Теплый пол проводом ПНСВ

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Написал я очень много, потому что хотел разъяснить подробно.
Именно так, в этой теме всех заинтересованных интересуют именно излучения. Они возникают только при изменении силы тока и именно поэтому многие хотят питать провод именно постоянным током. Вот только чтобы его получить одного диодного мостика мало, об этом в теме уже писали, после него получаем ток пульсирующий, а он тоже генерирует излучение. Нужен фильтр и каждый его выбирает себе по вкусу и по цвету. В принципе очень разумно использовать компьютерный блок питания если нужна небольшая мощность, у него несколько выходов на разное напряжение и разной мощности. Выходят из строя там как правило конденсаторы, если блок бэушный то их поменять можно заранее.

 

Следующее возражение обычно касается невозможности ограничить температуру провода и изоляции для сохранения его ресурса. Я предлагаю подсчитать какая температура будет у изоляции в случае если теплосъем с квадратного метра пола составляет 50 Вт (по снипу нужно 100 Ватт с квадрата площади для качественно построенного дома), а тепловыделение 1 погонного метра ветки провода - 1 ватт, т. е. на 1 квадратном метре пола уложено 50 погонных метров провода с каждого из которых выделяется 1 вт тепла.
Многие начинают плясать от температуры поверхности пола, возможно это правильно. Предлагайте к расчету температуру бетонного пола для условия теплосъема с квадрата 50 вт тепла, в основном конвекцией.

 

Вот тут
https://propolyethylene.ru/index/teploprovodnost.html
нашел что
Коэффициент теплопроводности полиэтилена составляет 0,36-0,43 Вт/м0К

Предлагаю обсчитывать самое низкое значение 0,36

Теплопроводность сплошного бетона 1,75, бетона на песке, т. е. цементнопесчаной смеси фактически - 0,7

Осталось выбрать толщину лолиэтиленовой электроизоляции провода и толщину бетона над и под проводом. Температуру верхней поверхности бетона. Температуру нижней поверхности бетона и мощность потерь тепла через пол вниз. Какие будут предложения?

Возьмем провод диаметром жилы 1,2 мм, радиус жилы стальной составит 0,6 мм, значит длина окружности жилы с таким радиусом будем равна P = 2 π r = 2 π 0.0006 = 0.0012 π ≈ 0.0037699104 метра. Длина участка провода 1 метр погонный, значит площадь поверхности стальной жилы и площадь внутренней поверхности слоя полиэтиленовой теплоизоляции составит те же 0.0037699104 метра квадратных. Округлим до 0,0038 м2 что в 263,18 раз меньше условной площади в 1 м2 образца полиэтилена учтенной в коэффициенте теплопроводности. Через эту поверхность из стали в полиэтилен будет мигрировать тепло и именно эта поверхность будет самой нагретой потому что из всех материалов, участвующих в расчете самая низкая теплопроводность именно у полиэтилена, номинальная толщина которого составляет 0,8 мм или 0,0008 м что в 1250 раз меньше толщины условного образца полиэтилена, равной 1 м, который учтен при расчете коэффициента теплопроводности материала для выбранного провода, его наружный диаметр номинальный 2,8 мм.

 

Теперь вернемся к физическому смыслу коэффициента теплопроводности.
А смысл его в том что он показывает, какая тепловая мощность будет передана через образец описываемого материала если площадь образца 1 м2, а толщина образца, через которую мигрирует тепло - 1 метр, т. е. перед нами фактически мысленно куб полиэтилена с длиной ребра 1 метр. Так вот получается что при разнице температур в 1 градус Кельвина, который равен 1 градусу Цельсия через образец площадью 1 м2 полиэтилена и толщиной 1 метр пройдет в установившемся режиме теплообмена 0,36 Джоуля за 1 сек, т. е. мощность теплообмена составит 0,36 Ватта.
А теперь вернемся к нашему проводу.
Толщина полиэтиленовой изоляции не 1 метр, а всего 0,0008 метра, площадь образца не 1 м2, а всего 0,0038 м2.
Теперь пересчитаем мощность теплообмена при разнице в 1К между внутренней и внешней поверхностями полиэтиленовой теплоизоляции с учетом размеров теплоизоляции провода длиной 1 метр.
Площадь нашего образца меньше 1 м2 в 263,18 раз, значит во столько же уменьшится мощность передаваемая: 0,36/263.18=0,001367885, но и толщина меньше в 1250 раз, а значит мощность увеличится во столько же раз: 0,001367885*1250=1,709856372 Ватт пройдет через внутреннюю поверхность полиэтиленовой изоляции нашего провода при разнице температур между ее внутренней и наружной поверхностью в 1К. При разнице в 5К, пройдет в 5 раз больше, т. е. 8,54928186 Ватт. На самом деле пройдёт еще больше потому что мы упростили счет предположив что перед нами параллелепипед полиэтиленовый, а на самом деле у нас цилиндр с внешним радиусом, большим радиуса внутреннего.
Осталось просчитать бетон.
Я предлагаю 5 см бетона что составит 0,05 метра с теплопроводностью 0,7.
Вспоминаем что наружный диаметр полиэтиленовой изоляции 2,8 мм, значит радиус 1,4, значит площадь 1 погонного метра P = 2 π r = 2 π 0.0014 = 0.0028 π ≈ 0.0087964576 м2 что меньше 1 м2 в 113,682125859 раз, округляем до 113,7. Толщина бетона 0,05 м, что меньше 1 метра в 20 раз.
Получается что при разнице в 1К мощность теплового потока составит 0,123131047 Ватт. Получается что при выбранной глубине кабеля от поверхности бетона в 5 см при разнице температур между поверхностью бетона и наружной поверхностью полиэтиленовой теплоизоляции в 10К может перемещаться тепло мощностью 1,2 Ватта. На самом деле больше по тем же самым причинам. На самом деле часть тепла от провода бежит по бетону не вверх, а вниз чтобы потом убежать в грунт.

Получается что при температуре поверхности бетона +26С, толщине бетона 5 см, составе бетона цемент+песок температура внутреннего слоя полиэтиленовой изоляции провода ПНСВ1х1,2 составит менее +37С в установившемся режиме теплопроизводительности 1 Ватт с погонного метра провода.

Если бетон будет бетоном, а не ЦП смесью, то это приведет к снижению разницы температуры изоляции и бетонной поверхности более чем в 2 раза, т. е. ниже уровня +31С.
Снижение толщины бетона до 2,5 см еще более снизит разницу, и температура составит менее +28С.

В процессе счета были сознательно приняты грубые допущения и упрощения но они действуют только в негативную сторону, на самом деле условия для перемещения тепла более благоприятные что приведет к снижению температуры изоляции, но в порядке полученных величин ошибок быть не должно.

 

Да так и есть примерно...

берем 250 метров ПНСВ 1.2 в ясную летнюю погоду при +20-25 в сеть. Замеряем термометром после 5 минут прогрева (где-то 40 градусов должно выйти), далее укорачиваем данный кусок (до 240-220 и т. д. метров) до достижения температуры провода 45-50С.

45 градусов в стяжке с плиткой преобразуется в 30-35 ТП - идеальная температура для ТП (запас для сибирских морозов). Вот и весь расчет)

 

Задачу я ставил немного другую: показать заинтересованным что при малой теплопродукции с погонного метра провода в бетоне полиэтиленовая изоляция не будет плавиться, ей далеко до температуры плавления, работает она при температуре ниже температуры человеческого тела. Стали при таких температурах вообще ничего не грозит.
Если те же данные забить в симулятор, пусть даже в элкут, то результат вычислений будет таким же, по крайней мере ошибка будет не более 5% прибл.

 

а температуру чем измерять-то будете? рукой?

есть простейшие формулы для вычисления длины, мощности кабеля-.
при известном сопротивлении

ну и еще раз:
ЖЕСТКОЙ СВЯЗИ МЕЖДУ МОЩНОСТЬЮ КАБЕЛЯ И ЕГО ТЕМПЕРАТУРОЙ НЕТ!

 

термометром буду измерять - простым китайским термометром, приложив к проводу щуп)

линейной хотите сказать? ну поэтому отрезать надо метру - чтобы не переборщить. Не понимаю что вы имеете ввиду, но знаю точно! Отрезая по метру, кабель будет становиться горячее

 

Может быть вы имели в виду плотность укладки кабеля на метр площади - по опыту метров 8 на квадрат надо. Без экспериментов на данной толщине стяжке, утеплении стен, крыши и тд. практически не угадаешь и тем более не рассчитаешь. Теплопотери у всех разные..Терморегулятор все поправит как говориться, если конечно запас мощности кабеля будет. Тут лучше переложить, чем не доложить

 

Очень правильно написал @Suxarrr, температура это результат баланса между притоком тепла и его оттоком. Если отток меньше то температура растёт и рост остановится когда отток сравняется с притоком. В расчёте Илеуса температура и потоки тепла связаны использованием коэффициента теплопроводности. Смысл этого коэффициента именно в этом и состоит.
Обычно рассчитывают теплопотери в указанной климатической зоне возведённого здания с допустимой ошибкой и исходя из этих данных выбирают мощность отопительной системы, номинальную и максимальную. Если Вы примените подход, который обсчитал Илеус, а он его именно рассчитал, то заложите много этого дешёвого провода, что резко снизит механические напряжения в проводе и в бетоне из-за того что будут сильно ограничены температурные деформации при включении/выключении тока, резко снизит температуру эксплуатации электроизоляции и это продлит её ресурс, а также сможете легко управлять теплогенерацией провода в очень широких пределах миллионом возможных способов. Самым лучшим я считаю реостатный метод, он позволит изменять силу тока очень плавно и постепенно что полностью исключит вредные выбросы в провод и в сеть, а также создаст очень благоприятные условия для колебаний длины провода под влиянием изменения его температуры. Небольшие механические напряжения, которые всё-таки будут возникать, будут нарастать и спадать медленно. Материалы очень это любят. Можно использовать инверторы но они менее надёжны, придётся менять кондесаторы.

 

У "бетонного" кабеля, при питании от 220 вольт - есть. Прямая.

 

Да, прямая мощность/температуру (этот график бы тоже с удовольствием бы посмотрел). И обратная и нелинейная мощность от длины - мощность по формуле (220*220/Сопротивление)

 

Варианты как реализовать какие будут?

пс я к тому, что плюсы то хорошие, и плавность, и простота (соответственно относительно надежное), но вот при регулировке мощности к примеру в диапазоне 500..2500 Вт, часть пойдет в нагрузку, а часть должна будет рассеяться на "переменном резисторе", а мощности не маленькие

 

угу

в какой точке кабеля и при каких условиях?

@Padnyaend, это график мощности кабеля (Вт/м) в зависимости от длины для одного сопротивления.
Нарисовать такое в экселе для любого кабеля дело 5 минут.

мощность - не температура.

 

Надо посмотреть описания серийных реостатов, их раньше очень много выпускали всяких, в том числе моторизованных с приводом бегунка, эти проще использовать в автоматизированных системах. Спираль у них их нихрома, нагрев выдерживает легко. Потери КПД не будет в данном случае потому что всё тепло будет использовано по назначению, оно пойдёт в дом.