Эффективность системы водяного тёплого пола: использовать бетон в качестве накопителя тепловой энергии или нет?

Отказ от ответственности: я не учёный и не инженер, поэтому вполне возможно, что всё это неверно.

Что касается последней части вашего вопроса о том, не была ли используемая вами изоляция слишком тонкой, то экструдированный полистирол обычно имеет коэффициент сопротивления теплопередаче 5 на дюйм.

Вот тут-то и пригодилась бы помощь того, кто разбирается в «математике». Я подсчитал, что при плотности 60 фунтов на квадратный фут, толщине 6 дюймов и удельной теплоёмкости 0,21 БТЕ/фут^2*F теплоёмкость должна составлять 11,55 БТЕ/фут^2*F, или ~65,6 Вт/м^2*К

В любом случае, если я правильно понимаю и если мои расчёты верны, что часто бывает не так, то для изменения температуры вашего бетона на 1 °C потребуется около 65 Вт на квадратный метр. Коэффициент сопротивления теплопередаче вашей изоляции толщиной 1 дюйм обычно равен 5, что означает следующее:

((Температура бетона в градусах Цельсия — Температура грунта в градусах Цельсия) / 5) — это количество ватт на квадратный метр, которое теряется в виде тепла. Таким образом, разница температур в 10 градусов Цельсия = 2 Вт на квадратный метр, или 32,5 часа на потерю 1 градуса Цельсия на квадратный метр. Без этого слоя изоляции толщиной в 2,5 см теплопотери составили бы 10 Вт на квадратный метр, а для снижения температуры на 1 °C потребовалось бы всего 6,5 часов. Так что да, этот слой экструдированного полистирола толщиной в 2,5 см может существенно изменить ситуацию. (Я предположил, что он экструдированный, а не вспененный... Надеюсь!)

Очевидно, что это не учитывает другие виды теплопотерь и является теоретическим расчётом, но можно с уверенностью сказать, что 1 дюйм намного лучше, чем ничего. Однако это также означает, что для равномерного нагрева бетона потребуется 65 Вт на квадратный метр на градус (плюс 0,5 Вт на градус за каждый час, в течение которого это происходит), а это значит, что для нагрева бетона потребуется много времени, если только вы не начнёте с лета.

Очень важным фактором при принятии решения об использовании тепловой массы для накопления энергии является источник энергии. Классический пример — солнечная энергия. Энергия бесплатна, но её поступление периодично и непредсказуемо. Накопление энергии является обязательным условием.

Вы упомянули котёл, так что, скорее всего, вы прямо или косвенно сжигаете топливо или, по крайней мере, платите за его поставку. В этом случае, учитывая высокую стоимость энергии и практически неограниченные её запасы, хранение энергии нецелесообразно. Потери, неизбежные при хранении и высвобождении энергии, сводят на нет все преимущества. Особенно при толщине изоляции всего 2,5 см.

Разница заключается в использовании вашей системы и ваших личных предпочтениях.

Поскольку вы утеплили землю под плитой, бетонная тепловая масса может сыграть вам на руку.

Живёте ли вы в регионе с постоянными потребностями в отоплении?
Бетону потребуется много времени, чтобы прогреть плиту, это время непрерывной циркуляции... и плита будет дольше оставаться тёплой.

Однако недостатком является то, что если вы хотите охладиться или вам не нужно отопление в течение какого-то времени, то вы тратите энергию на нагрев накопителя тепла... а охлаждение помещения «отдаёт» ещё больше тепла.

Многие люди, например, выключают отопление на ночь... в зависимости от ситуации вам нужно будет определить, как долго система должна работать, чтобы восполнить потерю тепла за ночь... и вам нужно будет настроить её так, чтобы она включалась достаточно рано, чтобы плита была тёплой и готовой к использованию, когда вы проснётесь.