Beräkning av rör för golvvärme: val av rör enligt parametrar, val av läggningssteg + räkneexempel

Trots komplexiteten i installationen anses golvvärme med en vattenkrets vara en av de mest kostnadseffektiva metoderna för att värma ett rum. För att systemet ska fungera så effektivt som möjligt och inte orsaka fel, är det nödvändigt att korrekt beräkna rören för uppvärmda golv - bestämma längden, slingstigningen och kretsläggningsmönster.

Komforten med att använda vattenvärme beror till stor del på dessa indikatorer. Det är dessa frågor som vi kommer att undersöka i vår artikel - vi kommer att berätta hur du väljer det bästa alternativet för rör, med hänsyn till de tekniska egenskaperna för varje typ. Efter att ha läst den här artikeln kommer du också att kunna välja rätt installationssteg och beräkna den erforderliga diametern och längden på den uppvärmda golvkonturen för ett specifikt rum.

Parametrar för beräkning av värmeslingan

På designstadiet är det nödvändigt att lösa ett antal frågor som avgör design egenskaper varmt golv och driftläge - välj tjockleken på skriden, pumpen och annan nödvändig utrustning.

De tekniska aspekterna av att organisera en värmegren beror till stor del på dess syfte. Förutom syftet, för att exakt beräkna bilderna från vattenkretsen, behöver du ett antal indikatorer: täckningsområde, värmeflödestäthet, kylvätsketemperatur, typ av golvbeläggning.

Rörtäckningsområde

När du bestämmer måtten på basen för att lägga rör, ta hänsyn till utrymmet som inte är belamrat med stor utrustning och inbyggda möbler. Det är nödvändigt att tänka i förväg om arrangemanget av föremål i rummet.

Om ett vattengolv används som huvudvärmeleverantör, bör dess effekt vara tillräcklig för att kompensera för 100 % av värmeförlusterna. Om batteriet är ett komplement till radiatorsystemet måste den täcka 30-60% av rummets värmeenergikostnader

Värmeflöde och kylvätsketemperatur

Värmeflödestäthet är en beräknad indikator som kännetecknar den optimala mängden värmeenergi för uppvärmning av ett rum. Värdet beror på ett antal faktorer: värmeledningsförmåga hos väggar, tak, glasyta, närvaro av isolering och luftväxlingshastighet. Baserat på värmeflödet bestäms slingläggningssteget.

Den maximala kylvätsketemperaturen är 60 °C. Men tjockleken på avjämningsmassan och golvbeläggningen minskar temperaturen - i själva verket observeras cirka 30-35 ° C på golvytan. Skillnaden mellan temperaturindikatorerna vid kretsens ingång och utgång bör inte överstiga 5 °C.

Typ av golv

Finishen påverkar systemets effektivitet. Optimal värmeledningsförmåga hos kakel och porslinsstengods - ytan värms snabbt upp.En bra indikator på effektiviteten hos vattenkretsen vid användning av laminat och linoleum utan ett värmeisoleringsskikt. Träbeläggningar har lägst värmeledningsförmåga.

Graden av värmeöverföring beror också på fyllnadsmaterialet. Systemet är mest effektivt när man använder tung betong med naturligt ballast, till exempel fina havsstenar.

Cement-sandbruket ger en genomsnittlig nivå av värmeöverföring när kylvätskan värms upp till 45 ° C. Kretsens effektivitet sjunker avsevärt när du installerar en halvtorr screed

När du beräknar rör för uppvärmda golv bör du ta hänsyn till de etablerade standarderna för beläggningens temperaturregime:

• 29°C - vardagsrum;
• 33°C – rum med hög luftfuktighet;
• 35°C – passagezoner och kallzoner – ytor längs gavelväggarna.

Regionens klimategenskaper kommer att spela en viktig roll för att bestämma vattenkretsens täthet. Vid beräkning av värmeförlust måste minimitemperaturen på vintern beaktas.

Som praxis visar, kommer preliminär isolering av hela huset att bidra till att minska belastningen. Det är vettigt att först termiskt isolera rummet och sedan börja beräkna värmeförluster och parametrar för rörkretsen.

Bedömning av tekniska egenskaper vid val av rör

På grund av icke-standardiserade driftsförhållanden ställs höga krav på materialet och storleken på vattengolvspolen:

• kemisk tröghet, motståndskraft mot korrosionsprocesser;
• Absolut slät inre beläggning, inte benägen att bilda kalkavlagringar;
• styrka – väggarna är ständigt exponerade för kylvätskan från insidan och skriden från utsidan; röret måste tåla ett tryck på upp till 10 bar.

Det är önskvärt att värmegrenen har en liten specifik vikt.Vattengolvpajen lägger redan en betydande belastning på taket, och en tung rörledning kommer bara att förvärra situationen.

Enligt SNiP är användningen av svetsade rör i slutna värmesystem förbjuden, oavsett typ av söm: spiral eller rak

Tre kategorier av valsade rör uppfyller de angivna kraven i en eller annan grad: tvärbunden polyeten, metall-plast och koppar.

Alternativ #1 - tvärbunden polyeten (PEX)

Materialet har en maskvidd cellstruktur av molekylära bindningar. Modifierad polyeten skiljer sig från konventionell polyeten i närvaro av både längsgående och tvärgående ligament. Denna struktur ökar specifik vikt, mekanisk hållfasthet och kemisk beständighet.

En vattenkrets gjord av PEX-rör har ett antal fördelar:

• hög elasticitet, vilket tillåter installation av en spole med en liten böjradie;
• säkerhet – vid uppvärmning avger materialet inte skadliga komponenter;
• värmebeständighet: avhärdning – från 150 °C, smältning – 200 °C, förbränning – 400 °C;
• upprätthåller strukturen under temperaturfluktuationer;
• skademotstånd - biologiska förstörare och kemiska reagenser.

Rörledningen behåller sin ursprungliga genomströmning - inget sediment avsätts på väggarna. Den beräknade livslängden för en PEX-krets är 50 år.

Nackdelarna med tvärbunden polyeten inkluderar: rädsla för solljus, de negativa effekterna av syre när det tränger in i strukturen, behovet av styv fixering av spolen under installationen

Det finns fyra produktgrupper:

1. PEX-a – peroxidtvärbindning. Den mest hållbara och enhetliga strukturen med en bindningsdensitet på upp till 75 % uppnås.
2. PEX-b – silan tvärbindning. Tekniken använder silanider - giftiga ämnen som är oacceptabla för hushållsbruk. Tillverkare av VVS-produkter ersätter det med ett säkert reagens. Rör med hygiencertifikat är acceptabla för installation. Tvärbindningstäthet – 65-70%.
3. PEX-c – strålningsmetod. Polyeten bestrålas med en ström av gammastrålar eller en elektron. Som ett resultat komprimeras obligationerna upp till 60 %. Nackdelar med PEX-c: osäker användning, ojämn tvärbindning.
4. PEX-d – nitrering. Reaktionen för att skapa ett nätverk uppstår på grund av kväveradikaler. Utgången är ett material med en tvärbindningsdensitet på cirka 60-70 %.

Styrkeegenskaperna hos PEX-rör beror på metoden för tvärbindning av polyeten.

Om du har bestämt dig för tvärbundna polyetenrör rekommenderar vi att du bekantar dig med arrangemangsregler golvvärmesystem från dem.

Alternativ #2 - metall-plast

Ledaren inom rullade rör för installation av uppvärmda golv är metall-plast. Strukturellt innehåller materialet fem lager.

Den inre beläggningen och det yttre skalet är högdensitetspolyeten, vilket ger röret den nödvändiga jämnheten och värmebeständigheten. Mellanskikt – distanshållare i aluminium

Metallen ökar styrkan på linjen, minskar hastigheten för termisk expansion och fungerar som en antidiffusionsbarriär - den blockerar flödet av syre till kylvätskan.

Funktioner hos metall-plaströr:

• god värmeledningsförmåga;
• förmåga att upprätthålla en given konfiguration;
• driftstemperatur med bevarande av egenskaper – 110 °C;
• låg specifik vikt;
• ljudlös rörelse av kylvätskan;
• säkerhet vid användning;
• korrosionsbeständighet;
• livslängd – upp till 50 år.

Nackdelen med kompositrör är otillåtligheten att böja sig runt axeln.Upprepad vridning riskerar att skada aluminiumskiktet. Vi rekommenderar att du läser korrekt installationsteknik metall-plaströr, vilket hjälper till att undvika skador.

Alternativ #3 - kopparrör

När det gäller tekniska och operativa egenskaper kommer gul metall att vara det bästa valet. Dess efterfrågan begränsas dock av dess höga kostnad.

Jämfört med syntetiska rörledningar vinner kopparkretsen på flera punkter: värmeledningsförmåga, termisk och fysisk styrka, obegränsad böjvariation, absolut ogenomtränglighet för gaser

Förutom att vara dyra har kopparrör en ytterligare nackdel - komplexitet installation. För att böja konturen behöver du en pressmaskin eller rörbockare.

Alternativ #4 - polypropen och rostfritt stål

Ibland skapas en värmegren av korrugerade rör av polypropen eller rostfritt stål. Det första alternativet är prisvärt, men ganska styvt i böjning - minsta radien är åtta gånger produktens diameter.

Detta innebär att rör med en standardstorlek på 23 mm måste placeras på ett avstånd av 368 mm från varandra - ett ökat läggningssteg kommer inte att säkerställa enhetlig uppvärmning.

Rostfria rör har hög värmeledningsförmåga och god flexibilitet. Nackdelar: bräcklighet av tätande gummiband, skapande av starkt hydrauliskt motstånd genom korrugering

Möjliga sätt att lägga ut konturen

För att bestämma rörförbrukningen för att arrangera ett uppvärmt golv bör du bestämma utformningen av vattenkretsen. Huvuduppgiften med att planera layouten är att säkerställa enhetlig uppvärmning, med hänsyn till de kalla och ouppvärmda områdena i rummet.

Följande layoutalternativ är möjliga: orm, dubbelorm och snigel.När du väljer ett schema måste du ta hänsyn till storleken, konfigurationen av rummet och platsen för ytterväggarna

Metod #1 - orm

Kylvätskan tillförs systemet längs väggen, passerar genom spolen och återgår till distributionsgrenrör. I det här fallet värms hälften av rummet med varmt vatten och resten med kylt vatten.

När man lägger med en orm är det omöjligt att uppnå enhetlig uppvärmning - temperaturskillnaden kan nå 10 ° C. Metoden är tillämpbar i trånga utrymmen.

Hörnormdesignen är optimal om du behöver maximalt isolera en kall zon nära gavelväggen eller i korridoren

Den dubbla ormen möjliggör en mjukare temperaturövergång. Fram- och bakåtkretsarna går parallellt med varandra.

Metod #2 - snigel eller spiral

Detta anses vara det optimala systemet för att säkerställa enhetlig uppvärmning av golvbeläggningen. Direkta och omvända grenar läggs omväxlande.

En ytterligare fördel med "skalet" är installationen av en värmekrets med en jämn böjrotation. Denna metod är relevant när man arbetar med rör med otillräcklig flexibilitet.

För stora områden genomförs ett kombinerat system. Ytan är uppdelad i sektorer och en separat krets utvecklas för varje, vilket leder till en gemensam kollektor. I mitten av rummet läggs rörledningen ut som en snigel, och längs ytterväggarna - som en orm.

Vi har en annan artikel på vår webbplats där vi diskuterade i detalj installationsscheman golvvärme och gav rekommendationer om att välja det optimala alternativet beroende på egenskaperna hos ett visst rum.

Rörberäkningsmetod

För att inte bli förvirrad i beräkningarna föreslår vi att du delar upp lösningen på problemet i flera steg.Först och främst är det nödvändigt att uppskatta värmeförlusten i rummet, bestämma läggningssteget och sedan beräkna längden på värmekretsen.

Principer för kretsdesign

När du börjar beräkningar och skapar en skiss bör du bekanta dig med de grundläggande reglerna för placeringen av vattenkretsen:

1. Det är lämpligt att lägga rör längs fönsteröppningen - detta kommer avsevärt att minska byggnadens värmeförlust.
2. Det rekommenderade täckningsområdet för en vattenkrets är 20 kvadratmeter. m. I stora rum är det nödvändigt att dela upp utrymmet i zoner och lägga en separat värmegren för varje.
3. Avståndet från väggen till den första grenen är 25 cm. Den tillåtna stigningen för rörvarv i mitten av rummet är upp till 30 cm, längs kanterna och i kalla zoner – 10-15 cm.
4. Bestämning av maximal rörlängd för golvvärme bör baseras på slingans diameter.

För en krets med ett tvärsnitt på 16 mm tillåts inte mer än 90 m, gränsen för en rörledning med en tjocklek på 20 mm är 120 m. Överensstämmelse med standarderna kommer att säkerställa normalt hydraultryck i systemet.

Tabellen visar den ungefärliga rörflödeshastigheten, beroende på slingstigningen. För att få mer exakta data bör du ta hänsyn till svängmarginalen och avståndet till uppsamlaren

Grundformel med förklaringar

Längden på den uppvärmda golvkonturen beräknas med formeln:

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

Var:

• L — Den erforderliga längden på huvuduppvärmningen.
• S – täckt golvyta;
• n – läggningssteg;
• 1,1 – standardfaktor på tio procent böjningsreserv;
• k – solfångarens avstånd från golvet – avståndet till matnings- och returkretsledningar beaktas.

Täckningsområdet och stigningen på svängarna kommer att spela en avgörande roll.

För tydlighetens skull måste du på papper göra upp en planlösning som anger de exakta måtten och indikerar passagen av vattenkretsen

Man bör komma ihåg att det inte rekommenderas att placera värmerör under stora hushållsapparater och inbyggda möbler. Parametrarna för de angivna föremålen måste subtraheras från den totala ytan.

För att välja det optimala avståndet mellan grenarna är det nödvändigt att utföra mer komplexa matematiska manipulationer, som arbetar med värmeförlusten i rummet.

Värmeteknisk beräkning med bestämning av kretsstigningen

Rörens täthet påverkar direkt mängden värmeflöde som kommer från värmesystemet. För att bestämma den erforderliga belastningen är det nödvändigt att beräkna värmekostnaderna på vintern.

Termiska kostnader genom byggnadens strukturella delar och ventilation måste helt kompenseras av den genererade värmeenergin i vattenkretsen

Värmesystemets kraft bestäms av formeln:

M=1,2*Q,

Var:

• M – kretsprestanda;
• F – total värmeförlust i rummet.

Värdet på Q kan delas upp i komponenter: energiförbrukning genom de omslutande strukturerna och kostnader orsakade av driften av ventilationssystemet. Låt oss ta reda på hur man beräknar var och en av indikatorerna.

Värmeförlust genom byggnadselement

Det är nödvändigt att bestämma värmeenergiförbrukningen för alla omslutande strukturer: väggar, tak, fönster, dörrar etc. Beräkningsformel:

Ql=(S/R)*At,

Var:

• S – elementets område;
• R - termisk resistans;
• AT – skillnaden mellan temperaturen inomhus och utomhus.

Vid bestämning av Δt används indikatorn för den kallaste tiden på året.

Termiskt motstånd beräknas enligt följande:

R=A/Kt,

Var:

• A – lagertjocklek, m;
• CT – värmeledningskoefficient, W/m*K.

För kombinerade element i en struktur måste motståndet för alla lager summeras.

Värmeledningskoefficienten för byggmaterial och isolering kan hämtas från en uppslagsbok eller tittas på i den medföljande dokumentationen för en specifik produkt.

Vi har tillhandahållit fler värden för värmeledningskoefficienten för de mest populära byggmaterialen i tabellen i nästa artikel.

Ventilationsvärmeförlust

För att beräkna indikatorn används formeln:

Q2=(V*K/3600)*C*P*Δt,

Var:

• V – rummets volym, kubikmeter. m;
• K – luftväxlingshastighet;
• C – specifik värmekapacitet för luft, J/kg*K;
• P – luftdensitet vid normal rumstemperatur – 20 °C.

Luftväxelkursen i de flesta rum är lika med en. Undantaget är för hus med inre ångspärr - för att bibehålla ett normalt mikroklimat måste luften förnyas två gånger i timmen.

Specifik värmekapacitet är en referensindikator. Vid standardtemperatur utan tryck är värdet 1005 J/kg*K.

Tabellen visar luftdensitetens beroende av omgivningstemperaturen under atmosfäriskt tryck - 1,0132 bar (1 Atm)

Total värmeförlust

Den totala mängden värmeförlust i rummet kommer att vara lika med: Q=Q1*1,1+Q2. Koefficient 1,1 – en ökning av energikostnaderna med 10 % på grund av luftinfiltration genom sprickor och läckor i byggnadskonstruktioner.

Genom att multiplicera det erhållna värdet med 1,2 får vi den erforderliga effekten av det uppvärmda golvet för att kompensera för värmeförlust. Med hjälp av en graf över värmeflödet kontra kylvätsketemperaturen kan du bestämma lämplig rörstigning och diameter.

Den vertikala skalan är medeltemperaturregimen för vattenkretsen, den horisontella skalan är indikatorn på värmeenergiproduktionen av värmesystemet per 1 kvm. m

Uppgifterna är relevanta för uppvärmda golv på en sandcementmassa med en tjocklek på 7 mm, beläggningsmaterialet är keramiska plattor. För andra förhållanden måste värden justeras för att ta hänsyn till ytans värmeledningsförmåga.

Vid läggning av mattor bör exempelvis kylvätsketemperaturen höjas med 4-5 °C. Varje ytterligare centimeter skrid minskar värmeöverföringen med 5-8%.

Slutligt val av konturlängd

Genom att känna till stigningen för att lägga spolarna och det täckta området är det lätt att bestämma rörens flödeshastighet. Om det erhållna värdet är större än det tillåtna värdet, är det nödvändigt att installera flera kretsar.

Det är optimalt om slingorna är lika långa - det finns inget behov av att justera eller balansera någonting. Men i praktiken är det oftare nödvändigt att bryta upp värmeledningen i olika sektioner.

Spridningen av konturlängder bör hålla sig inom 30-40%. Beroende på rummets syfte och form kan du "leka" med slingstigningen och rördiametrarna

Ett specifikt exempel på beräkning av en värmegren

Låt oss anta att du måste bestämma parametrarna för den termiska kretsen för ett hus med en yta på 60 kvadratmeter.

För beräkningen behöver du följande data och egenskaper:

• rumsmått: höjd – 2,7 m, längd och bredd – 10 respektive 6 m;
• huset har 5 metall-plastfönster på 2 kvm. m;
• ytterväggar - lättbetong, tjocklek - 50 cm, Kt = 0,20 W/mK;
• extra väggisolering – polystyrenskum 5 cm, Kt=0,041 W/mK;
• takmaterial – armerad betongplatta, tjocklek – 20 cm, Kt=1,69 W/mK;
• vindsisolering - 5 cm tjocka polystyrenskumskivor;
• mått på entrédörren - 0,9 * 2,05 m, värmeisolering - polyuretanskum, lager - 10 cm, Kt = 0,035 W/mK.

Låt oss sedan titta på ett steg-för-steg-exempel på att utföra beräkningen.

Steg 1 - beräkning av värmeförlust genom strukturella element

Termiskt motstånd hos väggmaterial:

• lättbetong: R1=0,5/0,20=2,5 kvm*K/W;
• expanderad polystyren: R2=0,05/0,041=1,22 kvm*K/W.

Det termiska motståndet för väggen som helhet är: 2,5 + 1,22 = 3,57 kvm. m*K/W. Vi tar medeltemperaturen i huset till +23 °C, lägsta temperatur ute är 25 °C med ett minustecken. Skillnaden i indikatorer är 48 °C.

Beräkning av total väggarea: S1=2,7*10*2+2,7*6*2=86,4 kvm. m. Från den erhållna indikatorn är det nödvändigt att subtrahera storleken på fönstren och dörrarna: S2 = 86,4-10-1,85 = 74,55 kvm. m.

Genom att ersätta de erhållna indikatorerna i formeln får vi väggvärmeförlust: Qc=74,55/3,57*48=1002 W

I analogi beräknas värmekostnader genom fönster, dörrar och tak. För att bedöma energiförluster genom vinden beaktas golvmaterialets och isoleringens värmeledningsförmåga

Takets slutliga termiska motstånd är: 0,2/1,69+0,05/0,041=0,118+1,22=1,338 kvm. m*K/W. Värmeförlusten blir: Qp=60/1.338*48=2152 W.

För att beräkna värmeläckage genom fönster är det nödvändigt att bestämma det viktade medelvärdet för materialens termiska motstånd: dubbelglasfönster - 0,5 och profil - 0,56 kvm. m*K/W respektive.

Ro=0,56*0,1+0,5*0,9=0,56 kvm*K/W. Här är 0,1 och 0,9 andelen av varje material i fönsterstrukturen.

Fönstervärmeförlust: Qо=10/0,56*48=857 W.

Med hänsyn till dörrens värmeisolering kommer dess termiska motstånd att vara: Rd=0,1/0,035=2,86 kvm. m*K/W. Qd=(0,9*2,05)/2,86*48=31 W.

Den totala värmeförlusten genom de omslutande elementen är: 1002+2152+857+31=4042 W. Resultatet måste ökas med 10 %: 4042*1,1=4446 W.

Steg 2 - värme för uppvärmning + allmän värmeförlust

Låt oss först beräkna värmeförbrukningen för uppvärmning av den inkommande luften. Rumsvolym: 2,7*10*6=162 kubikmeter. m. Följaktligen kommer ventilationsvärmeförlusten att vara: (162*1/3600)*1005*1,19*48=2583 W.

Enligt dessa rumsparametrar blir de totala värmekostnaderna: Q=4446+2583=7029 W.

Steg 3 - erforderlig effekt av den termiska kretsen

Vi beräknar den optimala kretseffekten som krävs för att kompensera för värmeförlust: N=1,2*7029=8435 W.

Nästa: q=N/S=8435/60=141 W/kvm.

Baserat på den erforderliga prestandan hos värmesystemet och det aktiva området i rummet är det möjligt att bestämma värmeflödestätheten per 1 kvm. m

Steg 4 - bestämma läggningsstigningen och konturlängden

Det resulterande värdet jämförs med beroendegrafen. Om kylvätsketemperaturen i systemet är 40 °C, är en krets med följande parametrar lämplig: stigning – 100 mm, diameter – 20 mm.

Om vatten uppvärmt till 50 °C cirkulerar i huvudledningen, kan intervallet mellan grenarna ökas till 15 cm och ett rör med ett tvärsnitt på 16 mm kan användas.

Vi beräknar konturens längd: L=60/0,15*1,1=440 m.

Separat är det nödvändigt att ta hänsyn till avståndet från kollektorerna till värmesystemet.

Som framgår av beräkningarna måste du göra minst fyra värmeslingor för att installera ett vattengolv. Hur man korrekt lägger och säkrar rör, samt andra installationshemligheter, vi recenserad här.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Visuella videorecensioner hjälper dig att göra en preliminär beräkning av längden och stigningen på den termiska kretsen.

Att välja det mest effektiva avståndet mellan grenarna i ett golvvärmesystem:

En guide om hur man tar reda på längden på slingan på det uppvärmda golvet som används:

Beräkningsmetoden kan inte kallas enkel. Samtidigt bör många faktorer som påverkar kretsparametrarna beaktas. Om du planerar att använda vattengolvet som den enda värmekällan, är det bättre att anförtro detta arbete till proffs - misstag på planeringsstadiet kan vara kostsamt.

Beräknar du själv det erforderliga materialet av rör för uppvärmda golv och deras optimala diameter? Kanske har du fortfarande frågor som vi inte tog upp i det här materialet? Fråga dem till våra experter i kommentarsfältet.

Om du är specialiserad på att beräkna rör för att arrangera vattenuppvärmda golv och du har något att lägga till materialet som presenteras ovan, vänligen skriv dina kommentarer nedan under artikeln.