Beregning av rør for gulvvarme: valg av rør etter parametere, valg av leggetrinn + beregningseksempel

Til tross for kompleksiteten i installasjonen, regnes gulvvarme ved hjelp av en vannkrets som en av de mest kostnadseffektive metodene for oppvarming av et rom. For at systemet skal fungere så effektivt som mulig og ikke forårsake feil, er det nødvendig å beregne rørene for varme gulv riktig - bestemme lengde, sløyfestigning og kretsleggingsmønster.

Komforten ved å bruke vannoppvarming avhenger i stor grad av disse indikatorene. Det er disse spørsmålene vi vil undersøke i artikkelen vår - vi vil fortelle deg hvordan du velger det beste alternativet for rør, med tanke på de tekniske egenskapene til hver type. Etter å ha lest denne artikkelen, vil du også kunne velge riktig installasjonstrinn og beregne den nødvendige diameteren og lengden på den oppvarmede gulvkonturen for et spesifikt rom.

Parametre for beregning av termisk sløyfe

På designstadiet er det nødvendig å løse en rekke problemer som bestemmer designfunksjoner varmt gulv og driftsmodus - velg tykkelsen på avrettingsmassen, pumpen og annet nødvendig utstyr.

De tekniske aspektene ved å organisere en varmegren avhenger i stor grad av formålet. I tillegg til formålet, for nøyaktig å beregne opptakene til vannkretsen, trenger du en rekke indikatorer: dekningsområde, varmeflukstetthet, kjølevæsketemperatur, type gulvbelegg.

Rørdekningsområde

Når du bestemmer dimensjonene til basen for legging av rør, må du ta hensyn til plassen som ikke er rotete med stort utstyr og innebygde møbler. Det er nødvendig å tenke på forhånd om arrangementet av gjenstander i rommet.

Hvis et vanngulv brukes som hovedvarmeleverandør, bør kraften være nok til å kompensere for 100 % av varmetapene. Hvis spolen er et tillegg til radiatorsystemet, må den dekke 30-60 % av varmeenergikostnadene i rommet

Varmestrøm og kjølevæsketemperatur

Varmeflukstetthet er en beregnet indikator som karakteriserer den optimale mengden varmeenergi for oppvarming av et rom. Verdien avhenger av en rekke faktorer: termisk ledningsevne til vegger, tak, glassområde, tilstedeværelse av isolasjon og luftvekslingshastighet. Basert på varmestrømmen bestemmes løkkeleggingstrinnet.

Maksimal kjølevæsketemperatur er 60 °C. Imidlertid reduserer tykkelsen på avrettingsmassen og gulvbelegget temperaturen - faktisk observeres omtrent 30-35 ° C på gulvoverflaten. Forskjellen mellom temperaturindikatorene ved inngangen og utgangen til kretsen bør ikke overstige 5 °C.

Type gulvbelegg

Finishen påvirker effektiviteten til systemet. Optimal varmeledningsevne for fliser og porselenssteintøy - overflaten varmes raskt opp.En god indikator på effektiviteten til vannkretsen ved bruk av laminat og linoleum uten et termisk isolasjonslag. Trebelegg har den laveste varmeledningsevnen.

Graden av varmeoverføring avhenger også av fyllmaterialet. Systemet er mest effektivt ved bruk av tung betong med naturlig tilslag, for eksempel fine sjøsteiner.

Sement-sandmørtelen gir et gjennomsnittlig varmeoverføringsnivå når kjølevæsken varmes opp til 45 ° C. Effektiviteten til kretsen synker betydelig når du installerer en halvtørr avrettingsmasse

Når du beregner rør for oppvarmede gulv, bør du ta hensyn til de etablerte standardene for temperaturregimet til belegget:

• 29 °C - stue;
• 33 °C – rom med høy luftfuktighet;
• 35 °C – passasjesoner og kalde soner – arealer langs endeveggene.

De klimatiske egenskapene til regionen vil spille en viktig rolle i å bestemme tettheten til vannkretsen. Ved beregning av varmetap må det tas hensyn til minimumstemperaturen om vinteren.

Som praksis viser, vil foreløpig isolasjon av hele huset bidra til å redusere belastningen. Det er fornuftig å først termisk isolere rommet, og deretter begynne å beregne varmetap og parametere for rørkretsen.

Vurdering av tekniske egenskaper ved valg av rør

På grunn av ikke-standard driftsforhold stilles det høye krav til materialet og størrelsen på vanngulvspolen:

• kjemisk treghet, motstand mot korrosjonsprosesser;
• Absolutt glatt innvendig belegg, ikke utsatt for dannelse av kalkavleiringer;
• styrke - veggene er konstant utsatt for kjølevæsken fra innsiden, og avrettingsmassen fra utsiden; røret må tåle et trykk på opptil 10 bar.

Det er ønskelig at varmegrenen har en liten egenvekt.Vanngulvskaken legger allerede en betydelig belastning på taket, og en tung rørledning vil bare forverre situasjonen.

I følge SNiP er bruk av sveisede rør i lukkede varmesystemer forbudt, uavhengig av sømtype: spiral eller rett

Tre kategorier av rullede rør oppfyller de listede kravene i en eller annen grad: tverrbundet polyetylen, metall-plast og kobber.

Alternativ #1 - tverrbundet polyetylen (PEX)

Materialet har en mesh bredcellet struktur av molekylære bindinger. Modifisert polyetylen skiller seg fra konvensjonell polyetylen i nærvær av både langsgående og tverrgående leddbånd. Denne strukturen øker egenvekt, mekanisk styrke og kjemisk motstand.

En vannkrets laget av PEX-rør har en rekke fordeler:

• høy elastisitet, som tillater installasjon av en spole med en liten bøyeradius;
• sikkerhet – ved oppvarming avgir ikke materialet skadelige komponenter;
• Varme motstand: mykning – fra 150 °C, smelting – 200 °C, forbrenning – 400 °C;
• opprettholder strukturen under temperatursvingninger;
• skademotstand - biologiske ødeleggere og kjemiske reagenser.

Rørledningen beholder sin opprinnelige gjennomstrømning - ingen sedimenter avsettes på veggene. Den estimerte levetiden til en PEX-krets er 50 år.

Ulempene med tverrbundet polyetylen inkluderer: frykt for sollys, de negative effektene av oksygen når det trenger inn i strukturen, behovet for stiv fiksering av spolen under installasjonen

Det er fire produktgrupper:

1. PEX-a – peroksidtverrbinding. Den mest holdbare og jevne strukturen med en bindingstetthet på opptil 75 % oppnås.
2. PEX-b – silan tverrbinding. Teknologien bruker silanider - giftige stoffer som er uakseptable for husholdningsbruk. Produsenter av rørleggerprodukter erstatter det med et trygt reagens. Rør med hygienisk sertifikat er akseptable for installasjon. Tverrbindingstetthet – 65-70%.
3. PEX-c – strålingsmetode. Polyetylen blir bestrålt med en strøm av gammastråler eller et elektron. Som et resultat komprimeres obligasjonene opp til 60 %. Ulemper med PEX-c: usikker bruk, ujevn tverrbinding.
4. PEX-d – nitrering. Reaksjonen for å skape et nettverk skjer på grunn av nitrogenradikaler. Utgangen er et materiale med en tverrbindingstetthet på ca. 60-70%.

Styrkeegenskapene til PEX-rør avhenger av metoden for tverrbinding av polyetylen.

Hvis du har bestemt deg for tverrbundne polyetylenrør, anbefaler vi at du gjør deg kjent med ordningsregler gulvvarmesystemer fra dem.

Alternativ #2 - metall-plast

Lederen innen rullede rør for installasjon av varme gulv er metall-plast. Strukturelt omfatter materialet fem lag.

Det indre belegget og det ytre skallet er polyetylen med høy tetthet, som gir røret den nødvendige glattheten og varmebestandigheten. Mellomlag – avstandsstykke i aluminium

Metallet øker ledningens styrke, reduserer hastigheten på termisk ekspansjon og fungerer som en antidiffusjonsbarriere - det blokkerer oksygenstrømmen til kjølevæsken.

Funksjoner av metall-plastrør:

• god varmeledningsevne;
• evne til å opprettholde en gitt konfigurasjon;
• driftstemperatur med bevaring av egenskaper – 110 °C;
• lav egenvekt;
• lydløs bevegelse av kjølevæsken;
• sikkerhet ved bruk;
• korrosjonsbestandighet;
• levetid – opptil 50 år.

Ulempen med komposittrør er at det ikke er tillatt å bøye seg rundt aksen.Gjentatt vridning risikerer å skade aluminiumslaget. Vi anbefaler at du leser riktig installasjonsteknologi metall-plastrør, som vil bidra til å unngå skade.

Alternativ #3 - kobberrør

Når det gjelder tekniske og operasjonelle egenskaper, vil gult metall være det beste valget. Imidlertid er etterspørselen begrenset av den høye kostnaden.

Sammenlignet med syntetiske rørledninger vinner kobberkretsen på flere punkter: termisk ledningsevne, termisk og fysisk styrke, ubegrenset bøyevariabilitet, absolutt ugjennomtrengelighet for gasser

I tillegg til å være dyrt, har kobberrør en ekstra ulempe - kompleksitet installasjon. For å bøye konturen trenger du en pressemaskin eller rørbøyer.

Alternativ #4 - polypropylen og rustfritt stål

Noen ganger er en varmegren laget av polypropylen eller rustfritt stål korrugerte rør. Det første alternativet er rimelig, men ganske stivt i bøyning - minimumsradius er åtte ganger diameteren til produktet.

Dette betyr at rør med standardstørrelse 23 mm må plasseres i en avstand på 368 mm fra hverandre - et økt leggetrinn vil ikke sikre jevn oppvarming.

Rustfrie stålrør har høy varmeledningsevne og god fleksibilitet. Ulemper: skjørhet av tetningsgummibånd, etablering av sterk hydraulisk motstand ved korrugering

Mulige måter å legge ut konturen på

For å bestemme rørforbruket for å arrangere et oppvarmet gulv, bør du bestemme utformingen av vannkretsen. Hovedoppgaven med å planlegge oppsettet er å sikre jevn oppvarming, med tanke på de kalde og uoppvarmede områdene i rommet.

Følgende layoutalternativer er mulige: slange, dobbel slange og snegle.Når du velger et opplegg, må du ta hensyn til størrelsen, konfigurasjonen av rommet og plasseringen av ytterveggene

Metode #1 - slange

Kjølevæsken tilføres systemet langs veggen, passerer gjennom spolen og går tilbake til distribusjonsmanifold. I dette tilfellet oppvarmes halvparten av rommet med varmt vann, og resten med avkjølt vann.

Når du legger med en slange, er det umulig å oppnå jevn oppvarming - temperaturforskjellen kan nå 10 ° C. Metoden er anvendelig i trange rom.

Hjørneslangedesignet er optimalt hvis du trenger å maksimalt isolere en kald sone nær endeveggen eller i gangen

Den doble slangen gir en mykere temperaturovergang. Forover- og reverskretsene går parallelt med hverandre.

Metode #2 - snegle eller spiral

Dette anses som det optimale opplegget for å sikre jevn oppvarming av gulvbelegget. Direkte og omvendte grener legges vekselvis.

En ytterligere fordel med "skallet" er installasjonen av en varmekrets med jevn bøydretasjon. Denne metoden er relevant når du arbeider med rør med utilstrekkelig fleksibilitet.

For store arealer gjennomføres en kombinert ordning. Overflaten er delt inn i sektorer og det utvikles en egen krets for hver, som fører til en felles kollektor. I midten av rommet er rørledningen lagt ut som en snegl, og langs ytterveggene - som en slange.

Vi har en annen artikkel på nettstedet vårt der vi diskuterte i detalj installasjonsdiagrammer gulvvarme og ga anbefalinger om å velge det optimale alternativet avhengig av egenskapene til et bestemt rom.

Rørberegningsmetode

For ikke å bli forvirret i beregningene foreslår vi å dele løsningen på problemet i flere stadier.Først av alt er det nødvendig å estimere varmetapet til rommet, bestemme leggingstrinnet og deretter beregne lengden på varmekretsen.

Prinsipper for kretsdesign

Når du starter beregninger og lager en skisse, bør du gjøre deg kjent med de grunnleggende reglene for plasseringen av vannkretsen:

1. Det er tilrådelig å legge rør langs vindusåpningen - dette vil redusere varmetapet til bygningen betydelig.
2. Det anbefalte dekningsområdet for en vannkrets er 20 kvadratmeter. m. I store rom er det nødvendig å dele plassen i soner og legge en egen varmegren for hver.
3. Avstanden fra veggen til den første grenen er 25 cm. Den tillatte stigningen på rørsvingene i midten av rommet er opptil 30 cm, langs kantene og i kalde soner – 10-15 cm.
4. Fastsettelse av maksimal rørlengde for gulvvarme bør baseres på spolens diameter.

For en krets med et tverrsnitt på 16 mm er ikke mer enn 90 m tillatt, grensen for en rørledning med en tykkelse på 20 mm er 120 m. Overholdelse av standardene vil sikre normalt hydraulisk trykk i systemet.

Tabellen viser omtrentlig rørstrømningshastighet, avhengig av sløyfestigningen. For å få mer nøyaktige data bør du ta hensyn til dreiemarginen og avstanden til oppsamleren

Grunnformel med forklaringer

Lengden på den oppvarmede gulvkonturen beregnes ved hjelp av formelen:

L=S/n*1,1+k,

Hvor:

• L — nødvendig lengde på hovedvarmeledningen;
• S – overbygd gulvareal;
• n – leggetrinn;
• 1,1 – standardfaktor på ti prosent bøyereserve;
• k – solfangerens avstand fra gulvet – det tas hensyn til avstanden til tilførsels- og returkretsledninger.

Dekningsområdet og tonehøyden på svingene vil spille en avgjørende rolle.

For klarhetens skyld må du på papir tegne en plantegning som indikerer de nøyaktige dimensjonene og indikere passasjen til vannkretsen

Det bør huskes at det ikke anbefales å plassere varmerør under store husholdningsapparater og innebygde møbler. Parametrene til de utpekte elementene må trekkes fra det totale arealet.

For å velge den optimale avstanden mellom grenene, er det nødvendig å utføre mer komplekse matematiske manipulasjoner, som opererer med varmetapet i rommet.

Termoteknisk beregning med bestemmelse av kretsstigningen

Tettheten til rørene påvirker direkte mengden varmestrøm som kommer fra varmesystemet. For å bestemme den nødvendige belastningen, er det nødvendig å beregne varmekostnadene om vinteren.

Termiske kostnader gjennom bygningens strukturelle elementer og ventilasjon må kompenseres fullt ut av den genererte varmeenergien til vannkretsen

Kraften til varmesystemet bestemmes av formelen:

M=1,2*Q,

Hvor:

• M – kretsytelse;
• Q – totalt varmetap i rommet.

Verdien av Q kan dekomponeres i komponenter: energiforbruk gjennom de omsluttende konstruksjonene og kostnader forårsaket av driften av ventilasjonssystemet. La oss finne ut hvordan vi beregner hver av indikatorene.

Varmetap gjennom bygningselementer

Det er nødvendig å bestemme varmeenergiforbruket for alle omsluttende konstruksjoner: vegger, tak, vinduer, dører osv. Beregningsformel:

Q1=(S/R)*Δt,

Hvor:

• S - området av elementet;
• R - termisk motstand;
• Δt – forskjellen mellom temperaturen innendørs og utendørs.

Ved bestemmelse av Δt brukes indikatoren for den kaldeste tiden på året.

Termisk motstand beregnes som følger:

R=A/Kt,

Hvor:

• EN – lagtykkelse, m;
• CT – varmeledningskoeffisient, W/m*K.

For kombinerte elementer i en struktur må motstanden til alle lag summeres.

Den termiske konduktivitetskoeffisienten til byggematerialer og isolasjon kan hentes fra en oppslagsbok eller ses på i den medfølgende dokumentasjonen for et spesifikt produkt.

Vi har gitt flere verdier for varmeledningskoeffisienten for de mest populære byggematerialene i tabellen inneholdt i neste artikkel.

Ventilasjonsvarmetap

For å beregne indikatoren brukes formelen:

Q2=(V*K/3600)*C*P*Δt,

Hvor:

• V – volum av rommet, kubikkmeter. m;
• K - luftvekslingshastighet;
• C – spesifikk varmekapasitet til luft, J/kg*K;
• P – lufttetthet ved normal romtemperatur – 20 °C.

Luftvekslingskursen i de fleste rom er lik én. Unntaket er for hus med innvendig dampsperre - for å opprettholde et normalt mikroklima må luften fornyes to ganger i timen.

Spesifikk varmekapasitet er en referanseindikator. Ved standard temperatur uten trykk er verdien 1005 J/kg*K.

Tabellen viser avhengigheten av lufttetthet av omgivelsestemperatur under atmosfæriske trykkforhold - 1,0132 bar (1 Atm)

Totalt varmetap

Den totale mengden varmetap i rommet vil være lik: Q=Q1*1,1+Q2. Koeffisient 1.1 – en økning i energikostnadene med 10 % på grunn av luftinfiltrasjon gjennom sprekker og lekkasjer i bygningskonstruksjoner.

Ved å multiplisere den oppnådde verdien med 1,2 får vi den nødvendige kraften til det oppvarmede gulvet for å kompensere for varmetapet. Ved å bruke en graf over varmestrøm kontra kjølevæsketemperatur kan du bestemme riktig rørstigning og diameter.

Den vertikale skalaen er gjennomsnittstemperaturregimet til vannkretsen, den horisontale skalaen er indikatoren på varmeenergiproduksjonen av varmesystemet per 1 kvm. m

Dataene er relevante for oppvarmede gulv på en sand-sement avrettingsmasse med en tykkelse på 7 mm, beleggmaterialet er keramiske fliser. For andre forhold må verdiene justeres for å ta hensyn til overflatens termiske ledningsevne.

For eksempel, når du legger teppe, bør kjølevæsketemperaturen økes med 4-5 °C. Hver ekstra centimeter avrettingsmasse reduserer varmeoverføringen med 5-8 %.

Endelig valg av konturlengde

Når du kjenner stigningen for å legge spolene og området som dekkes, er det lett å bestemme strømningshastigheten til rørene. Hvis den oppnådde verdien er større enn den tillatte verdien, er det nødvendig å installere flere kretser.

Det er optimalt hvis løkkene er like lange - det er ikke nødvendig å justere eller balansere noe. I praksis er det imidlertid oftere nødvendig å bryte opp varmeledningen i forskjellige seksjoner.

Spredningen av konturlengder bør holde seg innenfor 30-40 %. Avhengig av formålet og formen til rommet kan du "leke" med løkkestigningen og rørdiametrene

Et spesifikt eksempel på beregning av en varmegren

La oss anta at du må bestemme parametrene til den termiske kretsen for et hus med et areal på 60 kvadratmeter.

For beregningen trenger du følgende data og egenskaper:

• romdimensjoner: høyde – 2,7 m, lengde og bredde – henholdsvis 10 og 6 m;
• huset har 5 metall-plastvinduer på 2 kvm. m;
• yttervegger - porebetong, tykkelse - 50 cm, Kt = 0,20 W/mK;
• ekstra veggisolasjon – polystyrenskum 5 cm, Kt=0,041 W/mK;
• takmateriale – armert betongplate, tykkelse – 20 cm, Kt=1,69 W/mK;
• loftsisolasjon - 5 cm tykke polystyrenskumplater;
• dimensjoner på inngangsdøren - 0,9 * 2,05 m, termisk isolasjon - polyuretanskum, lag - 10 cm, Kt = 0,035 W/mK.

La oss deretter se på et trinn-for-trinn-eksempel på å utføre beregningen.

Trinn 1 - beregning av varmetap gjennom strukturelle elementer

Termisk motstand av veggmaterialer:

• porebetong: R1=0,5/0,20=2,5 sq.m*K/W;
• ekspandert polystyren: R2=0,05/0,041=1,22 kvm*K/W.

Den termiske motstanden til veggen som helhet er: 2,5 + 1,22 = 3,57 kvm. m*K/W. Vi tar gjennomsnittstemperaturen i huset til å være +23 °C, minimumstemperaturen ute er 25 °C med et minustegn. Forskjellen i indikatorer er 48 °C.

Beregning av total veggareal: S1=2,7*10*2+2,7*6*2=86,4 kvm. m. Fra den oppnådde indikatoren er det nødvendig å trekke fra størrelsen på vinduene og dørene: S2 = 86,4-10-1,85 = 74,55 kvm. m.

Ved å erstatte de oppnådde indikatorene i formelen får vi veggvarmetap: Qc=74,55/3,57*48=1002 W

Analogt beregnes varmekostnader gjennom vinduer, dører og tak. For å vurdere energitap gjennom loftet, tas den termiske ledningsevnen til gulvmaterialet og isolasjonen i betraktning

Den endelige termiske motstanden til taket er: 0,2/1,69+0,05/0,041=0,118+1,22=1,338 kvm. m*K/W. Varmetap vil være: Qp=60/1.338*48=2152 W.

For å beregne varmelekkasje gjennom vinduer, er det nødvendig å bestemme den vektede gjennomsnittsverdien av materialenes termiske motstand: doble vinduer - 0,5 og profil - 0,56 kvm. m*K/W henholdsvis.

Ro=0,56*0,1+0,5*0,9=0,56 kvm*K/W. Her er 0,1 og 0,9 andelen av hvert materiale i vindusstrukturen.

Vindusvarmetap: Qо=10/0,56*48=857 W.

Tatt i betraktning dørens termiske isolasjon, vil dens termiske motstand være: Rd=0,1/0,035=2,86 kvm. m*K/W. Qd=(0,9*2,05)/2,86*48=31 W.

Det totale varmetapet gjennom de omsluttende elementene er: 1002+2152+857+31=4042 W. Resultatet må økes med 10 %: 4042*1,1=4446 W.

Trinn 2 - varme til oppvarming + generelt varmetap

La oss først beregne varmeforbruket for oppvarming av den innkommende luften. Romvolum: 2,7*10*6=162 kubikkmeter. m. Ventilasjonsvarmetapet vil følgelig være: (162*1/3600)*1005*1,19*48=2583 W.

I henhold til disse romparametrene vil de totale varmekostnadene være: Q=4446+2583=7029 W.

Trinn 3 - nødvendig kraft til den termiske kretsen

Vi beregner den optimale kretseffekten som kreves for å kompensere for varmetap: N=1,2*7029=8435 W.

Neste: q=N/S=8435/60=141 W/kvm.

Basert på den nødvendige ytelsen til varmesystemet og det aktive området i rommet, er det mulig å bestemme varmeflukstettheten per 1 kvm. m

Trinn 4 - bestemme leggingsstigningen og konturlengden

Den resulterende verdien sammenlignes med avhengighetsgrafen. Hvis kjølevæsketemperaturen i systemet er 40 °C, er en krets med følgende parametere egnet: stigning – 100 mm, diameter – 20 mm.

Hvis vann oppvarmet til 50 °C sirkulerer i hovedledningen, kan intervallet mellom forgreninger økes til 15 cm og et rør med et tverrsnitt på 16 mm kan brukes.

Vi beregner lengden på konturen: L=60/0,15*1,1=440 m.

Separat er det nødvendig å ta hensyn til avstanden fra samlerne til varmesystemet.

Som det fremgår av beregningene, må du lage minst fire varmesløyfer for å installere et vanngulv. Hvordan legge og sikre rør på riktig måte, samt andre installasjonshemmeligheter, vi anmeldt her.

Konklusjoner og nyttig video om temaet

Visuelle videoanmeldelser vil hjelpe deg med å gjøre en foreløpig beregning av lengden og stigningen til den termiske kretsen.

Velge den mest effektive avstanden mellom grener av et gulvvarmesystem:

En veiledning for hvordan du finner ut lengden på løkken til det varme gulvet i bruk:

Beregningsmetoden kan ikke kalles enkel. Samtidig bør mange faktorer som påvirker kretsparametrene tas i betraktning. Hvis du planlegger å bruke vanngulvet som den eneste varmekilden, er det bedre å overlate dette arbeidet til fagfolk - feil på planleggingsstadiet kan være kostbare.

Beregner du nødvendig opptak av rør for varme gulv og deres optimale diameter selv? Kanskje du fortsatt har spørsmål som vi ikke dekket i dette materialet? Spør dem til våre eksperter i kommentarfeltet.

Hvis du spesialiserer deg på å beregne rør for å arrangere vannvarmede gulv og du har noe å legge til materialet presentert ovenfor, vennligst skriv kommentarene dine nedenfor under artikkelen.