Calcul des tuyaux pour le chauffage par le sol: sélection des tuyaux en fonction des paramètres, choix de l'étape de pose + exemple de calcul
Malgré la complexité de l'installation, le chauffage par le sol à l'aide d'un circuit d'eau est considéré comme l'une des méthodes les plus rentables de chauffage d'une pièce. Pour que le système fonctionne aussi efficacement que possible et ne provoque pas de dysfonctionnements, il est nécessaire de calculer correctement les tuyaux pour le chauffage par le sol - déterminer la longueur, le pas de boucle et le schéma de pose du circuit.
Le confort d'utilisation du chauffage à eau dépend largement de ces indicateurs. Nous analyserons ces problèmes dans notre article - nous vous dirons comment choisir la meilleure option de tuyau, en tenant compte des caractéristiques techniques de chaque variété. De plus, après avoir lu cet article, vous pourrez choisir correctement l'étape d'installation et calculer le diamètre et la longueur requis du contour du sol chaud pour une pièce particulière.
Le contenu de l'article:
Paramètres de calcul du circuit de chaleur
Au stade de la conception, il est nécessaire de résoudre un certain nombre de problèmes qui déterminent caractéristiques de conception chauffage au sol et mode de fonctionnement - sélectionnez l'épaisseur de la chape, de la pompe et des autres équipements nécessaires.
Les aspects techniques de l'organisation de la branche chauffage dépendent largement de son objet. En plus de l'objectif, pour un calcul précis de la longueur du circuit d'eau, un certain nombre d'indicateurs seront nécessaires: zone de couverture, densité de flux thermique, température du caloporteur, type de revêtement de sol.
Couverture de tuyau
Lors de la détermination des dimensions de la base pour la pose de tuyaux, un espace est pris en compte qui n'est pas encombré de gros équipements et de meubles intégrés. Vous devez penser à l'avance à la disposition des éléments dans la pièce.
Flux de chaleur et température du liquide de refroidissement
La densité de flux thermique est un indicateur calculé caractérisant la quantité optimale d'énergie thermique pour chauffer une pièce. La valeur dépend d'un certain nombre de facteurs: la conductivité thermique des murs, des sols, de la surface vitrée, la présence d'isolation et l'intensité des échanges d'air. Sur la base du flux de chaleur, l'étape de pose de boucle est déterminée.
L'indicateur maximum de la température du liquide de refroidissement est de 60 ° C. Cependant, l'épaisseur de la chape et du revêtement de sol fait baisser la température - en fait, environ 30-35 ° C est observé sur la surface du sol. La différence entre les indicateurs thermiques en entrée et en sortie du circuit ne doit pas dépasser 5 ° C.
Type de revêtement de sol
La finition affecte les performances du système. Conductivité thermique optimale des carreaux et grès cérame - la surface se réchauffe rapidement. Un bon indicateur de l'efficacité du circuit d'eau lors de l'utilisation d'un stratifié et d'un linoléum sans couche d'isolation thermique. La conductivité thermique la plus basse d'un revêtement en bois.
Le degré de transfert de chaleur dépend également du matériau de remplissage. Le système est plus efficace lors de l'utilisation de béton lourd avec des agrégats naturels, par exemple, des cailloux marins de fraction fine.
Lors du calcul des tuyaux pour un sol chaud, les normes établies du régime de température du revêtement doivent être prises en compte:
- 29 ° C - salon;
- 33 ° C - locaux à forte humidité;
- 35 ° C - zones de passage et zones froides - sections le long des parois d'extrémité.
Les caractéristiques climatiques de la région joueront un rôle important dans la détermination de la densité de la pose du circuit d'eau. Lors du calcul des pertes de chaleur, la température minimale en hiver doit être prise en compte.
Comme le montre la pratique, le réchauffement préliminaire de toute la maison contribuera à réduire la charge. Il est logique d'isoler d'abord la pièce, puis de procéder au calcul de la perte de chaleur et des paramètres du circuit de canalisation.
Évaluation des propriétés techniques lors du choix des tuyaux
En raison de conditions de fonctionnement non standard, des exigences élevées sont imposées au matériau et à la taille de la batterie au sol:
- inertie chimiquerésistance aux processus de corrosion;
- revêtement intérieur absolument lissenon sujet à la formation de croissances calcaires;
- durabilité - de l'intérieur, le liquide de refroidissement agit constamment sur les murs, et de l'extérieur, une chape; le tuyau doit résister à une pression allant jusqu'à 10 bars.
Il est souhaitable que la branche de chauffage ait une petite densité spécifique. Un gâteau au fond de l'eau exerce déjà une charge importante sur le plafond, et un pipeline lourd ne fera qu'aggraver la situation.
Trois catégories de produits de tuyauterie correspondent à ces exigences à un degré ou à un autre: polyéthylène réticulé, métal-plastique, cuivre.
Option 1 - Polyéthylène réticulé (PEX)
Le matériau a une structure cellulaire à mailles larges de liaisons moléculaires. Le polyéthylène modifié par rapport au polyéthylène ordinaire se distingue par la présence de ligaments longitudinaux et transversaux. Cette structure augmente la densité, la résistance mécanique et la résistance chimique.
Le circuit d'eau des tuyaux PEX présente plusieurs avantages:
- haute élasticité, permettant de poser une bobine avec un petit rayon de courbure;
- la sécurité - lorsqu'il est chauffé, le matériau n'émet pas de composants nocifs;
- résistance à la chaleur: ramollissement - à partir de 150 ° C, fusion - 200 ° C, combustion - 400 ° C;
- conserve sa structure avec des fluctuations de température;
- résistance aux dommages - destructeurs biologiques et produits chimiques.
Le pipeline conserve son débit d'origine - aucun sédiment ne se dépose sur les murs. La durée de vie estimée du circuit PEX est de 50 ans.
Il existe quatre groupes de produits:
- PEX-a - réticulation au peroxyde. La structure la plus durable et uniforme avec une densité de liaison allant jusqu'à 75% est obtenue.
- PEX-b - Réticulation Silane. La technologie utilise des silanures - des substances toxiques qui sont inacceptables pour un usage domestique. Les fabricants de produits de plomberie le remplacent par un réactif sûr. Des tuyaux avec un certificat d'hygiène sont autorisés pour l'installation. La densité de réticulation est de 65 à 70%.
- PEX-c - méthode de rayonnement. Le polyéthylène est irradié avec un flux de rayons gamma ou un électron. En conséquence, les obligations sont condensées jusqu'à 60%. Inconvénients du PEX-c: utilisation non sûre, réticulation inégale.
- PEX-d - nitruration. La réaction pour créer le réseau se produit en raison des radicaux azotés. Le résultat est un matériau avec une densité de réticulation d'environ 60 à 70%.
Les caractéristiques de résistance des tuyaux PEX dépendent de la méthode de réticulation du polyéthylène.
Si vous êtes resté sur des tuyaux en polyéthylène réticulé, nous vous recommandons de vous familiariser avec règles d'arrangement systèmes de chauffage au sol d'entre eux.
Option # 2 - métal-plastique
Le leader de la location de tuyaux pour la disposition de chauffage par le sol est métal-plastique. Structurellement, le matériau comprend cinq couches.
Le métal augmente la résistance de la ligne, réduit le taux de dilatation thermique et agit comme une barrière anti-diffusion - il bloque le flux d'oxygène vers le liquide de refroidissement.
Caractéristiques des tuyaux en plastique:
- bonne conductivité thermique;
- capacité à conserver une configuration donnée;
- température de fonctionnement avec préservation des propriétés - 110 ° С;
- faible densité spécifique;
- mouvement silencieux du liquide de refroidissement;
- sécurité d'utilisation;
- résistance à la corrosion;
- durée de fonctionnement - jusqu'à 50 ans.
L'inconvénient des tuyaux composites est l'inadmissibilité de plier autour de l'axe. En cas de torsion répétée, il existe un risque d'endommagement de la couche d'aluminium. Nous vous recommandons de vous familiariser avec technologie d'installation appropriée tuyaux en plastique, qui aideront à éviter les dommages.
Option 3 - tuyaux en cuivre
Selon les caractéristiques techniques et opérationnelles, le métal jaune sera le meilleur choix. Cependant, sa pertinence est limitée par son coût élevé.
En plus du coût élevé, la tuyauterie en cuivre a un inconvénient supplémentaire - la complexité montage. Pour plier le circuit, vous avez besoin d'une presse ou cintreuse de tuyaux.
Option # 4 - polypropylène et acier inoxydable
Parfois, une branche de chauffage est créée à partir de tuyaux ondulés en polypropylène ou en acier inoxydable. La première option est abordable, mais assez rigide à plier - le rayon minimum de huit diamètres de produit.
Cela signifie que les tuyaux d'une taille de 23 mm devront être placés à une distance de 368 mm les uns des autres - un pas accru n'assurera pas un chauffage uniforme.
Possibilités de pose du contour
Afin de déterminer le débit d'un tuyau pour aménager un plancher chaud, vous devez décider de la disposition du circuit d'eau. La tâche principale de la planification de l'aménagement est d'assurer un chauffage uniforme, en tenant compte des zones froides et non chauffées de la pièce.
Méthode n ° 1 - le serpent
Le liquide de refroidissement est fourni au système le long de la paroi, traverse le serpentin et revient à collecteur de distribution. Dans ce cas, la moitié de la pièce est chauffée à l'eau chaude et le reste est refroidi.
Lors de la ponte avec un serpent, il est impossible d'obtenir un chauffage uniforme - la différence de température peut atteindre 10 ° C. La méthode est applicable dans les pièces étroites.
Un double serpent permet une transition de température plus douce. Les circuits aller et retour sont parallèles entre eux.
Méthode n ° 2 - escargot ou spirale
Ceci est considéré comme le schéma optimal qui assure un chauffage uniforme du revêtement de sol. Les branches avant et arrière sont empilées alternativement.
Sur de grandes surfaces, un schéma combiné est mis en œuvre. La surface est divisée en secteurs et pour chacun développer un circuit séparé qui va au collecteur commun. Au centre de la pièce, le pipeline est disposé avec un escargot et le long des murs extérieurs - avec un serpent.
Nous avons un autre article sur notre site dans lequel nous avons examiné en détail schémas de câblage d'installation chauffage au sol et fait des recommandations pour choisir la meilleure option, en fonction des caractéristiques d'une pièce particulière.
Procédure de calcul des tuyaux
Afin de ne pas se confondre dans les calculs, nous proposons de diviser la solution de la question en plusieurs étapes. Tout d'abord, il est nécessaire d'évaluer la perte de chaleur de la pièce, de déterminer l'étape d'installation, puis de calculer la longueur du circuit de chauffage.
Principes de construction d'un circuit
En commençant les calculs et en créant un croquis, vous devez vous familiariser avec les règles de base pour l'emplacement du circuit d'eau:
- Il est conseillé de poser des tuyaux le long de l'ouverture de la fenêtre - cela réduira considérablement les pertes de chaleur du bâtiment.
- La zone de couverture recommandée avec un circuit d'eau est de 20 mètres carrés. Dans les grandes pièces, il est nécessaire de diviser l'espace en zones et, pour chacune, de poser une branche de chauffage séparée.
- La distance entre le mur et la première branche est de 25 cm, le pas autorisé des tours de tuyaux au centre de la pièce peut atteindre 30 cm, le long des bords et dans les zones froides - 10-15 cm.
- La détermination de la longueur maximale de tuyau pour un plancher chaud doit être basée sur le diamètre de la bobine.
Pour un circuit d'une section de 16 mm, pas plus de 90 m n'est autorisé, la restriction pour une canalisation d'une épaisseur de 20 mm est de 120 m. Le respect des normes assurera une pression hydraulique normale dans le système.
Formule de base avec explications
Le calcul de la longueur du contour du sol chaud est effectué selon la formule:
L = S / n * 1,1 + k,
Où:
- L - la longueur souhaitée de la canalisation de chauffage;
- S - surface au sol couverte;
- n - étape de pose;
- 1,1 - marge standard de dix pour cent pour les virages;
- k - éloignement du collecteur par rapport au sol - la distance au câblage du circuit sur l'alimentation et le retour est prise en compte.
Crucial jouera la zone de couverture et la hauteur des virages.
Il ne faut pas oublier que l'emplacement des tuyaux de chauffage n'est pas recommandé sous les gros appareils électroménagers et les meubles encastrés. Les paramètres des objets marqués doivent être soustraits de la surface totale.
Pour choisir la distance optimale entre les branches, il est nécessaire d'effectuer des manipulations mathématiques plus complexes, fonctionnant avec les pertes de chaleur de la pièce.
Calcul thermotechnique avec la définition du pas du circuit
La densité des tuyaux affecte directement la quantité de flux de chaleur provenant du système de chauffage. Pour déterminer la charge requise, il est nécessaire de calculer les coûts de chaleur en hiver.
La puissance du système de chauffage est déterminée par la formule:
M = 1,2 * Q,
Où:
- M - performances du circuit;
- Q - perte de chaleur générale de la pièce.
La valeur de Q peut être décomposée en composants: la consommation d'énergie à travers l'enveloppe du bâtiment et les coûts associés au fonctionnement du système de ventilation. Voyons comment calculer chacun des indicateurs.
Perte de chaleur par les éléments de construction
Il est nécessaire de déterminer la consommation d'énergie thermique pour toutes les structures d'enceinte: murs, plafond, fenêtres, portes, etc. La formule de calcul:
Q1 = (S / R) * Δt,
Où:
- S - aire de l'élément;
- R - résistance thermique;
- Δt - la différence entre la température intérieure et extérieure.
Lors de la détermination de Δt, l'indicateur de la période la plus froide de l'année est utilisé.
La résistance thermique est calculée comme suit:
R = A / Kt,
Où:
- Un - épaisseur de couche, m;
- Ct - coefficient de conductivité thermique, W / m * K.
Pour les éléments de construction combinés, la résistance de toutes les couches doit être additionnée.
Plus de valeurs du coefficient de conductivité thermique pour les matériaux de construction les plus populaires que nous avons présentées dans le tableau contenaient dans le prochain article.
Perte de chaleur par ventilation
Pour calculer l'indicateur, la formule est utilisée:
Q2 = (V * K / 3600) * C * P * Δt,
Où:
- V - volume de la pièce, cube m;
- K - taux de change de l'air;
- C - chaleur spécifique de l'air, J / kg * K;
- P - densité de l'air à température ambiante normale - 20 ° C
La multiplicité des échanges d'air dans la plupart des pièces est égale à un. L'exception est les maisons avec pare-vapeur interne - afin de maintenir un microclimat normal, l'air doit être mis à jour deux fois par heure.
La chaleur spécifique est un indicateur de référence. À température standard sans pression, la valeur est de 1005 J / kg * K.
Perte de chaleur totale
La quantité totale de perte de chaleur dans la pièce sera égale à: Q = Q1 * 1,1 + Q2. Coefficient 1.1 - une augmentation de la consommation d'énergie de 10% due à l'infiltration d'air à travers les fissures, les fuites dans les structures des bâtiments.
En multipliant la valeur obtenue par 1,2, nous obtenons la puissance requise du plancher chaud pour compenser la perte de chaleur. À l'aide d'un graphique de la dépendance du flux de chaleur à la température du liquide de refroidissement, vous pouvez déterminer le pas approprié et le diamètre du tuyau.
Les données sont pertinentes pour le chauffage par le sol sur une chape sable-ciment de 7 mm d'épaisseur, le matériau de revêtement est en carreaux de céramique. Pour les autres conditions, un ajustement des valeurs est nécessaire en tenant compte de la conductivité thermique de la finition.
Par exemple, lors de la pose de tapis, la température du liquide de refroidissement doit être augmentée de 4 à 5 ° C. Chaque centimètre de chape supplémentaire réduit le transfert de chaleur de 5 à 8%.
Sélection finale de la longueur du contour
Connaissant le pas de la pose des spires et la zone couverte, il est facile de déterminer le débit des tuyaux. Si la valeur obtenue est supérieure à la valeur admissible, il faut alors équiper plusieurs circuits.
De manière optimale, si les boucles sont de la même longueur - vous n'avez pas besoin d'ajuster et d'équilibrer quoi que ce soit.Cependant, dans la pratique, il est plus souvent nécessaire de diviser le chauffage principal en différentes sections.
Un exemple spécifique de calcul d'une branche de chauffage
Supposons que vous vouliez déterminer les paramètres du circuit thermique pour une maison de 60 mètres carrés.
Pour le calcul, vous avez besoin des données et caractéristiques suivantes:
- dimensions de la pièce: hauteur - 2,7 m, longueur et largeur - 10 et 6 m, respectivement;
- la maison dispose de 5 fenêtres métal-plastique de 2 m². m;
- murs extérieurs - béton cellulaire, épaisseur - 50 cm, CT = 0,20 W / mK;
- isolation murale supplémentaire - polystyrène 5 cm, CT = 0,041 W / mK;
- matériau du plafond - dalle en béton armé, épaisseur - 20 cm, CT = 1,69 W / mK;
- isolation du grenier - panneaux de polystyrène de 5 cm d'épaisseur;
- dimensions de la porte d'entrée - 0,9 * 2,05 m, isolation thermique - mousse de polyuréthane, couche - 10 cm, CT = 0,035 W / mK.
Ensuite, nous considérons un exemple étape par étape du calcul.
Étape 1 - calcul de la perte de chaleur à travers les éléments structurels
Résistance thermique des matériaux des murs:
- béton cellulaire: R1 = 0,5 / 0,20 = 2,5 m2 * K / W;
- polystyrène expansé: R2 = 0,05 / 0,041 = 1,22 m2 * K / W.
La résistance thermique du mur dans son ensemble est: 2,5 + 1,22 = 3,57 sq. m * K / W. Nous prenons la température moyenne dans la maison comme +23 ° C, le minimum dans la rue 25 ° C avec un signe moins. La différence est de 48 ° C.
Calcul de la surface totale du mur: S1 = 2,7 * 10 * 2 + 2,7 * 6 * 2 = 86,4 mètres carrés. m. De l'indicateur obtenu, il est nécessaire de soustraire la valeur des fenêtres et portes: S2 = 86,4-10-1,85 = 74,55 sq. m
En substituant les paramètres obtenus dans la formule, nous obtenons les pertes de chaleur des parois: Qc = 74,55 / 3,57 * 48 = 1002 W
La résistance thermique totale du plafond est: 0,2 / 1,69 + 0,05 / 0,041 = 0,118 + 1,22 = 1,338 sq. m * K / W. Les pertes de chaleur seront: Qп = 60/1 338 * 48 = 2152 W.
Pour calculer la fuite de chaleur à travers les fenêtres, il est nécessaire de déterminer la valeur moyenne pondérée de la résistance thermique des matériaux: une fenêtre à double vitrage - 0,5 et un profil - 0,56 sq. m * K / W, respectivement.
R® = 0,56 * 0,1 + 0,5 * 0,9 = 0,56 m2 * K / W. Ici, 0,1 et 0,9 sont les parts de chaque matériau dans la structure de la fenêtre.
Perte de chaleur de la fenêtre: Q® = 10 / 0,56 * 48 = 857 W.
Compte tenu de l'isolation thermique de la porte, sa résistance thermique sera: Rd = 0,1 / 0,035 = 2,86 sq. m * K / W. Qd = (0,9 * 2,05) / 2,86 * 48 = 31 W.
Les pertes de chaleur totales à travers les éléments enveloppants sont égales: 1002 + 2152 + 857 + 31 = 4042 W. Le résultat doit être augmenté de 10%: 4042 * 1,1 = 4446 watts.
Étape 2 - chaleur pour le chauffage + perte de chaleur générale
Tout d'abord, nous calculons la consommation de chaleur pour chauffer l'air entrant. Volume de la pièce: 2,7 * 10 * 6 = 162 cu. En conséquence, la perte de chaleur par ventilation sera: (162 * 1/3600) * 1005 * 1,19 * 48 = 2583 W.
Selon ces paramètres de la pièce, le coût total de la chaleur sera: Q = 4446 + 2583 = 7029 W.
Étape 3 - la puissance requise du circuit de chaleur
Nous calculons la puissance de boucle optimale nécessaire pour compenser la perte de chaleur: N = 1,2 * 7029 = 8435 W.
En outre: q = N / S = 8435/60 = 141 W / m2
Étape 4 - Détermination du pas de pose et de la longueur du contour
La valeur résultante est comparée au graphique de dépendance. Si la température du liquide de refroidissement dans le système est de 40 ° C, un circuit avec les paramètres suivants convient: pas - 100 mm, diamètre - 20 mm.
Si l'eau circule dans le tronc, chauffée à 50 ° C, l'intervalle entre les branches peut être augmenté à 15 cm et un tuyau d'une section transversale de 16 mm peut être utilisé.
Nous considérons la longueur du contour: L = 60 / 0,15 * 1,1 = 440 m.
Séparément, il est nécessaire de prendre en compte la distance des capteurs au système thermique.
Comme on peut le voir sur les calculs, pour la disposition du plancher d'eau devra faire au moins quatre boucles de chauffage. Et comment bien poser et fixer les tuyaux, ainsi que d'autres secrets d'installation, nous examiné ici.
Conclusions et vidéo utile sur le sujet
Des revues visuelles visuelles aideront à faire un calcul préliminaire de la longueur et du pas du circuit thermique.
Choisir la distance la plus efficace entre les branches du système de plancher chauffant:
Un guide sur la façon de connaître la longueur de la boucle d'un chauffage au sol exploité:
La méthode de calcul ne peut pas être qualifiée de simple. Dans le même temps, de nombreux facteurs affectant les paramètres du circuit doivent être pris en compte.Si vous prévoyez d'utiliser le plancher d'eau comme seule source de chaleur, il est préférable de confier ce travail à des professionnels - les erreurs au stade de la planification peuvent être coûteuses.
Vous calculez vous-même le nombre de tuyaux requis pour un sol chaud et leur diamètre optimal? Peut-être avez-vous encore des questions que nous n'avons pas abordées dans cet article? Demandez-les à nos experts dans la section commentaires.
Si vous êtes spécialisé dans le calcul de tuyaux pour l'aménagement d'un plancher chauffant à l'eau et que vous avez quelque chose à ajouter au matériel ci-dessus, veuillez écrire vos commentaires ci-dessous sous l'article.
Eh bien, tout est décrit avec compétence. Mais je veux avertir tous ceux qui vont faire un sol chaud, il faut bien choisir le sol lui-même. Je ne savais pas, je n'ai lu nulle part et j'ai acheté les carreaux de sol les plus ordinaires. Et elle a commencé à craquer. Alors que le plancher chaud commence à fonctionner, de nouvelles fissures. Le trouble est continu. Peut-être que mon histoire avertira et aidera à ne pas faire d'erreur.
Bonjour La raison n'est pas dans les tuiles. Très probablement, vous n'avez pas attendu que la chape ou la colle à carrelage sèche complètement après l'installation. Lorsque vous activez TP, le séchage s'accélère, la tuile tire et, en conséquence, elle se fissure. La température tp n'est pas suffisante pour casser les carreaux de céramique. Voici ma version ou la version avec des tuiles défectueuses. Il n'y a pas de produits spéciaux pour TP.
Dommage que cette note n'ait pas attiré mon attention quand il allait faire un plancher chaud dans sa maison de campagne. Il ne faisait pas confiance à une très bonne équipe de travailleurs et ils ont construit une branche de chauffage en acier inoxydable. Et maintenant, tout est comme décrit avec vous - la chaleur est répartie de manière inégale dans les pièces, car les tuyaux sont éloignés les uns des autres. Faudra le refaire.