Com calcular un sòl escalfat utilitzant un sistema d'aigua com a exemple

L'eficàcia de la calefacció per terra radiant està influenciada per molts factors.Sense tenir-los en compte, encara que el sistema estigui instal·lat correctament i s'utilitzin els materials més moderns per a la seva construcció, l'eficiència tèrmica real no estarà a l'altura de les expectatives.

Per aquest motiu, els treballs d'instal·lació han d'anar precedits d'un càlcul competent del sòl escalfat i només així es pot garantir un bon resultat.

Desenvolupar un projecte de sistema de calefacció no és barat, de manera que molts artesans domèstics fan els càlculs pel seu compte. D'acord, la idea de reduir el cost de la instal·lació de terres calefactors sembla molt temptadora.

Us explicarem com crear un projecte, quins criteris heu de tenir en compte a l'hora d'escollir els paràmetres d'un sistema de calefacció i descriurem un mètode de càlcul pas a pas. Per a més claredat, hem preparat un exemple de càlcul d'un terra radiant.

Dades inicials per al càlcul

Inicialment, un curs de disseny i instal·lació adequadament planificat eliminarà sorpreses i problemes desagradables en el futur.

A l'hora de calcular un sòl escalfat, heu de procedir de les dades següents:

• material de paret i característiques de disseny;
• dimensions de l'habitació en planta;
• tipus de recobriment d'acabat;
• dissenys de portes, finestres i la seva col·locació;
• disposició dels elements estructurals en planta.

Per dur a terme un disseny competent, cal tenir en compte el règim de temperatura establert i la possibilitat del seu ajust.

Per fer un càlcul aproximat, s'assumeix que 1 m² El sistema de calefacció ha de compensar la pèrdua de calor d'1 kW.Si s'utilitza un circuit d'escalfament d'aigua com a complement al sistema principal, només ha de cobrir una part de la pèrdua de calor

Hi ha recomanacions sobre la temperatura del sòl que garanteix una estada còmoda a les habitacions amb diferents finalitats:

• 29°С - sector de vida;
• 33°С- bany, habitacions amb piscina i altres amb alta humitat;
• 35°С — zones fredes (a les portes d'entrada, parets exteriors, etc.).

La superació d'aquests valors comporta un sobreescalfament tant del propi sistema com del recobriment d'acabat, seguit d'un dany inevitable al material.

Després d'haver realitzat els càlculs preliminars, podeu triar la temperatura òptima del refrigerant d'acord amb els vostres sentiments personals, determinar la càrrega del circuit de calefacció i comprar equips de bombeig que facin front perfectament a estimular el moviment del refrigerant. Es selecciona amb un marge del 20% de flux de refrigerant.

Es necessita molt de temps per escalfar una regla amb una capacitat de més de 7 cm, per tant, en instal·lar sistemes d'aigua, intenten no superar el límit especificat. La ceràmica per a sòls es considera el recobriment més adequat per a terres a base d'aigua; els sòls calefactors no es col·loquen sota parquet a causa de la seva conductivitat tèrmica ultra baixa.

En l'etapa de disseny, hauríeu de decidir si el sòl calefactat serà el principal proveïdor de calor o s'utilitzarà només com a complement a la branca de calefacció del radiador. D'això depèn la part de les pèrdues d'energia tèrmica que ha de compensar. Pot variar entre el 30% i el 60% amb variacions.

El temps d'escalfament del sòl d'aigua depèn del gruix dels elements inclosos a la regla. L'aigua com a refrigerant és molt eficaç, però el sistema en si és difícil d'instal·lar.

Determinació dels paràmetres d'un terra radiant

L'objectiu del càlcul és obtenir el valor de la càrrega tèrmica. El resultat d'aquest càlcul influeix en els passos posteriors realitzats. Al seu torn, la càrrega de calor es veu afectada per la temperatura mitjana d'hivern en una regió determinada, la temperatura esperada a l'interior de les habitacions i el coeficient de transferència de calor del sostre, parets, finestres i portes.

La causa de la pèrdua de calor són parets, finestres i portes mal aïllades de la casa. El major percentatge de calor es perd a través del sistema de ventilació i el sostre (+)

El resultat final dels càlculs anteriors dispositiu de calefacció per terra radiant El tipus d'aigua també dependrà de la presència de dispositius de calefacció addicionals, inclosa l'emissió de calor de les persones que viuen a la casa i les mascotes. En el càlcul s'ha de tenir en compte la presència d'infiltracions.

Un dels paràmetres importants és la configuració de les habitacions, per la qual cosa necessitareu un plànol de la casa i les seccions corresponents.

Mètode de càlcul de la pèrdua de calor

Un cop determinat aquest paràmetre, esbrinarà quanta calor ha de generar el sòl per al còmode benestar de les persones de l'habitació i podreu seleccionar la caldera, la bomba i el sòl segons la potència. És a dir: la calor que desprenen els circuits de calefacció ha de compensar la pèrdua de calor de l'edifici.

La relació entre aquests dos paràmetres s'expressa amb la fórmula:

MP = 1,2 x Q, On

• MP - potència del circuit requerida;
• Q - Pèrdua de calor.

Per determinar el segon indicador, es prenen mesures i càlculs de l'àrea de finestres, portes, sostres i parets exteriors. Com que el terra s'escalfarà, no es té en compte l'àrea d'aquesta estructura de tancament. Les mesures es fan a l'exterior, incloent-hi les cantonades de l'edifici.

El càlcul tindrà en compte tant el gruix com la conductivitat tèrmica de cada estructura. Valors estàndard coeficient de conductivitat tèrmica (λ) per als materials més utilitzats es pot extreure de la taula.

De la taula podeu prendre el valor del coeficient per al càlcul. És important conèixer al proveïdor el valor de la resistència tèrmica del material si s'instal·len finestres de metall-plàstic (+)

La pèrdua de calor es calcula per separat per a cada element de l'edifici mitjançant la fórmula:

Q = 1/R*(tв-tн)*S x (1+∑b), On

• R — Resistència tèrmica del material del qual està feta l'estructura de tancament;
• S - àrea de l'element estructural;
• tv i tн — temperatures internes i externes, respectivament, amb el segon indicador agafat segons el valor més baix;
• b — pèrdues de calor addicionals associades a l'orientació de l'edifici respecte a les direccions cardinals.

L'índex de resistència tèrmica (R) es troba dividint el gruix de l'estructura pel coeficient de conductivitat tèrmica del material del qual està feta.

El valor del coeficient b depèn de l'orientació de la casa:

• 0,1 - nord, nord-oest o nord-est;
• 0,05 - oest, sud-est;
• 0 - sud, sud-oest.

Si considerem la pregunta utilitzant qualsevol exemple de càlcul d'un sòl escalfat amb aigua, queda més clar.

Exemple de càlcul específic

Diguem que les parets d'una casa per a residència no permanent, de 20 cm de gruix, estan fetes de blocs de formigó celular. La superfície total de les parets de tancament, excloent les obertures de finestres i portes, és de 60 m². Temperatura externa -25 °С, interna +20 °С, el disseny està orientat al sud-est.

Tenint en compte que el coeficient de conductivitat tèrmica dels blocs és λ = 0,3 W/(m°*C), és possible calcular la pèrdua de calor a través de les parets: R=0,2/0,3= 0,67 m²°C/W.

També s'observen pèrdues de calor a través de la capa de guix. Si el seu gruix és de 20 mm, llavors Rpcs. = 0,02/0,3 = 0,07 m²°C/W. La suma d'aquests dos indicadors donarà el valor de la pèrdua de calor a través de les parets: 0,67+0,07 = 0,74 m²°C/W.

Tenint totes les dades inicials, les substituïm a la fórmula i obtenim la pèrdua de calor d'una habitació amb les següents parets: Q = 1/0,74*(20 - (-25)) *60*(1+0,05) = 3831,08 W .

De la mateixa manera, es calcula la pèrdua de calor a través d'altres estructures de tancament: finestres, portes, cobertes.

La calor emesa pels circuits de calefacció pot no ser suficient per escalfar l'aire de l'interior de la casa al valor requerit si se'n subestima la potència. Si hi ha excés de potència, hi haurà un excés de consum de refrigerant

Per determinar la pèrdua de calor a través del sostre, es pren la seva resistència tèrmica igual al valor del tipus d'aïllament previst o existent: R = 0,18/0,041 = 4,39 m²°C / W.

La superfície del sostre és idèntica a la superfície del sòl i és igual a 70 m². Substituint aquests valors a la fórmula, s'obté la pèrdua de calor a través de l'envoltant superior de l'edifici: Q suor. = 1/4,39*(20 - (-25))* 70* (1+0,05) = 753,42 W.

Per determinar la pèrdua de calor a través de la superfície de les finestres, cal calcular-ne l'àrea. Si hi ha 4 finestres d'1,5 m d'amplada i 1,4 m d'alçada, la seva superfície total serà: 4 * 1,5 * 1,4 = 8,4 m².

Si el fabricant indica per separat la resistència tèrmica per a la unitat de vidre i el perfil - 0,5 i 0,56 m²°C/W, respectivament, llavors Rocon = 0,5*90+0,56*10)/100 = 0,56 m²°C/ Tue Aquí 90 i 10 són la quota per cada element de la finestra.

A partir de les dades obtingudes, continuen els càlculs posteriors: Qwindow = 1/0,56*(20 - (-25))*8,4*(1+0,05) = 708,75 W.

La porta exterior té una superfície de 0,95 * 2,04 = 1,938 m². Després Rdv. = 0,06/0,14 = 0,43 m²°C/W. porta Q = 1/0,43*(20 - (-25))* 1,938*(1+0,05) = 212,95 W.

Com que les portes exteriors s'obren amb freqüència, es perd una gran quantitat de calor a través d'elles. Per tant, és important assegurar-se que tanquen bé.

Com a resultat, la pèrdua de calor serà: Q = 3831,08 +753,42 + 708,75 + 212,95 + 7406,25 = W.

A aquest resultat, afegiu un altre 10% per a la infiltració d'aire, llavors Q = 7406,25 + 740,6 = 8146,85 W.

Ara podeu determinar la potència tèrmica del terra: Mp = 1.*8146,85 = 9776,22 W o 9,8 kW.

Calefacció necessària per escalfar l'aire

Si la casa equipat amb un sistema de ventilació, llavors una part de la calor alliberada per la font s'ha de gastar en escalfar l'aire que ve de l'exterior.

La fórmula s'utilitza per al càlcul:

Qv. = c*m*(tв—tн), On

• c = 0,28 kg⁰С i denota la capacitat calorífica de la massa d'aire;
• m El símbol indica el cabal de massa d'aire exterior en kg.

L'últim paràmetre s'obté multiplicant el volum total d'aire, igual al volum de totes les habitacions, sempre que l'aire es renovi cada hora, per la densitat, que varia en funció de la temperatura.

El gràfic mostra la dependència de la densitat de l'aire de la seva temperatura.Les dades són necessàries per calcular la quantitat de calor necessària per escalfar la massa d'aire que entra a la casa com a resultat de la ventilació forçada (+)

Si l'edifici rep 400 m³/h, aleshores m=400*1,422 = 568,8 kg/h. Qv. = 0,28*568,8*45 = 7166,88 W.

En aquest cas, la potència tèrmica requerida del sòl augmentarà significativament.

Càlcul del nombre de tubs necessaris

Per instal·lar un terra escalfat amb aigua, trieu diferents mètodes de col·locació de canonades, de forma diferent: tres tipus de serp: la serp real, angular, doble i caragol. En un circuit muntat hi pot haver una combinació de diferents formes. De vegades s'escull un "caragol" per a la zona central del terra i un dels tipus de "serp" per a les vores.

"Cargol" és una opció racional per a habitacions grans amb geometria senzilla. A les habitacions molt allargades o amb contorns complexos, és millor utilitzar una "serp" (+)

La distància entre les canonades s'anomena pas. Quan escolliu aquesta opció, heu de complir dos requisits: el vostre peu no ha de sentir la diferència de temperatura a les zones individuals del sòl i heu d'utilitzar les canonades de la manera més eficient possible.

Per a les zones de vora del sòl, es recomana utilitzar un pas de 100 mm. En altres àrees, podeu triar un pas que oscil·la entre 150 i 300 mm.

L'aïllament tèrmic del sòl és important. A la planta baixa el seu gruix hauria d'arribar com a mínim als 100 mm. Per a això, utilitzeu llana mineral o escuma de poliestirè extruït.

Per calcular la longitud de la canonada hi ha una fórmula senzilla:

L = S/N*1,1, On

• S — àrea de contorn;
• N - pas de col·locació;
• 1,1 — marge de flexió del 10%.

Al valor final s'afegeix un tram de canonada col·locat des del col·lector fins a la distribució del circuit calent tant al retorn com al subministrament.

Exemple de càlcul.

Valors inicials:

• quadrat — 10 m²;
• distància al col·lector — 6 m;
• pas de posada - 0,15 m.

La solució del problema és senzilla: 10/0,15*1,1+(6*2) = 85,3 m.

Quan s'utilitzen canonades de metall-plàstic de fins a 100 m de llarg, s'escull més sovint un diàmetre de 16 o 20 mm. Amb una longitud de canonada de 120-125 m, la seva secció ha de ser de 20 mm².

El disseny d'un sol circuit només és adequat per a habitacions amb una àrea petita. El sòl de les habitacions grans es divideix en diversos contorns en una proporció d'1:2: la longitud de l'estructura ha de ser 2 vegades l'amplada.

El valor calculat prèviament és l'extensió canonades de terra en general. Tanmateix, per completar la imatge, cal destacar la longitud d'un contorn separat.

Aquest paràmetre està influenciat per la resistència hidràulica del circuit, determinada pel diàmetre de les canonades seleccionades i el volum d'aigua subministrada per unitat de temps. Si es descuiden aquests factors, la pèrdua de pressió serà tan gran que cap bomba obligarà a circular el refrigerant.

Determinació del cabal de la canonada en funció de l'etapa de col·locació seleccionada

Els contorns de la mateixa longitud són un cas ideal, però a la pràctica es troben rarament, perquè l'àrea de les habitacions per a diferents propòsits és molt diferent i simplement és poc pràctic reduir la longitud dels contorns a un valor. Els professionals permeten una diferència de longitud de canonada del 30 al 40%.

El diàmetre del col·lector i el rendiment de la unitat de mescla determinen el nombre admissible de bucles connectats a ell. Al passaport de la unitat de mescla sempre podeu trobar la quantitat de càrrega tèrmica per a la qual està dissenyada.

Diguem que el coeficient de rendiment (Kvs) és igual a 2,23 m³/h. Amb aquest coeficient, certs models de bombes poden suportar una càrrega de 10 a 15 W.

Per determinar el nombre de circuits, cal calcular la càrrega tèrmica de cadascun.Si l'àrea ocupada per un sòl escalfat és de 10 m² i la transferència de calor és d'1 m², l'indicador Kvs és 80 W, llavors 10*80 = 800 W. Això vol dir que la unitat de mescla serà capaç de proporcionar 15.000/800 = 18,8 sales o circuits amb una superfície de 10 m².

Aquestes xifres són màximes i només es poden aplicar teòricament, però en realitat la xifra s'ha de reduir almenys en 2, després 18 - 2 = 16 circuits.

Obligatori durant la selecció unitat de mescla (col·lector) a veure si té tanta quantitat de conclusions.

Comprovació de la correcta selecció dels diàmetres de canonada

Per comprovar si la secció transversal de la canonada s'ha seleccionat correctament, podeu utilitzar la fórmula:

υ = 4*Q*10ᶾ/n*d²

Quan la velocitat correspon al valor trobat, la secció transversal de la canonada es selecciona correctament. Els documents normatius permeten una velocitat màxima de 3 m/seg. amb un diàmetre de fins a 0,25 m, però el valor òptim és de 0,8 m/s, ja que a mesura que augmenta el seu valor augmenta l'efecte del soroll a la canonada.

Es proporciona informació addicional sobre el càlcul de les canonades de calefacció per terra radiant Aquest article.

Càlcul de la bomba de circulació

Per fer que el sistema sigui econòmic, cal triar una bomba de circulació, proporcionant la pressió requerida i el cabal d'aigua òptim als circuits. Els passaports de la bomba solen indicar la pressió al circuit de major longitud i el flux total de refrigerant en tots els bucles.

La pressió està influenciada per les pèrdues hidràuliques:

∆h = L*Q²/k1, On

• L - longitud del contorn;
• Q — consum d'aigua l/s;
• k1 - coeficient que caracteritza les pèrdues en el sistema; l'indicador es pot extreure de taules de referència sobre hidràulica o del passaport de l'equip.

Coneixent la magnitud de la pressió, calcular el cabal al sistema:

Q = k*√H, On

k és el coeficient de cabal.Els professionals assumeixen que el cabal per cada 10 m² d'una casa està entre 0,3 i 0,4 l/s.

Entre els components d'un sòl d'aigua tèbia, es dóna un paper especial a la bomba de circulació. Només una unitat la potència de la qual és un 20% superior al flux real de refrigerant podrà superar la resistència de les canonades.

Les xifres de pressió i cabal indicades al passaport no es poden prendre literalment: aquest és el màxim, però de fet estan influenciats per la longitud i la geometria de la xarxa. Si la pressió és massa alta, reduir la longitud del circuit o augmentar el diàmetre de les canonades.

Recomanacions per triar el gruix de la regla

Als llibres de consulta podeu trobar informació que el gruix mínim de la regla és de 30 mm. Quan l'habitació és bastant alta, es col·loca un aïllament sota la regla, la qual cosa augmenta l'eficiència d'utilitzar la calor que emet el circuit de calefacció.

El material de suport més popular és escuma de poliestirè extruït. La seva resistència a la transferència de calor és significativament menor que la del formigó.

Quan s'instal·la una regla, per tal d'equilibrar l'expansió lineal del formigó, el perímetre de l'habitació es decora amb una cinta amortidor. És important triar el gruix adequat. Els experts recomanen que per a una superfície de l'habitació que no superi els 100 m², instal·leu una capa compensadora de 5 mm.

Si els valors de l'àrea són més grans perquè la longitud supera els 10 m, el gruix es calcula mitjançant la fórmula:

b = 0,55*L, On

L és la longitud de l'habitació en m.

Conclusions i vídeo útil sobre el tema

Aquest vídeo tracta sobre el càlcul i la instal·lació d'un sòl hidràulic escalfat:

El vídeo ofereix recomanacions pràctiques per col·locar el terra. La informació us ajudarà a evitar els errors que solen cometre els aficionats:

El càlcul permet dissenyar un sistema de "pis calent" amb indicadors de rendiment òptims. Es permet instal·lar calefacció utilitzant les dades i recomanacions del passaport.

Funcionarà, però els professionals aconsellen encara dedicar temps als càlculs perquè al final el sistema consumeixi menys energia.

Tens experiència en el càlcul de la calefacció per terra radiant i la preparació d'un disseny de circuit de calefacció? O encara tens preguntes sobre el tema? Si us plau, comparteix la teva opinió i deixa comentaris.