Hur man beräknar ett uppvärmt golv med hjälp av ett vattensystem som exempel

Effektiviteten av golvvärme påverkas av många faktorer.Utan att ta hänsyn till dem, även om systemet är korrekt installerat och de mest moderna materialen används för dess konstruktion, kommer den faktiska termiska effektiviteten inte att leva upp till förväntningarna.

Av denna anledning måste installationsarbetet föregås av en kompetent beräkning av det uppvärmda golvet, och först då kan ett bra resultat garanteras.

Att utveckla ett värmesystemprojekt är inte billigt, så många hemhantverkare utför beräkningarna på egen hand. Håller med, idén om att minska kostnaderna för att installera uppvärmda golv verkar mycket lockande.

Vi kommer att berätta hur du skapar ett projekt, vilka kriterier du ska tänka på när du väljer parametrar för ett värmesystem och beskriver en steg-för-steg-beräkningsmetod. För tydlighetens skull har vi förberett ett exempel på beräkning av ett uppvärmt golv.

Initial data för beräkning

Inledningsvis kommer en korrekt planerad kurs av design- och installationsarbete att eliminera överraskningar och obehagliga problem i framtiden.

När du beräknar ett uppvärmt golv måste du utgå från följande data:

• väggmaterial och designfunktioner;
• rummets dimensioner i plan;
• typ av ytbeläggning;
• design av dörrar, fönster och deras placering;
• arrangemang av strukturella element i plan.

För att utföra kompetent design är det nödvändigt att ta hänsyn till den etablerade temperaturregimen och möjligheten till dess justering.

För att göra en grov beräkning antas 1 m² värmesystem måste kompensera för värmeförlust på 1 kW.Om en vattenvärmekrets används som tillägg till huvudsystemet, måste den endast täcka en del av värmeförlusten

Det finns rekommendationer angående golvtemperaturen som säkerställer en bekväm vistelse i rum för olika ändamål:

• 29°C - bostadssektorn;
• 33°C- Badkar, rum med pool och andra med hög luftfuktighet;
• 35°C — kalla zoner (vid entrédörrar, ytterväggar etc.).

Att överskrida dessa värden medför överhettning av både själva systemet och ytbeläggningen, följt av oundvikliga skador på materialet.

Efter att ha utfört preliminära beräkningar kan du välja den optimala temperaturen på kylvätskan enligt dina personliga känslor, bestämma belastningen på värmekretsen och köpa pumputrustning som perfekt klarar av att stimulera kylvätskans rörelse. Den väljs med en marginal på 20 % kylvätskeflöde.

Det tar mycket tid att värma upp en screed med en kapacitet på mer än 7 cm. Därför försöker de att inte överskrida den angivna gränsen när du installerar vattensystem. Golvkeramik anses vara den mest lämpliga beläggningen för vattenbaserade golv; uppvärmda golv läggs inte under parkett på grund av dess ultralåga värmeledningsförmåga

På designstadiet bör du bestämma om det uppvärmda golvet ska vara huvudleverantör av värme eller endast kommer att användas som ett komplement till radiatorvärmegrenen. Andelen värmeenergiförluster som den måste kompensera för beror på detta. Det kan variera från 30 % till 60 % med variationer.

Uppvärmningstiden för vattengolvet beror på tjockleken på de element som ingår i skriden. Vatten som kylvätska är mycket effektivt, men själva systemet är svårt att installera.

Bestämma parametrarna för ett uppvärmt golv

Syftet med beräkningen är att få fram värdet på den termiska lasten. Resultatet av denna beräkning påverkar de efterföljande steg som tas. I sin tur påverkas värmebelastningen av den genomsnittliga vintertemperaturen i en viss region, den förväntade temperaturen inne i rummen och värmeöverföringskoefficienten för tak, väggar, fönster och dörrar.

Orsaken till värmeförlusten är dåligt isolerade väggar, fönster och dörrar i huset. Den största andelen värme går förlorad genom ventilationssystemet och taket (+)

Det slutliga resultatet av beräkningarna innan golvvärmeanordning vattentyp kommer också att bero på närvaron av ytterligare värmeanordningar, inklusive värmeutsläpp från människor som bor i huset och husdjur. Förekomsten av infiltration måste beaktas vid beräkningen.

En av de viktiga parametrarna är konfigurationen av rummen, så du behöver en planlösning för huset och motsvarande sektioner.

Metod för att beräkna värmeförlust

Efter att ha bestämt denna parameter kommer du att ta reda på hur mycket värme golvet ska generera för bekvämt välbefinnande för människorna i rummet, och du kommer att kunna välja panna, pump och golv efter effekt. Med andra ord: värmen som avges från värmekretsarna måste kompensera för byggnadens värmeförlust.

Förhållandet mellan dessa två parametrar uttrycks med formeln:

MP = 1,2 x Q, Var

• MP - erforderlig kretseffekt;
• F - värmeförlust.

För att bestämma den andra indikatorn tas mätningar och beräkningar av området för fönster, dörrar, tak och ytterväggar. Eftersom golvet kommer att värmas upp, beaktas inte området för denna omslutande struktur. Mätningar görs på utsidan, inklusive byggnadens hörn.

Beräkningen kommer att ta hänsyn till både tjockleken och värmeledningsförmågan för varje struktur. Standardvärden värmeledningskoefficient (λ) för de mest använda materialen kan tas från tabellen.

Från tabellen kan du ta koefficientvärdet för beräkning. Det är viktigt att ta reda på från leverantören värdet av materialets termiska motstånd om fönster av metall-plast installeras (+)

Värmeförlusten beräknas separat för varje byggnadselement med hjälp av formeln:

Q = 1/R*(tв-tn)*S x (1+∑b), Var

• R — Värmebeständighet hos det material av vilket den omslutande strukturen är gjord.
• S — område av det strukturella elementet;
• tв och tн — Inre och yttre temperaturer, med den andra indikatorn tagen enligt det lägsta värdet.
• b — Ytterligare värmeförluster i samband med byggnadens orientering i förhållande till kardinalriktningarna.

Värmeresistansindexet (R) hittas genom att dividera strukturens tjocklek med värmeledningskoefficienten för materialet från vilket den är gjord.

Värdet på koefficienten b beror på husets orientering:

• 0,1 - nord, nordväst eller nordost;
• 0,05 - väst, sydost;
• 0 - söder, sydväst.

Om vi ​​överväger frågan med hjälp av något exempel på att beräkna ett vattenuppvärmt golv, blir det tydligare.

Specifikt räkneexempel

Låt oss säga att väggarna i ett hus för icke-permanent bostad, 20 cm tjocka, är gjorda av lättbetongblock. Den totala ytan av de omslutande väggarna exklusive fönster- och dörröppningar är 60 m². Yttre temperatur -25°С, inre +20°С, designen är orienterad mot sydost.

Med tanke på att blockens värmeledningskoefficient är λ = 0,3 W/(m°*C), är det möjligt att beräkna värmeförlusten genom väggarna: R=0,2/0,3= 0,67 m²°C/W.

Värmeförluster observeras också genom gipsskiktet. Om dess tjocklek är 20 mm, då Rpcs. = 0,02/0,3 = 0,07 m²°C/W. Summan av dessa två indikatorer ger värdet på värmeförlusten genom väggarna: 0,67+0,07 = 0,74 m²°C/W.

Med alla initiala data, ersätter vi dem i formeln och får värmeförlusten för ett rum med följande väggar: Q = 1/0,74*(20 - (-25)) *60*(1+0,05) = 3831,08 W .

På samma sätt beräknas värmeförlust genom andra omslutande konstruktioner: fönster, dörröppningar, tak.

Värmen som avges av värmekretsarna kanske inte räcker för att värma upp luften inne i huset till önskat värde om deras effekt underskattas. Om det finns överskottseffekt kommer det att finnas överdriven kylvätskeförbrukning

För att bestämma värmeförlusten genom taket tas dess termiska motstånd lika med värdet för den planerade eller befintliga typen av isolering: R = 0,18/0,041 = 4,39 m²°C / W.

Takytan är identisk med golvytan och är lika med 70 m². Genom att ersätta dessa värden i formeln erhålls värmeförlusten genom det övre byggnadsskalet: Q svett. = 1/4,39*(20 - (-25))* 70* (1+0,05) = 753,42 W.

För att bestämma värmeförlusten genom fönstrens yta måste du beräkna deras yta. Om det finns 4 fönster 1,5 m breda och 1,4 m höga blir deras totala yta: 4 * 1,5 * 1,4 = 8,4 m².

Om tillverkaren separat anger det termiska motståndet för glasenheten och profilen - 0,5 respektive 0,56 m²°C/W, så är Rocon = 0,5*90+0,56*10)/100 = 0,56 m²°C/ tis Här är 90 och 10 andelen per varje element i fönstret.

Baserat på erhållna data fortsätter ytterligare beräkningar: Qwindow = 1/0,56*(20 - (-25))*8,4*(1+0,05) = 708,75 W.

Ytterdörren har en yta på 0,95 * 2,04 = 1,938 m². Sedan Rdv. = 0,06/0,14 = 0,43 m²°C/W. Q dörr = 1/0,43*(20 - (-25))* 1,938*(1+0,05) = 212,95 W.

Eftersom ytterdörrar öppnas ofta, förloras en stor mängd värme genom dem. Därför är det viktigt att se till att de sluter tätt.

Som ett resultat blir värmeförlusten: Q = 3831,08 +753,42 + 708,75 + 212,95 + 7406,25 = W.

Till detta resultat lägg till ytterligare 10 % för luftinfiltration, sedan Q = 7406,25 + 740,6 = 8146,85 W.

Nu kan du bestämma golvets termiska effekt: Mp = 1,*8146,85 = 9776,22 W eller 9,8 kW.

Krävs värme för att värma luften

Om huset utrustad med ventilationssystem, då måste en del av värmen som frigörs av källan spenderas på att värma luften som kommer utifrån.

Formeln används för beräkning:

Qv. = c*m*(tв—tн), Var

• c = 0,28 kg⁰С och anger luftmassans värmekapacitet;
• m Symbolen anger massflödet av uteluft i kg.

Den sista parametern erhålls genom att multiplicera den totala luftvolymen, lika med volymen av alla rum, förutsatt att luften förnyas varje timme, med densiteten, som varierar beroende på temperaturen.

Grafen visar luftdensitetens beroende av dess temperatur.Uppgifterna är nödvändiga för att beräkna mängden värme som krävs för att värma luftmassan som kommer in i huset som ett resultat av forcerad ventilation (+)

Om byggnaden får 400 m³m=400*1,422 = 568,8 kg/h. Qv. = 0,28*568,8*45 = 7166,88 W.

I det här fallet kommer den erforderliga termiska effekten av golvet att öka avsevärt.

Beräkning av erforderligt antal rör

För att lägga ett vattenuppvärmt golv, välj olika rörläggningsmetoder, olika i form: tre typer av orm - den faktiska ormen, kantig, dubbel och snigel. I en monterad krets kan det finnas en kombination av olika former. Ibland väljs en "snigel" för det centrala området av golvet, och en av typerna av "orm" väljs för kanterna.

"Snigel" är ett rationellt val för stora rum med enkel geometri. I rum som är mycket långsträckta eller har komplexa konturer är det bättre att använda en "orm" (+)

Avståndet mellan rören kallas stigningen. När du väljer det här alternativet måste du uppfylla två krav: din fot ska inte känna temperaturskillnaden i enskilda delar av golvet, och du måste använda rören så effektivt som möjligt.

För golvets kantzoner rekommenderas att använda ett steg på 100 mm. I andra områden kan du välja en stigning som sträcker sig från 150 till 300 mm.

Värmeisolering av golvet är viktigt. På bottenvåningen bör dess tjocklek nå minst 100 mm. För detta ändamål, använd mineralull eller extruderat polystyrenskum.

För att beräkna längden på röret finns en enkel formel:

L = S/N*1,1, Var

• S — konturområde;
• N — läggningssteg;
• 1,1 — marginal för böjning 10 %.

Till det slutliga värdet läggs en sektion av rör som läggs från kollektorn till fördelningen av den varma kretsen både på returen och tillförseln.

Räkneexempel.

Initiala värden:

• fyrkant — 10 m²;
• avstånd till samlare — 6 m;
• läggningssteg - 0,15 m.

Lösningen på problemet är enkel: 10/0,15*1,1+(6*2) = 85,3 m.

Vid användning av metall-plaströr upp till 100 m långa väljs oftast en diameter på 16 eller 20 mm. Med en rörlängd på 120-125 m bör dess tvärsnitt vara 20 mm².

Enkelkretsdesignen är endast lämplig för rum med liten yta. Golvet i stora rum är uppdelat i flera konturer i förhållandet 1:2 - längden på strukturen ska vara 2 gånger bredden.

Det tidigare beräknade värdet är omfattningen golvrör allmänt. Men för att slutföra bilden är det nödvändigt att markera längden på en separat kontur.

Denna parameter påverkas av kretsens hydrauliska motstånd, bestäms av diametern på de valda rören och volymen vatten som tillförs per tidsenhet. Om dessa faktorer försummas blir tryckförlusten så stor att ingen pump tvingar kylvätskan att cirkulera.

Bestämning av rörflöde beroende på valt läggningssteg

Konturer av samma längd är ett idealiskt fall, men i praktiken påträffas de sällan, eftersom arean av rum för olika ändamål är mycket olika och det är helt enkelt opraktiskt att minska längden på konturerna till ett värde. Proffs tillåter en skillnad i rörlängder på 30 till 40 %.

Uppsamlarens diameter och blandningsenhetens genomströmning bestämmer det tillåtna antalet slingor som är anslutna till den. I passet för blandningsenheten kan du alltid hitta mängden termisk belastning som den är konstruerad för.

Låt oss säga att genomströmningskoefficienten (Kvs) är lika med 2,23 m³/h. Med denna koefficient kan vissa pumpmodeller klara en belastning på 10 till 15 W.

För att bestämma antalet kretsar måste du beräkna den termiska belastningen för var och en.Om ytan som upptas av ett uppvärmt golv är 10 m² och värmeöverföringen är 1 m², då är indikatorn Kvs är 80 W, sedan 10*80 = 800 W. Detta innebär att blandningsenheten kommer att kunna tillhandahålla 15 000/800 = 18,8 rum eller kretsar med en yta på 10 m².

Dessa siffror är maximala, och de kan endast tillämpas teoretiskt, men i verkligheten måste siffran minskas med minst 2, sedan 18 - 2 = 16 kretsar.

Krävs vid urval blandningsenhet (uppsamlare) se om det har så många slutsatser.

Kontrollera rätt val av rördiametrar

För att kontrollera om rörtvärsnittet valdes korrekt kan du använda formeln:

υ = 4*Q*10ᶾ/n*d²

När hastigheten motsvarar det hittade värdet, väljs rörtvärsnittet korrekt. Föreskriftsdokument tillåter en maximal hastighet på 3 m/sek. med en diameter på upp till 0,25 m, men det optimala värdet är 0,8 m/sek., eftersom ljudeffekten i rörledningen ökar när dess värde ökar.

Ytterligare information om beräkning av golvvärmerör ges i Denna artikel.

Beräknar cirkulationspumpen

För att göra systemet ekonomiskt behöver du välj en cirkulationspump, vilket ger erforderligt tryck och optimalt vattenflöde i kretsarna. Pumppass indikerar vanligtvis trycket i kretsen av den längsta längden och det totala kylvätskeflödet i alla slingor.

Trycket påverkas av hydrauliska förluster:

∆h = L*Q²/k1, Var

• L — konturlängd;
• F — vattenförbrukning l/sek;
• k1 - Koefficient som kännetecknar förluster i systemet; indikatorn kan hämtas från referenstabeller för hydraulik eller från utrustningspasset.

Att känna till storleken på trycket, beräkna flödeshastigheten i systemet:

Q = k*√H, Var

k är flödeskoefficienten.Proffs antar att flödet för varje 10 m² av ett hus ligger inom 0,3-0,4 l/s.

Bland komponenterna i ett varmt vattengolv ges en speciell roll till cirkulationspumpen. Endast en enhet vars effekt är 20 % högre än det faktiska kylvätskeflödet kommer att kunna övervinna motståndet i rören

Siffrorna för tryck och flödeshastigheter som anges i passet kan inte tas bokstavligt - det här är maxvärdet, men i själva verket påverkas de av nätverkets längd och geometri. Om trycket är för högt, minska längden på kretsen eller öka diametern på rören.

Rekommendationer för val av skridtjocklek

I uppslagsböckerna kan du hitta information om att skridens minsta tjocklek är 30 mm. När rummet är ganska högt placeras isolering under skriden, vilket ökar effektiviteten i att använda den värme som avges av värmekretsen.

Det mest populära underlagsmaterialet är extruderat polystyrenskum. Dess värmeöverföringsmotstånd är betydligt lägre än för betong.

När du installerar en screed, för att balansera den linjära expansionen av betong, är rummets omkrets dekorerad med ett spjällband. Det är viktigt att välja rätt tjocklek. Experter rekommenderar att för en rumsarea som inte överstiger 100 m², installera ett 5 mm kompenserande lager.

Om areavärdena är större på grund av att längden överstiger 10 m, beräknas tjockleken med formeln:

b = 0,55*L, Var

L är rummets längd i m.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Den här videon handlar om beräkning och installation av ett uppvärmt hydraulgolv:

Videon ger praktiska rekommendationer för att lägga golvet. Informationen hjälper dig att undvika misstag som amatörer vanligtvis gör:

Beräkningen gör det möjligt att designa ett "varmt golv"-system med optimala prestandaindikatorer. Det är tillåtet att installera uppvärmning med hjälp av passdata och rekommendationer.

Det kommer att fungera, men proffs rekommenderar att du fortfarande lägger tid på beräkningar så att systemet i slutändan förbrukar mindre energi.

Har du erfarenhet av att beräkna golvvärme och förbereda en värmekretskonstruktion? Eller har du fortfarande frågor om ämnet? Dela gärna din åsikt och lämna kommentarer.