Càlcul de canonades per a calefacció per sòl radiant: selecció de canonades segons paràmetres, elecció del pas de posada + exemple de càlcul

Malgrat la complexitat de la instal·lació, la calefacció per terra mitjançant un circuit d’aigua es considera un dels mètodes més rendibles per escalfar una habitació. Per tal que el sistema funcioni de la forma més eficaç possible i no causi mal funcionaments, cal calcular correctament les canonades per a la calefacció per terra radiant. Determinar la longitud, el pas del bucle i el patró de posada del circuit.

La comoditat d'utilitzar calefacció per aigua depèn en gran mesura d'aquests indicadors. Analitzarem aquests problemes al nostre article: us explicarem com triar la millor opció de canonada tenint en compte les característiques tècniques de cada varietat. A més, després de llegir aquest article, podreu escollir correctament el pas d’instal·lació i calcular el diàmetre i la longitud necessaris del contorn del sòl càlid per a una habitació determinada.

Paràmetres per calcular el circuit de calor

En l'etapa del disseny, cal resoldre diversos problemes que es determinin característiques de disseny mode de calefacció i funcionament en sòls: seleccioneu el gruix del massís, la bomba i altres equips necessaris.

Els aspectes tècnics de l'organització de la branca de calefacció depenen en gran mesura del seu propòsit. A més de la finalitat, per a un càlcul exacte del metratge del circuit d’aigua, caldrà diversos indicadors: àrea de cobertura, densitat de flux de calor, temperatura del portador de calor, tipus de sòl.

Coberta de canonades

A l'hora de determinar les dimensions de la base per a la col·locació de canonades, es té en compte un espai que no està replet de grans equips i mobiliari encastat. Heu de pensar prèviament sobre la disposició dels elements de la sala.

Si el sòl d’aigua s’utilitza com a principal proveïdor de calor, la seva capacitat hauria de ser suficient per compensar el 100% de les pèrdues de calor. Si la bobina és una addició al sistema de radiadors, ha de cobrir un 30-60% dels costos d’energia tèrmica de l’habitació

Cabal de calor i temperatura del refrigerant

La densitat de flux de calor és un indicador calculat que caracteritza la quantitat òptima d’energia calorífica per escalfar una habitació. El valor depèn de diversos factors: la conductivitat tèrmica de les parets, els sòls, l’àrea de vidre, la presència d’aïllament i la intensitat d’intercanvi d’aire. A partir del flux de calor, es determina el pas de posada del bucle.

L’indicador màxim de la temperatura del refrigerant és de 60 ° C. No obstant això, el gruix del cargol i el revestiment del sòl redueixen la temperatura, de fet, a la superfície del sòl s’observen uns 30-35 ºC. La diferència entre els indicadors tèrmics a l'entrada i sortida del circuit no hauria de superar els 5 ºC.

Tipus de sòl

L’acabament afecta el rendiment del sistema. Conductivitat tèrmica òptima de teules i gres porcelànic: la superfície s’escalfa ràpidament. Un bon indicador de l’eficiència del circuit d’aigua quan s’utilitza un laminat i linòleum sense una capa aïllant tèrmica. La conductivitat tèrmica més baixa d’un revestiment de fusta.

El grau de transferència de calor també depèn del material d'ompliment. El sistema és més eficaç quan s’utilitza formigó gruixut amb agregat natural, per exemple, còdols marins de fracció fina.

El morter de ciment i sorra proporciona un nivell mitjà de transferència de calor en escalfar el refrigerant a 45 ºC. L’eficiència del circuit baixa significativament quan l’aparell és de cargol semisec

Per calcular canonades per a un sòl calent, cal tenir en compte les normes establertes del règim de temperatura del recobriment:

• 29 ° C - sala d’estar;
• 33 ° C - locals d’humitat elevada;
• 35 ° C - zones de pas i zones fredes: seccions al llarg de les parets finals.

Les característiques climàtiques de la regió jugaran un paper important en la determinació de la densitat del posat del circuit d’aigua. Per calcular les pèrdues de calor, cal tenir en compte la temperatura mínima a l’hivern.

Com es mostra a la pràctica, l'escalfament previ de tota la casa ajudarà a reduir la càrrega. Té sentit primer aïllar la sala i després procedir al càlcul de la pèrdua de calor i els paràmetres del circuit de les canonades.

Valoració de les propietats tècniques a l’hora de triar canonades

A causa de les condicions de funcionament no estàndard, es exigeixen elevades exigències en el material i la mida de la bobina del sòl d'aigua:

• inèrcia químicaresistència als processos de corrosió;
• Recobriment interior absolutament suauno propens a la formació de creixements calcaris;
• durabilitat - des de dins, el refrigerant actua constantment sobre les parets i, per fora, un cargol; la canonada ha de suportar una pressió de fins a 10 bar.

És desitjable que la branca de calefacció tingui una gravetat específica petita. Un pastís per al sòl d’aigua ja exerceix una càrrega important al sostre i una canonada pesada només agreujarà la situació.

Segons SNiP en sistemes de calefacció tancats, està prohibit l’ús de canonades soldades, independentment del tipus de costura: espiral o recta

Tres tipus de productes de canonades corresponen a aquests requisits en un grau o un altre: polietilè de reticulat, metall-plàstic, coure.

Opció 1: Polietilè reticulat (PEX)

El material té una estructura cel·lular de malla ampla d’enllaços moleculars. La modificació del polietilè ordinari es distingeix per la presència de lligaments tant longitudinals com transversals. Aquesta estructura augmenta la gravetat, la resistència mecànica i la resistència química específiques.

El circuit d’aigua de les canonades PEX presenta diversos avantatges:

• alta elasticitat, permetent col·locar una bobina amb un petit radi de flexió;
• seguretat - quan s'escalfa, el material no emet components nocius;
• resistència a la calor: suavització - a partir de 150 ° C, fusió - 200 ° C, combustió - 400 ° C;
• conserva l'estructura amb fluctuacions de temperatura;
• resistència al dany - destructors biològics i productes químics.

La canonada conserva la seva producció original: no es diposita cap sediment a les parets. La vida útil estimada del circuit PEX és de 50 anys.

Els desavantatges del polietilè reticulat són: la por a la llum solar, l’impacte negatiu de l’oxigen quan penetra a l’estructura, la necessitat d’una fixació rígida de la bobina durant la instal·lació.

Hi ha quatre grups de productes:

1. PEX-a - reticulat de peròxids. S'aconsegueix l'estructura més duradora i uniforme amb una densitat d'enllaç de fins al 75%.
2. PEX-b: Silane reticulat. La tecnologia utilitza silanides: substàncies tòxiques inacceptables per a ús domèstic. Els fabricants de productes de lampisteria el substitueixen per un reactiu segur. Per a la seva instal·lació, es poden permetre tubs amb certificat higiènic. La densitat de la retícula és del 65-70%.
3. PEX-c - mètode de radiació. El polietilè s’irradia amb un corrent de raig gamma o un electró. Com a resultat, els enllaços es condensen fins al 60%. Desavantatges PEX-c: ús no segur, reticulació desigual.
4. PEX-d: nitruració. La reacció per crear la xarxa es produeix a causa dels radicals de nitrogen. La producció és un material amb una densitat de reticulació d’uns 60-70%.

Les característiques de resistència de les canonades PEX depenen del mètode de reticulat de polietilè.

Si us heu quedat amb tubs de polietilè reticulats, us recomanem que us familiaritzeu amb vosaltres normes d’ordenació sistemes de calefacció per terra.

Opció # 2: metall-plàstic

El líder del lloguer de canonades per a la disposició de la calefacció per terra radiant és metall-plàstic. Estructuralment, el material inclou cinc capes.

El recobriment interior i la closca exterior: polietilè d'alta densitat, donant a la canonada la suavitat i la resistència a la calor necessàries. Capa intermèdia: junta d'alumini

El metall augmenta la força de la línia, redueix la velocitat d’expansió tèrmica i actua com a barrera anti-difusió: bloqueja el flux d’oxigen al refrigerant.

Característiques de les canonades de plàstic:

• bona conductivitat tèrmica;
• capacitat de mantenir una configuració determinada;
• temperatura operativa amb preservació de propietats - 110 ° С;
• baixa gravetat específica;
• moviment silenciós del refrigerant;
• seguretat d’ús;
• resistència a la corrosió;
• durada de l’operació: fins a 50 anys.

El desavantatge de les canonades compostes és la inadmissió de doblegar-se sobre l’eix. Amb un gir repetit, hi ha el risc de danyar la capa d'alumini. Us recomanem que us familiariu tecnologia adequada d’instal·lació canonades de plàstic, que ajudaran a evitar danys.

Opció # 3: canonades de coure

Segons les característiques tècniques i operatives, el metall groc serà la millor opció. Tanmateix, la seva rellevància està limitada per un cost elevat.

En comparació amb les canonades sintètiques, el circuit de coure guanya de diverses maneres: conductivitat tèrmica, resistència tèrmica i física, variabilitat il·limitada de flexió, impermeabilitat absoluta del gas

A més dels costos elevats, les canonades de coure presenten una complexitat addicional muntatge. Per doblar el circuit, necessiteu una màquina de premsa o doblador de canonades.

Opció # 4: polipropilè i acer inoxidable

De vegades es crea una branca calefactora a partir de canonades corrugades de polipropilè o inoxidables. La primera opció és assequible, però força rígida per doblar, el radi mínim de vuit diàmetres del producte.

Això vol dir que les canonades amb una mida de 23 mm hauran de situar-se a una distància de 368 mm les unes de les altres, i un pas augmentat no garantirà un escalfament uniforme.

Les canonades a prova de corrosió es caracteritzen per una elevada conductivitat tèrmica i una bona flexibilitat. Contres: la fragilitat de les bandes de cautxú, la creació d’una corrugada de forta resistència hidràulica

Possibles maneres de plantejar el contorn

Per determinar el cabal d'una canonada per organitzar un sòl càlid, heu de decidir la disposició del circuit d'aigua. La tasca principal de la planificació de la disposició és garantir un escalfament uniforme, tenint en compte les zones fredes i no climatitzades de la sala.

Són possibles les següents opcions de disseny: serp, serp doble i caragol. A l’hora d’escollir un esquema, heu de considerar la mida, la configuració de l’habitació i la ubicació de les parets externes

Mètode # 1: la serp

El refrigerant se subministra al sistema al llarg de la paret, passa per la bobina i torna a col·lector de distribució. En aquest cas, la meitat de l'habitació s'escalfa amb aigua calenta i la resta es refreda.

Quan es posa amb una serp, és impossible aconseguir un escalfament uniforme - la diferència de temperatura pot arribar a 10 ° C. El mètode s'aplica en habitacions estretes.

L’esquema angular de serps és òptim si cal aïllar la zona freda a la paret final o al passadís

Una serp doble permet una transició de temperatura més suau. Els circuits avançats i inversos són paral·lels entre si.

Mètode 2: caragol o espiral

Es considera l’esquema òptim que garanteix un escalfament uniforme del revestiment del sòl. Les branques cap endavant i inversa s’apilen alternativament.

Un avantatge addicional de “closques” és la instal·lació d’un circuit de calefacció amb un bon gir de la corba. Aquest mètode és rellevant quan es treballa amb canonades d’insuficient flexibilitat.

A les grans zones, s’implementa un esquema combinat. La superfície es divideix en sectors i per a cada desenvolupar un circuit separat que es dirigeix ​​al col·lector comú. Al centre de l'habitació, la canonada està disposada amb un caragol, i al llarg de les parets exteriors - amb una serp.

Tenim un altre article al nostre lloc en què examinem detalladament esquemes de cablejat d'instal·lació calefacció per terra i va fer recomanacions per triar la millor opció, segons les característiques d’una habitació particular.

Procediment de càlcul de canonades

Per no confondre’s en els càlculs, proposem dividir la solució de la pregunta en diverses etapes. En primer lloc, cal avaluar la pèrdua de calor de l’habitació, determinar el pas d’instal·lació i, després, calcular la longitud del circuit de calefacció.

Principis per construir un circuit

A partir dels càlculs i creant un croquis, haureu de familiaritzar-vos amb les regles bàsiques per a la ubicació del circuit d’aigua:

1. És aconsellable col·locar canonades al llarg de l’obertura de la finestra, això redueix significativament la pèrdua de calor de l’edifici.
2. La superfície de cobertura recomanada amb un circuit d’aigua és de 20 m 2. m. A les sales grans cal dividir l’espai en zones i per a cada jaciment hi ha una branca de calefacció independent.
3. La distància entre la paret i la primera branca és de 25 cm. El grau admès de les voltes de les canonades al centre de l'habitació és de fins a 30 cm, al llarg de les vores i en zones fredes - de 10 a 15 cm.
4. La determinació de la longitud màxima de la canonada per a un sòl càlid s'ha de basar en el diàmetre de la bobina.

Per a un circuit amb secció de 16 mm, no més de 90 m és admissible, la restricció per a una canonada amb un gruix de 20 mm és de 120 m. El compliment de les normes garantirà una pressió hidràulica normal en el sistema.

La taula mostra el cabal estimat de la canonada, segons el pas del bucle. Per obtenir dades actualitzades, s’ha de tenir en compte el marge per torns i la distància al col·leccionista

Fórmula bàsica amb explicacions

El càlcul de la longitud del contorn del sòl càlid es realitza segons la fórmula:

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

On:

• L - la longitud desitjada de la xarxa de calefacció;
• S - zona coberta;
• n - pas posat;
• 1,1 - marge estàndard del deu per cent per a corbes;
• k - allunyament del col·lector des del sòl - es té en compte la distància al cablejat del circuit a l’alimentació i la tornada.

Crucial jugarà l’àrea de cobertura i el to de torns.

Per a més claredat, en el paper, heu d'elaborar un pla de l'habitació indicant les dimensions exactes i designar el pas del circuit d'aigua

Cal recordar que no es recomana la col·locació de canonades de calefacció en electrodomèstics grans i mobles encastats. Els paràmetres dels objectes marcats s’han de restar de l’àrea total.

Per triar la distància òptima entre les branques, cal realitzar manipulacions matemàtiques més complexes, que funcionin amb les pèrdues de calor de l’habitació.

Càlcul termotècnic amb la definició del pas del circuit

La densitat de les canonades afecta directament a la quantitat de flux de calor procedent del sistema de calefacció. Per determinar la càrrega necessària, cal calcular els costos de calor a l’hivern.

Els costos de calor mitjançant elements estructurals de l’edifici i la ventilació s’han de compensar totalment amb l’energia de calor generada del circuit d’aigua

La potència del sistema de calefacció es determina mitjançant la fórmula:

M = 1,2 * Q,

On:

• M - rendiment del circuit;
• P - pèrdua general de calor de l’habitació.

El valor de Q es pot descompondre en components: consum d’energia a través de l’embolcall de l’edifici i els costos associats al funcionament del sistema de ventilació. Anem a esbrinar com calcular cadascun dels indicadors.

Pèrdua de calor mitjançant elements constructius

És necessari determinar el consum d’energia de calor per a totes les estructures de tancament: parets, sostre, finestres, portes, etc. La fórmula de càlcul:

Q1 = (S / R) * Δt,

On:

• S - àrea de l’element;
• R - resistència tèrmica;
• Δt - la diferència entre la temperatura en interiors i exteriors

A l’hora de determinar ist, s’utilitza l’indicador de l’època més freda de l’any.

La resistència tèrmica es calcula de la següent manera:

R = A / Kt,

On:

• A - gruix de capa, m;
• Ct - coeficient de conductivitat tèrmica, W / m * K.

Per als elements de construcció combinats, cal resumir la resistència de totes les capes.

El coeficient de conductivitat tèrmica dels materials de construcció i calefactors es pot treure del directori o veure la documentació adjunta per a un determinat producte

Més valors del coeficient de conductivitat tèrmica dels materials de construcció més populars que presentem a la taula al següent article.

Pèrdua de calor de ventilació

Per calcular l’indicador, s’utilitza la fórmula:

Q2 = (V * K / 3600) * C * P * Δt,

On:

• V - volum de l’habitació, cub m;
• K - tipus de canvi aeri;
• C - calor específica d'aire, J / kg * K;
• Pàg - densitat d'aire a temperatura ambient normal - 20 ° C.

La multiplicitat de l’intercanvi d’aire a la majoria d’habitacions és igual a una. L’excepció són cases amb barrera de vapor interna: per mantenir un microclima normal, l’aire s’ha d’actualitzar dues vegades per hora.

La calor específica és un indicador de referència. A temperatura estàndard sense pressió, el valor és 1005 J / kg * K

La taula mostra la dependència de la densitat de l’aire de la temperatura ambient sota la pressió atmosfèrica - 1.0132 bar (1 Atm)

Pèrdua de calor total

La quantitat total de pèrdua de calor a l'habitació serà igual a: Q = Q1 * 1.1 + Q2. Coeficient 1.1: augment del consum d'energia del 10% a causa de la infiltració d'aire per esquerdes, filtracions en les estructures dels edificis.

Multiplicant el valor obtingut per 1,2, obtenim la potència necessària del sòl càlid per compensar la pèrdua de calor. Mitjançant un gràfic de la dependència del flux de calor de la temperatura del refrigerant, podeu determinar el pas i el diàmetre del tub.

L’escala vertical és el règim de temperatura mitjana del circuit d’aigua, l’horitzontal és l’indicador de la producció de calor pel sistema de calefacció per 1 km quadrat. m

Les dades són rellevants per a la calefacció en sòls sobre un massís de ciment de sorra de 7 mm de gruix; el material de recobriment és de rajola ceràmica. Per a altres condicions, cal un ajust dels valors tenint en compte la conductivitat tèrmica de l’acabat.

Per exemple, en fer moques, la temperatura del líquid refrigerant s’hauria d’incrementar en 4-5 ºC. Cada centímetre addicional de xapa redueix la transferència de calor del 5-8%.

Selecció de longitud de contorn final

Conèixer el terreny de col·locació de les voltes i la zona coberta, és fàcil determinar el cabal de les canonades. Si el valor obtingut és superior al valor admissible, cal equipar diversos circuits.

De forma òptima, si els bucles tenen la mateixa longitud, no cal ajustar i equilibrar res.Tanmateix, a la pràctica, sovint es necessita desglossar la calefacció principal en diferents seccions.

L'ampliació de les longituds dels contorns s'ha de mantenir dins del 30-40%. Depenent de l'objectiu, la forma de la sala es pot "jugar" segons el diàmetre del pas i del tub

Un exemple específic de càlcul d'una branca calefactora

Suposem que voleu determinar els paràmetres del circuit tèrmic d’una casa amb una superfície de 60 metres quadrats.

Per al càlcul, necessiteu les dades i característiques següents:

• dimensions de l’habitació: alçada - 2,7 m, longitud i amplada - 10 i 6 m, respectivament;
• la casa disposa de 5 finestres de metall-plàstic de 2 metres quadrats. m;
• parets externes - formigó airejat, gruix - 50 cm, CT = 0,20 W / mK;
• aïllament addicional de la paret: poliestirè 5 cm, CT = 0,041 W / mK;
• material del sostre - llosa de formigó armat, gruix: 20 cm, CT = 1,69 W / mK;
• aïllament àtic - taules de poliestirè 5 cm de gruix;
• dimensions de la porta principal - 0,9 * 2,05 m, aïllament tèrmic - escuma de poliuretà, capa - 10 cm, CT = 0,035 W / mK.

A continuació, considerem un exemple pas a pas del càlcul.

Pas 1: càlcul de la pèrdua de calor mitjançant elements estructurals

Resistència tèrmica de materials de paret:

• formigó airejat: R1 = 0,5 / 0,20 = 2,5 m² * K / W;
• poliestirè expandit: R2 = 0,05 / 0,041 = 1,22 m² * K / W.

La resistència tèrmica de la paret en conjunt és: 2,5 + 1,22 = 3,57 sq. m * K / W Prenem que la temperatura mitjana a la casa és de +23 ° C, la mínima al carrer a 25 ° C amb un signe menys. La diferència és de 48 ° C.

Càlcul de la superfície total de la paret: S1 = 2,7 * 10 * 2 + 2,7 * 6 * 2 = 86,4 metres quadrats. De l'indicador obtingut cal restar el valor de les finestres i portes: S2 = 86,4-10-1,85 = 74,55 sq. m

Substituint els paràmetres obtinguts en la fórmula, obtenim pèrdues de calor de la paret: Qc = 74,55 / 3,57 * 48 = 1002 W

Per analogia, els costos de calor es calculen mitjançant finestres, una porta i un sostre. Per avaluar les pèrdues d’energia a les golfes, es té en compte la conductivitat tèrmica del material del sòl i l’aïllament

La resistència tèrmica total del sostre és: 0,2 / 1,69 + 0,05 / 0,041 = 0,118 + 1,22 = 1,338 sq. m * K / W Les pèrdues de calor seran: Qп = 60 / 1.338 * 48 = 2152 W.

Per calcular les fuites de calor per les finestres, cal determinar el valor mitjà ponderat de la resistència tèrmica dels materials: una finestra amb doble vidre - 0,5 i un perfil - 0,56 sq. m * K / W, respectivament.

R = 0,56 * 0,1 + 0,5 * 0,9 = 0,56 m2 * K / W. Aquí, 0,1 i 0,9 es mostren les accions de cada material de l'estructura de la finestra.

Pèrdua de calor de la finestra: QO = 10 / 0,56 * 48 = 857 W

Tenint en compte l’aïllament tèrmic de la porta, la seva resistència tèrmica serà: Rd = 0,1 / 0,035 = 2,86 sq. m * K / W Qd = (0,9 * 2,05) / 2,86 * 48 = 31 W

Les pèrdues de calor totals a través dels elements de tancament són iguals: 1002 + 2152 + 857 + 31 = 4042 W. El resultat s’ha d’incrementar un 10%: 4042 * 1,1 = 4446 watts.

Pas 2: calor per escalfar + pèrdua de calor general

Primer calculem el consum de calor per escalfar l’aire entrant. Volum de l'habitació: 2,7 * 10 * 6 = 162 cu. m. En conseqüència, la pèrdua de calor per ventilació serà: (162 * 1/3600) * 1005 * 1,19 * 48 = 2583 W.

Segons aquests paràmetres de l’habitació, els costos de calor total seran: Q = 4446 + 2583 = 7029 W.

Pas 3: la potència necessària del circuit de calor

Calculem la potència de bucle òptima necessària per compensar la pèrdua de calor: N = 1,2 * 7029 = 8435 W.

A més: q = N / S = 8435/60 = 141 W / m²

A partir del rendiment requerit del sistema de calefacció i la zona activa de la sala, és possible determinar la densitat de flux de calor per 1 sq. m

Pas 4: determinació del terreny de posada i longitud del contorn

El valor resultant es compara amb el gràfic de dependència. Si la temperatura del refrigerant al sistema és de 40 ° C, un circuit amb els paràmetres següents és adequat: pas - 100 mm, diàmetre - 20 mm.

Si l’aigua circula al maleter, escalfada a 50 ° C, l’interval entre les branques es pot augmentar a 15 cm i es pot fer servir una canonada amb secció de 16 mm.

Considerem la longitud del contorn: L = 60 / 0,15 * 1,1 = 440 m.

Per separat, cal tenir en compte la distància dels col·lectors al sistema tèrmic.

Com es pot observar en els càlculs, per a la disposició del sòl d’aigua haurà de fer almenys quatre bucles de calefacció. I com col·locar i fixar adequadament les canonades, a més d’altres secrets d’instal·lació, nosaltres revisat aquí.

Conclusions i vídeo útil sobre el tema

Les revisions visuals de vídeo ajudaran a fer un càlcul previ de la longitud i el pas del circuit tèrmic.

L'elecció de la distància més eficaç entre les branques del sistema de calefacció per terra:

Una guia sobre com esbrinar la longitud del bucle d’un escalfament en sòl explotat:

El mètode de càlcul no es pot anomenar simple. Al mateix temps, s’han de tenir en compte molts factors que afecten els paràmetres del circuit.Si teniu previst utilitzar el sòl d’aigua com a única font de calor, és millor confiar aquest treball als professionals: els errors a l’etapa de planificació poden ser costosos.

Calculeu les imatges necessàries de canonades per a un sòl càlid i el seu diàmetre òptim tu mateix? Potser encara teniu preguntes que no hem tocat en aquest article? Pregunteu-los als nostres experts a la secció de comentaris.

Si teniu especialitat en el càlcul de canonades per a la instal·lació d’un sòl amb calefacció per aigua i voleu afegir al material anterior, escriviu els vostres comentaris a l’article següent.