Výpočet potrubí pre vykurované podlahy: výber potrubí podľa parametrov, výber kroku pokládky + príklad výpočtu
Napriek zložitosti inštalácie je podlahové vykurovanie pomocou vodného okruhu považované za jeden z nákladovo najefektívnejších spôsobov vykurovania miestnosti. Aby systém fungoval čo najefektívnejšie a nespôsoboval poruchy, je potrebné správne vypočítať potrubia pre vyhrievané podlahy - určiť dĺžku, rozstup slučky a schému kladenia okruhu.
Komfort používania ohrevu vody do značnej miery závisí od týchto indikátorov. Práve tieto otázky preskúmame v našom článku - povieme vám, ako si vybrať najlepšiu možnosť pre potrubia, berúc do úvahy technické vlastnosti každého typu. Po prečítaní tohto článku si tiež budete môcť vybrať správny krok inštalácie a vypočítať požadovaný priemer a dĺžku obrysu vykurovanej podlahy pre konkrétnu miestnosť.
Obsah článku:
Parametre pre výpočet tepelného okruhu
Vo fáze návrhu je potrebné vyriešiť množstvo problémov, ktoré určujú dizajnové prvky teplá podlaha a prevádzkový režim - vyberte hrúbku poteru, čerpadlo a ďalšie potrebné vybavenie.
Technické aspekty organizácie vykurovacej vetvy do značnej miery závisia od jej účelu. Okrem účelu, na presný výpočet záberov vodného okruhu, budete potrebovať množstvo ukazovateľov: oblasť pokrytia, hustota tepelného toku, teplota chladiacej kvapaliny, typ podlahovej krytiny.
Oblasť pokrytia potrubia
Pri určovaní rozmerov základne pre kladenie potrubí berte do úvahy priestor, ktorý nie je preplnený veľkým zariadením a vstavaným nábytkom. Vopred je potrebné premýšľať o usporiadaní predmetov v miestnosti.
Tok tepla a teplota chladiacej kvapaliny
Hustota tepelného toku je vypočítaný ukazovateľ charakterizujúci optimálne množstvo tepelnej energie na vykurovanie miestnosti. Hodnota závisí od mnohých faktorov: tepelná vodivosť stien, stropov, plocha zasklenia, prítomnosť izolácie a rýchlosť výmeny vzduchu. Na základe tepelného toku sa určí krok kladenia slučky.
Maximálna teplota chladiacej kvapaliny je 60 °C. Hrúbka poteru a podlahovej krytiny však znižujú teplotu - v skutočnosti sa na povrchu podlahy pozoruje asi 30-35 ° C. Rozdiel medzi indikátormi teploty na vstupe a výstupe okruhu by nemal presiahnuť 5 °C.
Typ podlahy
Povrchová úprava ovplyvňuje účinnosť systému. Optimálna tepelná vodivosť dlaždíc a porcelánovej kameniny - povrch sa rýchlo zahreje.Dobrý ukazovateľ účinnosti vodného okruhu pri použití laminátu a linolea bez tepelnoizolačnej vrstvy. Najnižšiu tepelnú vodivosť majú drevené krytiny.
Stupeň prestupu tepla závisí aj od výplňového materiálu. Systém je najúčinnejší pri použití ťažkého betónu s prírodným kamenivom, napríklad jemnými morskými kamienkami.
Pri výpočte potrubí pre vyhrievané podlahy by ste mali brať do úvahy zavedené normy pre teplotný režim náteru:
- 29 °C - obývačka;
- 33 °C - miestnosti s vysokou vlhkosťou;
- 35 °C – prechodové zóny a studené zóny – oblasti pozdĺž koncových stien.
Klimatické vlastnosti regiónu budú hrať dôležitú úlohu pri určovaní hustoty vodného okruhu. Pri výpočte tepelných strát treba brať do úvahy minimálnu teplotu v zime.
Ako ukazuje prax, predbežná izolácia celého domu pomôže znížiť zaťaženie. Má zmysel najskôr miestnosť tepelne izolovať a potom začať počítať tepelné straty a parametre potrubného okruhu.
Posúdenie technických vlastností pri výbere rúr
Z dôvodu neštandardných prevádzkových podmienok sú na materiál a veľkosť vodnej podlahovej cievky kladené vysoké nároky:
- chemická inertnosť, odolnosť voči koróznym procesom;
- Absolútne hladký vnútorný náter, nie je náchylný na tvorbu vodného kameňa;
- silu – steny sú neustále vystavené chladiacej kvapaline zvnútra a poter zvonku; potrubie musí odolať tlaku do 10 barov.
Je žiaduce, aby vykurovacia vetva mala malú špecifickú hmotnosť.Koláč vodnej podlahy už značne zaťažuje strop a ťažké potrubie situáciu len zhorší.
Tri kategórie valcovaných rúr spĺňajú uvedené požiadavky v tej či onej miere: zosieťovaný polyetylén, kov-plast a meď.
Možnosť #1 - zosieťovaný polyetylén (PEX)
Materiál má sieťovú širokobunkovú štruktúru molekulárnych väzieb. Modifikovaný polyetylén sa líši od bežného polyetylénu prítomnosťou pozdĺžnych aj priečnych väzov. Táto štruktúra zvyšuje špecifickú hmotnosť, mechanickú pevnosť a chemickú odolnosť.
Vodný okruh vyrobený z PEX rúr má niekoľko výhod:
- vysoká elasticita, umožňujúce inštaláciu cievky s malým polomerom ohybu;
- bezpečnosť – pri zahrievaní materiál nevyžaruje škodlivé zložky;
- tepelná odolnosť: mäknutie – od 150 °C, topenie – 200 °C, spaľovanie – 400 °C;
- zachováva štruktúru počas kolísania teploty;
- odolnosť proti poškodeniu - biologické ničiteľa a chemické činidlá.
Potrubie si zachováva svoju pôvodnú priepustnosť – na stenách sa neusadzujú žiadne usadeniny. Odhadovaná životnosť obvodu PEX je 50 rokov.
Existujú štyri skupiny produktov:
- PEX-a – peroxidové zosieťovanie. Dosahuje sa najodolnejšia a jednotná štruktúra s hustotou väzby až 75 %.
- PEX-b – silánové zosieťovanie. Technológia využíva silanidy – toxické látky, ktoré sú pre použitie v domácnostiach neprijateľné. Výrobcovia inštalatérskych výrobkov ho nahrádzajú bezpečným činidlom. Potrubie s hygienickým certifikátom je prijateľné na inštaláciu. Hustota zosieťovania – 65-70 %.
- PEX-c – radiačná metóda. Polyetylén sa ožaruje prúdom gama lúčov alebo elektrónu. V dôsledku toho sú väzby zhutnené až na 60%. Nevýhody PEX-c: nebezpečné použitie, nerovnomerné zosieťovanie.
- PEX-d – nitridovanie. Reakcia na vytvorenie siete nastáva v dôsledku dusíkových radikálov. Výstupom je materiál s hustotou zosieťovania asi 60-70%.
Pevnostné charakteristiky rúr PEX závisia od spôsobu zosieťovania polyetylénu.
Ak ste sa rozhodli pre rúrky zo zosieťovaného polyetylénu, odporúčame vám zoznámiť sa pravidlá usporiadania systémy podlahového vykurovania z nich.
Možnosť #2 - kov-plast
Lídrom vo valcovaných rúrach na inštaláciu vyhrievaných podláh je kov-plast. Štrukturálne materiál obsahuje päť vrstiev.
Kov zvyšuje pevnosť vedenia, znižuje rýchlosť tepelnej rozťažnosti a pôsobí ako antidifúzna bariéra – blokuje tok kyslíka do chladiacej kvapaliny.
Vlastnosti kovoplastových rúr:
- dobrá tepelná vodivosť;
- schopnosť udržiavať danú konfiguráciu;
- prevádzková teplota pri zachovaní vlastností – 110 °C;
- nízka špecifická hmotnosť;
- bezhlučný pohyb chladiacej kvapaliny;
- bezpečnosť používania;
- odolnosť proti korózii;
- životnosť - až 50 rokov.
Nevýhodou kompozitných rúr je neprípustnosť ohybu okolo osi.Pri opakovanom krútení hrozí poškodenie hliníkovej vrstvy. Odporúčame vám prečítať si správna technológia inštalácie kovovo-plastové rúry, ktoré pomôžu vyhnúť sa poškodeniu.
Možnosť #3 - medené rúry
Z hľadiska technických a prevádzkových charakteristík bude najlepšou voľbou žltý kov. Jeho dopyt je však obmedzený jeho vysokými nákladmi.
Okrem toho, že medené potrubie je drahé, má ďalšiu nevýhodu - zložitosť inštalácia. Na ohýbanie obrysu budete potrebovať lisovací stroj resp ohýbačka rúr.
Možnosť #4 - polypropylén a nehrdzavejúca oceľ
Niekedy je vykurovacia vetva vytvorená z polypropylénových alebo nerezových vlnitých rúr. Prvá možnosť je cenovo dostupná, ale dosť tuhá v ohybe - minimálny polomer je osemnásobok priemeru výrobku.
To znamená, že rúry so štandardnou veľkosťou 23 mm budú musieť byť umiestnené vo vzdialenosti 368 mm od seba - zvýšený krok pokládky nezabezpečí rovnomerný ohrev.
Možné spôsoby rozloženia obrysu
Aby ste mohli určiť spotrebu potrubia na usporiadanie vykurovanej podlahy, mali by ste sa rozhodnúť pre usporiadanie vodného okruhu. Hlavnou úlohou plánovania rozloženia je zabezpečiť rovnomerné vykurovanie, berúc do úvahy studené a nevykurované priestory miestnosti.
Metóda #1 - had
Chladiaca kvapalina sa dodáva do systému pozdĺž steny, prechádza cez cievku a vracia sa späť rozvodného potrubia. V tomto prípade je polovica miestnosti vykurovaná horúcou vodou a zvyšok chladenou vodou.
Pri pokladaní s hadom nie je možné dosiahnuť rovnomerné zahrievanie - teplotný rozdiel môže dosiahnuť 10 ° C. Metóda je použiteľná v úzkych priestoroch.
Dvojitý had umožňuje mäkší teplotný prechod. Okruhy vpred a vzad prebiehajú navzájom paralelne.
Metóda #2 - slimák alebo špirála
Toto sa považuje za optimálnu schému na zabezpečenie rovnomerného ohrevu podlahovej krytiny. Striedavo sa kladú priame a spätné vetvy.
Pre veľké plochy sa implementuje kombinovaná schéma. Povrch je rozdelený na sektory a pre každý je vyvinutý samostatný okruh, ktorý vedie k spoločnému kolektoru. V strede miestnosti je potrubie usporiadané ako slimák a pozdĺž vonkajších stien - ako had.
Na našej stránke máme ďalší článok, v ktorom sme sa podrobne venovali inštalačné schémy podlahové kúrenie a poskytli odporúčania na výber optimálnej možnosti v závislosti od charakteristík konkrétnej miestnosti.
Metóda výpočtu potrubia
Aby nedošlo k zámene vo výpočtoch, navrhujeme rozdeliť riešenie problému do niekoľkých etáp.V prvom rade je potrebné odhadnúť tepelné straty miestnosti, určiť krok kladenia a následne vypočítať dĺžku vykurovacieho okruhu.
Princípy návrhu obvodov
Pri začatí výpočtov a vytváraní náčrtu by ste sa mali oboznámiť so základnými pravidlami pre umiestnenie vodného okruhu:
- Je vhodné položiť potrubie pozdĺž okenného otvoru - tým sa výrazne znížia tepelné straty budovy.
- Odporúčaná plocha pokrytia jedného vodného okruhu je 20 metrov štvorcových. Vo veľkých miestnostiach je potrebné rozdeliť priestor na zóny a pre každú položiť samostatnú vykurovaciu vetvu.
- Vzdialenosť od steny k prvej vetve je 25 cm.Prípustný rozstup závitov potrubia v strede miestnosti je do 30 cm, pozdĺž okrajov a v studených zónach - 10-15 cm.
- Určenie maximálnej dĺžky potrubia pre podlahové vykurovanie by malo byť založené na priemere špirály.
Pre okruh s prierezom 16 mm nie je povolených viac ako 90 m, limit pre potrubie s hrúbkou 20 mm je 120 m. Dodržiavanie noriem zabezpečí normálny hydraulický tlak v systéme.
Základný vzorec s vysvetlivkami
Dĺžka obrysu vykurovanej podlahy sa vypočíta podľa vzorca:
L=S/n*1,1+k,
Kde:
- L — požadovaná dĺžka vykurovacieho potrubia;
- S – krytá plocha podlahy;
- n – krok kladenia;
- 1,1 – štandardný faktor desaťpercentnej rezervy v ohybe;
- k – vzdialenosť kolektora od podlahy – zohľadňuje sa vzdialenosť k rozvodom prívodného a vratného okruhu.
Oblasť pokrytia a rozstup zákrut budú hrať rozhodujúcu úlohu.
Malo by sa pamätať na to, že umiestnenie vykurovacích potrubí pod veľké domáce spotrebiče a vstavaný nábytok sa neodporúča. Parametre určených položiek sa musia odpočítať od celkovej plochy.
Na výber optimálnej vzdialenosti medzi vetvami je potrebné vykonať zložitejšie matematické manipulácie, ktoré pracujú s tepelnými stratami miestnosti.
Tepelnotechnický výpočet s určením stúpania obvodu
Hustota potrubí priamo ovplyvňuje množstvo tepelného toku vychádzajúceho z vykurovacieho systému. Na určenie potrebného zaťaženia je potrebné rozpočítať náklady na teplo v zime.
Výkon vykurovacieho systému je určený vzorcom:
M = 1,2 x Q,
Kde:
- M – výkon obvodu;
- Q – celkové tepelné straty miestnosti.
Hodnota Q sa dá rozložiť na zložky: spotreba energie cez uzatváracie konštrukcie a náklady spôsobené prevádzkou ventilačného systému. Poďme zistiť, ako vypočítať každý z ukazovateľov.
Tepelné straty cez stavebné prvky
Je potrebné určiť spotrebu tepelnej energie pre všetky obvodové konštrukcie: steny, stropy, okná, dvere atď. Výpočtový vzorec:
Q1 = (S/R)*At,
Kde:
- S - plocha prvku;
- R - tepelná odolnosť;
- Δt – rozdiel medzi teplotou vo vnútri a vonku.
Pri určovaní Δt sa používa ukazovateľ pre najchladnejšie obdobie roka.
Tepelný odpor sa vypočíta takto:
R=A/Kt,
Kde:
- A – hrúbka vrstvy, m;
- CT – súčiniteľ tepelnej vodivosti, W/m*K.
Pre kombinované prvky konštrukcie sa musí spočítať odolnosť všetkých vrstiev.
V priloženej tabuľke sme uviedli viac hodnôt súčiniteľa tepelnej vodivosti pre najobľúbenejšie stavebné materiály v ďalšom článku.
Tepelné straty vetraním
Na výpočet ukazovateľa sa používa vzorec:
Q2 = (V*K/3600)*C*P*At,
Kde:
- V – objem miestnosti, metre kubické. m;
- K - výmenný kurz vzduchu;
- C – merná tepelná kapacita vzduchu, J/kg*K;
- P – hustota vzduchu pri bežnej izbovej teplote – 20 °C.
Výmena vzduchu vo väčšine miestností je rovná jednej. Výnimkou sú domy s vnútornou parozábranou – na udržanie normálnej mikroklímy treba vzduch dvakrát za hodinu obnovovať.
Špecifická tepelná kapacita je referenčným ukazovateľom. Pri štandardnej teplote bez tlaku je hodnota 1005 J/kg*K.
Celkové tepelné straty
Celkové množstvo tepelných strát v miestnosti sa bude rovnať: Q=Q1*1,1+Q2. Koeficient 1,1 – zvýšenie nákladov na energie o 10 % v dôsledku infiltrácie vzduchu cez trhliny a netesnosti v stavebných konštrukciách.
Vynásobením získanej hodnoty 1,2 získame požadovaný výkon vykurovanej podlahy na kompenzáciu tepelných strát. Pomocou grafu tepelného toku v závislosti od teploty chladiacej kvapaliny môžete určiť vhodný rozstup a priemer potrubia.
Údaje sú relevantné pre vyhrievané podlahy na pieskovo-cementovom potere s hrúbkou 7 mm, náterovým materiálom je keramická dlažba. Pre iné podmienky musia byť hodnoty upravené tak, aby zohľadňovali tepelnú vodivosť povrchovej úpravy.
Napríklad pri položení koberca by sa mala teplota chladiacej kvapaliny zvýšiť o 4-5 °C. Každý ďalší centimeter poteru znižuje prenos tepla o 5-8%.
Konečný výber dĺžky obrysu
Keď poznáme rozstup kladenia cievok a pokrytú oblasť, je ľahké určiť prietok potrubím. Ak je získaná hodnota väčšia ako prípustná hodnota, potom je potrebné nainštalovať niekoľko okruhov.
Optimálne je, ak sú slučky rovnako dlhé – netreba nič upravovať ani vyvažovať. V praxi je však častejšie potrebné roztrhnúť vykurovacie potrubie na rôzne časti.
Konkrétny príklad výpočtu vykurovacej vetvy
Predpokladajme, že potrebujete určiť parametre tepelného okruhu pre dom s rozlohou 60 metrov štvorcových.
Na výpočet budete potrebovať nasledujúce údaje a charakteristiky:
- rozmery miestnosti: výška – 2,7 m, dĺžka – 10 a šírka – 6 m;
- Dom má 5 kovovo-plastových okien 2 m2. m;
- vonkajšie steny - pórobetón, hrúbka - 50 cm, Kt = 0,20 W/mK;
- dodatočné zateplenie steny – penový polystyrén 5 cm, Kt=0,041 W/mK;
- materiál stropu – železobetónová doska, hrúbka – 20 cm, Kt=1,69 W/mK;
- izolácia podkrovia – dosky z penového polystyrénu s hrúbkou 5 cm;
- rozmery vchodových dverí - 0,9 * 2,05 m, tepelná izolácia - polyuretánová pena, vrstva - 10 cm, Kt = 0,035 W/mK.
Ďalej sa pozrime na krok za krokom príklad vykonania výpočtu.
Krok 1 - výpočet tepelných strát cez konštrukčné prvky
Tepelná odolnosť materiálov stien:
- pórobetón: R1=0,5/0,20=2,5 m2*K/W;
- expandovaný polystyrén: R2=0,05/0,041=1,22 m2*K/W.
Tepelný odpor steny ako celku je: 2,5 + 1,22 = 3,57 m2. m*K/W. Priemernú teplotu v dome berieme +23 °C, minimálna teplota vonku je 25 °C so znamienkom mínus. Rozdiel v ukazovateľoch je 48 °C.
Výpočet celkovej plochy steny: S1=2,7*10*2+2,7*6*2=86,4 sq. Od získaného ukazovateľa je potrebné odpočítať veľkosť okien a dverí: S2 = 86,4-10-1,85 = 74,55 m2. m.
Nahradením získaných ukazovateľov do vzorca získame tepelné straty steny: Qc=74,55/3,57*48=1002 W
Konečný tepelný odpor stropu je: 0,2/1,69+0,05/0,041=0,118+1,22=1,338 m2. m*K/W. Tepelná strata bude: Qp=60/1,338*48=2152 W.
Na výpočet úniku tepla oknami je potrebné určiť váženú priemernú hodnotu tepelného odporu materiálov: dvojsklo - 0,5 a profil - 0,56 m2. m*K/W.
Ro=0,56*0,1+0,5*0,9=0,56 m2*K/W. Tu je 0,1 a 0,9 podiel každého materiálu v štruktúre okna.
Tepelná strata okna: Q®=10/0,56*48=857 W.
Pri zohľadnení tepelnej izolácie dverí bude ich tepelný odpor: Rd=0,1/0,035=2,86 m2. m*K/W. Qd = (0,9 x 2,05)/2,86 x 48 = 31 W.
Celková tepelná strata cez uzatváracie prvky je: 1002+2152+857+31=4042 W. Výsledok sa musí zvýšiť o 10%: 4042*1,1=4446 W.
Krok 2 - teplo na vykurovanie + všeobecné tepelné straty
Najprv si vypočítajme spotrebu tepla na ohrev privádzaného vzduchu. Objem miestnosti: 2,7*10*6=162 metrov kubických. m. Podľa toho budú tepelné straty vetraním: (162*1/3600)*1005*1,19*48=2583 W.
Podľa týchto parametrov miestnosti budú celkové náklady na teplo: Q=4446+2583=7029 W.
Krok 3 - požadovaný výkon tepelného okruhu
Vypočítame optimálny výkon obvodu potrebný na kompenzáciu tepelných strát: N=1,2*7029=8435W.
Ďalej: q=N/S=8435/60=141 W/m2.
Krok 4 - určenie rozstupu pokládky a dĺžky obrysu
Výsledná hodnota sa porovná s grafom závislosti. Ak je teplota chladiacej kvapaliny v systéme 40 °C, potom je vhodný okruh s nasledujúcimi parametrami: stúpanie – 100 mm, priemer – 20 mm.
Ak v hlavnom potrubí cirkuluje voda ohriata na 50 °C, potom možno interval medzi vetvami zväčšiť na 15 cm a použiť potrubie s prierezom 16 mm.
Dĺžku vrstevnice vypočítame: L=60/0,15*1,1=440 m.
Samostatne je potrebné vziať do úvahy vzdialenosť od kolektorov k vykurovaciemu systému.
Ako je zrejmé z výpočtov, na inštaláciu vodnej podlahy budete musieť urobiť najmenej štyri vykurovacie slučky. Ako správne položiť a zabezpečiť potrubia, ako aj ďalšie tajomstvá inštalácie, my recenzované tu.
Závery a užitočné video na túto tému
Vizuálne video recenzie vám pomôžu urobiť predbežný výpočet dĺžky a rozstupu tepelného okruhu.
Výber najefektívnejšej vzdialenosti medzi vetvami systému podlahového vykurovania:
Návod, ako zistiť dĺžku slučky používanej vyhrievanej podlahy:
Metódu výpočtu nemožno nazvať jednoduchou. Zároveň by sa malo brať do úvahy veľa faktorov ovplyvňujúcich parametre obvodu. Ak plánujete použiť vodnú podlahu ako jediný zdroj tepla, potom je lepšie zveriť túto prácu odborníkom - chyby vo fáze plánovania môžu byť nákladné.
Počítate si sami potrebnú metráž rúrok pre vyhrievané podlahy a ich optimálny priemer? Možno máte stále otázky, ktoré sme v tomto materiáli nepokryli? Opýtajte sa ich našich odborníkov v sekcii komentárov.
Ak sa špecializujete na výpočet potrubí na usporiadanie podláh vyhrievaných vodou a máte čo pridať k vyššie uvedenému materiálu, napíšte svoje pripomienky nižšie pod článok.
Všetko je dobre popísané, kompetentne. Chcem ale upozorniť všetkých, ktorí sa chystajú robiť teplú podlahu, tú správnu podlahovú krytinu si musia vybrať sami. Nevedel som, nikde som to nečítal a kúpil som si najbežnejšie dlaždice. A začalo to praskať. Keď vyhrievaná podlaha začne pracovať, objavia sa nové trhliny. Porucha je úplná. Možno môj príbeh niekoho varuje a pomôže mu nerobiť chyby.
Ahoj. Dôvodom nie je dlaždica. S najväčšou pravdepodobnosťou ste po inštalácii nečakali, kým poter alebo lepidlo na dlaždice úplne vyschnú. Keď zapnete TP, sušenie sa zrýchli, dlaždica sa ťahá a podľa toho praskne. Teplota nie je dostatočne vysoká na to, aby sa keramické dlaždice rozbili. Tu je buď moja verzia alebo verzia s chybnými dlaždicami. Pre TP neexistujú žiadne špeciálne produkty.
Môže sa tiež stať, že lepidlo nebolo použité na vyhrievané podlahy.
Je škoda, že táto poznámka ma nezaujala, keď som plánoval urobiť vyhrievanú podlahu v mojom vidieckom dome. Dôveroval som nie veľmi dobrému kolektívu pracovníkov a oni postavili vykurovaciu vetvu z nerezu.A teraz je všetko tak, ako ste to opísali - teplo je rozložené nerovnomerne po miestnostiach, pretože potrubia sú ďaleko od seba. Budeme to musieť prerobiť.