Navzdory složitosti instalace je podlahové vytápění pomocí vodního okruhu považováno za jeden z nejhospodárnějších způsobů vytápění místnosti. Aby systém fungoval co nejefektivněji a neporušil, je nutné správně vypočítat potrubí pro vytápěnou podlahu - určit délku, rozteč smyček a schéma pokládky kontury.
Z těchto ukazatelů do značné míry závisí na pohodlí používání ohřevu vody. Tyto otázky budeme analyzovat v našem článku - my vám řekneme, jak si vybrat nejlepší volbu pro trubky, s ohledem na technické vlastnosti každého typu. Po přečtení tohoto článku budete také moci správně zvolit krok instalace a vypočítat požadovaný průměr a délku obrysu vyhřívané podlahy pro konkrétní místnost.
Parametry pro výpočet tepelného obvodu
Ve fázi návrhu je nutné řešit řadu otázek, které určují konstrukční vlastnosti vytápěné podlahy a způsobu provozu - zvolit tloušťku potěru, čerpadlo a další potřebné vybavení.
Technické aspekty organizace vytápění jsou do značné míry závislé na jeho účelu. Kromě jmenování, pro přesný výpočet záznamu vodního okruhu, bude zapotřebí řada ukazatelů: plocha povlaku, hustota tepelného toku, teplota nosiče tepla, typ podlahové krytiny.
Oblast pokrytí potrubí
Při určování rozměrů základny pro pokládku trubek je uvažován prostor, který není zaplněn velkými spotřebiči a vestavěným nábytkem. Je třeba předem uvažovat o uspořádání objektů v místnosti.
Pokud je jako hlavní dodavatel tepla použita vodní podlaha, pak by její kapacita měla být dostatečná k vyrovnání 100% tepelných ztrát. Pokud je cívka doplňkem k systému radiátorů, je povinna pokrýt 30-60% nákladů na teplo místnosti.
Průtok tepla a teplota chladicí kapaliny
Hustota tepelného toku je vypočítaný ukazatel charakterizující optimální množství tepelné energie pro vytápění místnosti. Hodnota závisí na řadě faktorů: tepelné vodivosti stěn, podlah, zasklení, přítomnosti izolace a intenzity výměny vzduchu. Na základě tepelného toku se stanoví krok pokládky smyčky.
Maximální teplota chladicí kapaliny - 60 ° C. Tloušťka potěru a podlahové krytiny však srazí teplotu - na povrchu podlahy je ve skutečnosti asi 30-35 ° C. Rozdíl mezi tepelnými indikátory na vstupu a výstupu okruhu by neměl překročit 5 ° С.
Typ podlahy
Dokončení ovlivňuje výkon systému. Optimální tepelná vodivost dlaždic a porcelánu - povrch se rychle zahřívá. Dobrým ukazatelem účinnosti vodního okruhu při použití laminátu a linolea bez tepelně izolační vrstvy. Nejnižší tepelná vodivost dřevěného nátěru.
Stupeň přestupu tepla závisí na výplňovém materiálu. Systém je nejúčinnější při použití těžkého betonu s přírodním kamenivem, například mořských oblázků malé frakce.
Roztok cementu a písku poskytuje průměrnou úroveň přenosu tepla, když je chladivo zahříváno na 45 ° C. Obrys účinnosti se výrazně snižuje, když je zařízení polosuché
Při výpočtu potrubí pro podlahové vytápění je nutné vzít v úvahu stanovené normy pro teplotní režim nátěru:
- 29 ° С - obývací pokoj;
- 33 ° С - místnosti s vysokou vlhkostí;
- 35 ° С - průchodové zóny a studené pásy - sekce podél koncových stěn.
Důležitá hodnota pro stanovení hustoty pokládání vodního okruhu bude hrát klimatické vlastnosti regionu. Při výpočtu tepelných ztrát je třeba vzít v úvahu minimální teplotu v zimě.
Jak praxe ukazuje, předehřátí celého domu pomůže snížit zatížení. Smyslem je nejprve izolovat místnost a poté přikročit k výpočtu tepelných ztrát a parametrů potrubí.
Vyhodnocení technických vlastností při výběru potrubí
Vzhledem k nestandardním provozním podmínkám jsou kladeny vysoké požadavky na materiál a velikost vodního dna:
- chemická inertnost, odolnost vůči korozivním procesům;
- přítomnost zcela hladkého vnitřního povlaku, který není náchylný k tvorbě vápna;
- pevnost - na vnitřní straně jsou stěny neustále ovlivňovány chladivem a vnějškem - potěr; potrubí musí vydržet tlak až 10 barů.
Je žádoucí, aby topná větev měla malý podíl. Kolem vodní podlahy a bez toho, že by na podlaze působilo značné zatížení, a těžké potrubí jen situaci zhoršuje.
Podle SNiP v uzavřených topných systémech je použití svařovaných trubek zakázáno bez ohledu na typ svaru: spirály nebo rovné
Tři kategorie válcovaných výrobků splňují jeden nebo druhý z uvedených požadavků: zesítěný polyethylen, kov-plast a měď.
Varianta č. 1 - zesítěný polyethylen (PEX)
Materiál má čistou buněčnou molekulární strukturu. Modifikovaný z běžného polyethylenu je charakterizován přítomností jak podélných, tak příčných vazů. Taková struktura zvyšuje specifickou hmotnost, mechanickou pevnost a chemickou odolnost.
Vodní okruh z PEX trubek má několik výhod:
- vysoká elasticita, umožňující položit cívku s malým poloměrem ohybu;
- bezpečnost - při zahřívání materiál nevydává škodlivé složky;
- tepelná odolnost : změkčení - od 150 ° С, tání - 200 ° С, vypalování - 400 ° С;
- udržuje strukturu při teplotních výkyvech;
- odolnost vůči poškození - biologické destruktory a chemická činidla.
Potrubí si zachovává svou původní průchodnost - na stěnách není uložen žádný sediment. Odhadovaná životnost okruhu PEX je 50 let.
Nevýhody zesítěného polyethylenu zahrnují: strach ze slunečního světla, negativní vliv kyslíku, když proniká dovnitř konstrukce, nutnost pevné fixace cívky při pokládání
Existují čtyři skupiny produktů:
- Síťování PEX-a-peroxidem . Dosáhl nejodolnější a jednotnější struktury s hustotou vazeb až 75%.
- PEX-b - silanové zesítění . Technologie používá silanidy - toxické látky, které nejsou povoleny pro použití v domácnosti. Výrobci instalatérských výrobků jej nahrazují bezpečným činidlem. Pro instalaci platných trubek s hygienickým certifikátem. Hustota zesítění je 65-70%.
- PEX-c - radiační metoda . Polyethylen je ozářen paprsky gama nebo elektronem. V důsledku toho jsou spoje utěsněny na 60%. Nevýhody PEX-c: nejistota použití, nerovnoměrné prošívání.
- PEX-d - nitridování . Reakce na vytvoření mřížky probíhá na úkor radikálů dusíku. Výstupem je materiál s hustotou zesítění asi 60-70%.
Pevnostní vlastnosti PEX trubek závisí na způsobu zesítění polyethylenu.
Pokud se zastavíte na trubkách ze zesítěného polyethylenu, doporučujeme se seznámit s pravidly pro uspořádání podlahového vytápění.
Možnost # 2 - kovový plast
Vůdce trubek válcovaných pro uspořádání podlahového vytápění - kov-plast. Materiál strukturálně obsahuje pět vrstev.
Vnitřní povlak a vnější plášť jsou z polyethylenu vysoké hustoty, který dodává potrubí potřebnou hladkost a tepelnou odolnost. Mezivrstva - hliníkové těsnění
Kov zvyšuje pevnost linky, snižuje rychlost tepelné roztažnosti a působí jako anti-difúzní bariéra - blokuje tok kyslíku do chladiva.
Vlastnosti kovových trubek: \ t
- dobrá tepelná vodivost;
- schopnost zachovat danou konfiguraci;
- pracovní teplota při zachování vlastností - 110 ° C;
- nízká měrná hmotnost;
- nehlučný pohyb chladiva;
- bezpečnost používání;
- odolnost proti korozi;
- Doba provozu - až 50 let.
Nedostatek kompozitních trubek - nepřípustnost ohybu na ose. Při opakovaném zkroucení hrozí nebezpečí poškození hliníkové vrstvy. Doporučujeme, abyste se seznámili se správnou technologií montáže kovových plastových trubek, což pomůže zabránit poškození.
Možnost č. 3 - měděné trubky
Na technické a provozní vlastnosti žlutého kovu bude nejlepší volba. Jeho poptávka je však omezena na vysoké náklady.
Ve srovnání se syntetickým potrubím vyhrává měděný okruh na několika místech: tepelná vodivost, tepelná a fyzikální pevnost, neomezená variabilita v ohybu, absolutní nepropustnost plynů
Kromě vysokých nákladů, měděné potrubí má další negativní - složitost instalace. Pro ohnutí obrysu bude zapotřebí lis nebo ohýbačka trubek.
Možnost č. 4 - polypropylen a nerezová ocel
Někdy je topná větev vyrobena z polypropylenových nebo nerezových trubek. První varianta je cenově dostupná, ale poměrně těžko ohýbatelná - minimální poloměr osmi průměrů výrobku.
To znamená, že potrubí o velikosti 23 mm musí být umístěna ve vzdálenosti 368 mm od sebe - větší montážní rozteč nezajistí rovnoměrné vytápění.
Nerezové trubky mají vysokou tepelnou vodivost a dobrou pružnost. Minusy: křehkost těsnící gumy, vznik vlnitého silného hydraulického odporu
Možné způsoby položení kontury
Pro určení průtoku potrubí pro uspořádání vyhřívané podlahy je nutné určit uspořádání vodního okruhu. Hlavním úkolem dispozičního řešení je zajistit rovnoměrné vytápění s ohledem na chladné a nevyhřívané prostory místnosti.
Možné jsou následující uspořádání: had, dvojitý had a šnek. Při výběru schématu je třeba vzít v úvahu velikost, uspořádání místnosti a umístění vnějších stěn
Metoda # 1 - Snake
Chladivo je přiváděno do systému podél stěny, prochází cívkou a vrací se do rozdělovacího potrubí. V tomto případě se polovina místnosti zahřívá teplou vodou a zbytek se ochladí.
Při pokládce hada není možné dosáhnout rovnoměrnosti vytápění - teplotní rozdíl může dosáhnout 10 ° C. Metoda je použitelná v úzkých prostorách.
Schéma rohového hada je nejvhodnější, pokud je nutné maximálně izolovat chladnou zónu v blízkosti koncové stěny nebo v chodbě.
Dvojitý had vám umožňuje dosáhnout měkčího přechodu teplot. Přední a zpětná smyčka běží paralelně k sobě.
Metoda # 2 - Šnek nebo spirála
To je považováno za optimální schéma, které zajišťuje rovnoměrné vytápění podlahové krytiny. Přední a zpětné větve jsou stohovány střídavě.
Další výhodou „skořepin“ je instalace topného okruhu s hladkým ohybem. Tato metoda je relevantní při práci s trubkami s nedostatečnou pružností.
Ve velkých oblastech realizovat kombinované schéma. Povrch je rozdělen do sektorů a každý vyvíjí samostatný okruh vedoucí ke společnému kolektoru. Uprostřed místnosti je potrubí rozloženo hlemýžďem a podél vnějších stěn hadem.
Máme další článek na našich webových stránkách, ve kterém jsme podrobně zkoumali schémata zapojení pro pokládku vytápěné podlahy a poskytovali doporučení pro výběr nejlepší varianty v závislosti na vlastnostech konkrétní místnosti.
Metoda výpočtu potrubí
Abychom nebyli zmateni ve výpočtech, navrhujeme rozdělit řešení problému do několika etap. Především je nutné vyhodnotit tepelné ztráty místnosti, určit krok pokládky a pak vypočítat délku topného okruhu.
Principy stavebního plánu
Spuštění výpočtů a vytvoření náčrtu byste se měli seznámit se základními pravidly pro umístění vodního okruhu:
- Doporučujeme pokládat potrubí podél okenního otvoru - tím se výrazně sníží tepelné ztráty budovy.
- Doporučená oblast pokrytí jednoho vodního okruhu je 20 metrů čtverečních. Ve velkých prostorách je nutné rozdělit prostor do zón a pro každou položit samostatnou odbočku.
- Vzdálenost od stěny k první větvi je 25 cm, přípustná rozteč otáček trubek ve středu místnosti je až 30 cm, podél okrajů a v chladných zónách - 10-15 cm.
- Stanovení maximální délky potrubí pro podlahové vytápění by mělo být založeno na průměru cívky.
U obrysu s průřezem 16 mm je přípustné maximálně 90 m, omezení pro potrubí o tloušťce 20 mm je 120 m. Dodržování norem zajistí normální hydraulický tlak v systému.
Tabulka ukazuje odhadovaný průtok potrubí v závislosti na rozteči smyčky. Chcete-li získat aktualizovaná data, vezměte v úvahu rezervu pro odbočky a vzdálenost od kolektoru.
Základní vzorec s vysvětlením
Výpočet délky obrysu vyhřívané podlahy se provádí podle vzorce:
L = S / n * 1, 1 + k,
Kde
- L je požadovaná délka topného potrubí;
- S je podlahová plocha, která má být pokryta;
- n je krok pokládky;
- 1.1 - standardní faktor desetiprocentní ohybové marže;
- k - vzdálenost kolektoru od podlahy - zohledňuje se vzdálenost od zapojení obvodu při průtoku a zpětném toku.
Rozhodující význam bude pokrýt oblast pokrytí a krokové zatáčky.
Z důvodu jasnosti je nutné na papíře sestavit půdorys s přesnými rozměry a označit průchod vodního okruhu.
Je třeba mít na paměti, že umístění topných trubek se nedoporučuje pro velké spotřebiče a vestavěný nábytek. Parametry určených položek musí být odečteny od celkové plochy.
Pro nalezení optimální vzdálenosti mezi větvemi je nutné provádět složitější matematické manipulace z hlediska tepelných ztrát z místnosti.
Tepelný výpočet s definicí rozteče kontury
Hustota umístění potrubí má přímý vliv na množství tepla z topného systému. Pro určení požadovaného zatížení je nutné vypočítat náklady na teplo v zimě.
Tepelné náklady prostřednictvím konstrukčních prvků budovy a větrání by měly být plně kompenzovány generovanou tepelnou energií vodního okruhu.
Výkon topného systému je dán vzorcem:
M = 1, 2 * Q,
Kde
- Výkon M - obvodu;
- Q - celková tepelná ztráta místnosti.
Hodnota Q může být rozložena na její složky: spotřeba energie prostřednictvím pláště budovy a náklady způsobené provozem ventilačního systému. Pochopíme, jak vypočítat každý z těchto ukazatelů.
Tepelné ztráty prostřednictvím stavebních prvků
Je nutné stanovit spotřebu tepelné energie pro všechny uzavřené konstrukce: stěny, stropy, okna, dveře atd.
Q1 = (S / R) * Δt,
Kde
- S je plocha prvku;
- R je tepelný odpor;
- Δt je rozdíl mezi teplotou uvnitř a vně.
Při určování Δt se indikátor používá pro nejchladnější období roku.
Tepelný odpor se vypočte takto:
R = A / Kt,
Kde
- A - tloušťka vrstvy, m;
- CT - součinitel tepelné vodivosti, W / m * K.
Pro kombinované prvky konstrukce musí být sčítán odpor všech vrstev.
Součinitel tepelné vodivosti stavebních materiálů a izolace lze převzít z adresáře nebo se podívat do průvodní dokumentace konkrétního výrobku.
Více hodnot součinitele tepelné vodivosti pro nejoblíbenější stavební materiály jsme uvedli v tabulce uvedené v následujícím článku.
Tepelná ztráta větrání
Pro výpočet indikátoru se používá vzorec:
Q2 = (V * K / 3600) * C * P * Δt,
Kde
- V - objem místnosti, mládě. m;
- K - směnný kurz vzduchu;
- C - specifická tepelná kapacita vzduchu, J / kg * K;
- P - hustota vzduchu při normální pokojové teplotě - 20 ° C.
Výměna vzduchu většiny pokojů je rovna jedné. Výjimku tvoří doma s vnitřní parotěsnou zábranou - pro udržení normální mikroklima musí být vzduch aktualizován dvakrát za hodinu.
Specifická tepelná kapacita je referencí. Při standardní teplotě bez tlaku je hodnota 1005 J / kg * K.
Tabulka ukazuje závislost hustoty vzduchu na okolní teplotě při atmosférickém tlaku - 1 013 bar (1 atm)
Celkové tepelné ztráty
Celková ztráta tepla místnosti bude: Q = Q1 * 1, 1 + Q2 . Koeficient 1.1 - zvýšení spotřeby energie o 10% v důsledku pronikání vzduchu prasklinami, netěsností ve stavebních konstrukcích.
Vynásobením získané hodnoty hodnotou 1, 2 získáme potřebný výkon podlahového vytápění pro kompenzaci tepelných ztrát. Pomocí grafu tepelného toku proti teplotě chladicí kapaliny můžete určit odpovídající rozteč a průměr trubky.
Svislá stupnice je průměrný teplotní režim vodního okruhu, horizontální je ukazatel výroby tepelné energie topným systémem na 1 m2. m
Údaje jsou relevantní pro teplou podlahu na pískově-cementovém potěru o tloušťce 7 mm, nátěrovým materiálem je keramická dlažba. Pro jiné podmínky je nutné provést úpravu hodnot s ohledem na tepelnou vodivost povrchové úpravy.
Například při pokládání koberců by měla být hodnota teploty chladicí kapaliny zvýšena o 4-5 ° C. Každý další centimetr potěru snižuje tepelný výkon o 5-8%.
Konečná volba délky obrysu
Znát krok pokládky cívek a kryté plochy je snadné určit tok potrubí. Pokud je získaná hodnota větší než přípustná hodnota, je nutné vybavit několik obrysů.
Optimálně, pokud mají smyčky stejnou délku - nic neupravujte a nevyvažujte. Однако на практике чаще возникает необходимость разрыва отопительной магистрали на разные участки.
Разброс длин контуров должен оставаться в пределах 30-40%. Зависимо от назначения, формы помещения можно «играть» шагом петли и диаметрами труб
Конкретный пример расчета отопительной ветки
Предположим, что требуется определить параметры теплового контура для дома площадью 60 квадратных метров.
Для расчета понадобятся следующие данные и характеристики:
- габариты помещения: высота – 2, 7 м, длина и ширина – 10 и 6 м соответственно;
- в доме 5 металлопластиковых окна по 2 кв. m;
- внешние стены – газобетон, толщина – 50 см, Кт=0, 20 Вт/мК;
- дополнительное утепление стен – пеноплистирол 5 см, Кт=0, 041 Вт/мК;
- материал потолочного перекрытия – ж/б плита, толщина – 20 см, Кт=1, 69 Вт/мК;
- утепление чердака – плиты пенополистирола толщиной 5 см;
- габариты входной двери – 0, 9*2, 05 м, теплоизоляция – пенополиуретан, слой – 10 см, Кт=0, 035 Вт/мК.
Далее рассмотрим пошаговый пример выполнения расчета.
Шаг 1 - расчет теплопотерь через конструктивные элементы
Термическое сопротивление стеновых материалов:
- газобетон: R1=0, 5/0, 20=2, 5 кв.м*К/Вт;
- пенополистирол: R2=0.05/0.041=1.22 кв.м*К/Вт.
Термосопротивление стены в целом составляет: 2, 5+1, 22=3, 57 кв. м*К/Вт. Среднюю температуру в доме принимаем за +23 °C, минимальную на улице 25 °C со знаком минус. Разница показателей – 48 °C.
Вычисление общей площади стены: S1=2, 7*10*2+2, 7*6*2=86, 4 кв. м. От полученного показателя необходимо отнять величину окон и двери: S2=86, 4-10-1, 85=74, 55 кв. m
Подставляя полученные показатели в формулу, получим стеновые теплопотери: Qc=74, 55/3, 57*48=1002 Вт
По аналогии рассчитываются тепловые издержки через окна, дверь и потолок. Для оценки энергетических потерь через чердак учитывают теплопроводность материала перекрытия и утеплителя
Итоговое термическое сопротивление потолка равно: 0, 2/1, 69+0, 05/0, 041=0, 118+1, 22=1, 338 кв. м*К/Вт. Теплопотери составят: Qп=60/1, 338*48=2152 Вт.
Чтобы подсчитать утечку тепла через окна необходимо определить средневзвешенное значение теплового сопротивления материалов: стеклопакета – 0, 5 и профиля – 0, 56 кв. м*К/Вт соответственно.
Rо=0, 56*0, 1+0, 5*0, 9=0, 56 кв.м*К/Вт. Здесь 0, 1 и 0, 9 – доля каждого материала в оконной конструкции.
Теплопотери окна: Qо=10/0, 56*48=857 Вт.
С учетом теплоизоляции двери ее тепловое сопротивление составит: Rд=0, 1/0, 035=2, 86 кв. м*К/Вт. Qд=(0, 9*2, 05)/2, 86*48=31 Вт.
Итого теплопотери через ограждающие элементы равны: 1002+2152+857+31=4042 Вт. Результат надо увеличить на 10%: 4042*1, 1=4446 Вт.
Шаг 2 - тепло на обогрев + общие теплопотери
Сначала вычислим расход тепла на обогрев поступающего воздуха. Объем помещения: 2, 7*10*6=162 куб. м. Соответственно вентиляционные теплопотери составят: (162*1/3600)*1005*1, 19*48=2583 Вт.
По данным параметрам помещения, суммарные тепловые издержки составят: Q=4446+2583=7029 Вт.
Шаг 3 - необходимая мощность теплового контура
Рассчитываем оптимальную мощность контура, необходимую для возмещения теплопотерь: N=1.2*7029=8435 Вт.
Далее: q=N/S=8435/60=141 Вт/кв.м.
Исходя из требуемой производительности системы отопления и активной площади помещения, можно определить плотность потока тепла на 1 кв. m
Шаг 4 - определение шага укладки и длины контура
Полученное значение сравниваем с графиком зависимости. Если температура теплоносителя в системе составляет 40 °C, то подойдет контур с параметрами: шаг – 100 мм, диаметр – 20 мм.
Если в магистрали циркулирует вода, разогретая до 50 °C, то интервал между ветками можно увеличить до 15 см и использовать трубу сечением 16 мм.
Считаем длину контура: L=60/0, 15*1, 1=440 м.
Отдельно необходимо учесть расстояние от коллекторов до тепловой системы.
Как видно из расчетов, для обустройства водяного пола придется делать не менее четырех петель отопления. А как правильно уложить и закрепить трубы, а также другие секреты монтажа мы рассмотрели здесь.
Závěry a užitečné video na toto téma
Наглядные видеообзоры помогут сделать предварительный расчет длины и шага теплового контура.
Выбор наиболее эффективного расстояния между ветками напольной системы отопления:
Пособие о том, как узнать длину петли эксплуатируемого теплого пола:
Методику расчета нельзя назвать простой. Одновременно следует учитывать множество факторов, влияющих на параметры контура. Если водяной пол планируется использовать как единственный источник тепла, то эту работу лучше доверить профессионалам – ошибки на этапе планирования могут дорого обойтись .
Подсчитываете необходимый метраж труб для теплого пола и их оптимальный диаметр самостоятельно? Может у вас остались вопросы, которые мы не затронули в этом материале? Задавайте их нашим экспертам в блоке комментариев.
Если вы специализируетесь на расчете труб для обустройства водяного теплого пола и у вас есть, что добавить к изложенному выше материалу, пишите, пожалуйста, свои замечания ниже под статьей.