитывается соответственно расчетной температуре на улице и рекомендаций производителя, указанных на упаковке

  Не следует делать "запас" на более низкую температуру - концентрированный этиленгликоль отрицательно сказывается на резиновых прокладках (например, при подключении насоса) и т.п. частях системы.