Hvordan beregne et oppvarmet gulv ved å bruke et vannsystem som eksempel

Effektiviteten til gulvvarme påvirkes av mange faktorer.Uten å ta hensyn til dem, selv om systemet er riktig installert og de mest moderne materialene brukes til konstruksjonen, vil den faktiske termiske effektiviteten ikke leve opp til forventningene.

Av denne grunn må installasjonsarbeidet innledes med en kompetent beregning av det varme gulvet, og først da kan et godt resultat garanteres.

Å utvikle et varmesystemprosjekt er ikke billig, så mange hjemmehåndverkere utfører beregningene på egen hånd. Enig, ideen om å redusere kostnadene ved å installere varme gulv virker veldig fristende.

Vi vil fortelle deg hvordan du lager et prosjekt, hvilke kriterier du bør vurdere når du velger parametrene til et varmesystem, og beskriver en trinnvis beregningsmetode. For klarhetens skyld har vi utarbeidet et eksempel på beregning av et oppvarmet gulv.

Innledende data for beregning

I utgangspunktet vil et riktig planlagt forløp med design og installasjonsarbeid eliminere overraskelser og ubehagelige problemer i fremtiden.

Når du beregner et oppvarmet gulv, må du gå ut fra følgende data:

• veggmateriale og designfunksjoner;
• dimensjoner på rommet i plan;
• type etterbehandling belegg;
• design av dører, vinduer og deres plassering;
• arrangement av konstruksjonselementer i plan.

For å utføre kompetent design, er det nødvendig å ta hensyn til det etablerte temperaturregimet og muligheten for dets justering.

For å utføre en grovberegning antas det at 1 m² varmesystem skal kompensere for varmetap på 1 kW.Hvis en vannvarmekrets brukes som tillegg til hovedsystemet, må den kun dekke en del av varmetapet

Det er anbefalinger angående gulvtemperaturen som sikrer et komfortabelt opphold i rom for ulike formål:

• 29°C - levende sektor;
• 33°C- bad, rom med svømmebasseng og andre med høy luftfuktighet;
• 35°C — kalde soner (ved inngangsdører, yttervegger osv.).

Overskridelse av disse verdiene innebærer overoppheting av både selve systemet og etterbehandlingsbelegget, etterfulgt av uunngåelig skade på materialet.

Etter å ha utført foreløpige beregninger, kan du velge den optimale temperaturen på kjølevæsken i henhold til dine personlige følelser, bestemme belastningen på varmekretsen og kjøpe pumpeutstyr som perfekt takler å stimulere kjølevæskens bevegelse. Den velges med en margin på 20 % kjølevæskestrøm.

Det tar mye tid å varme opp en avrettingsmasse med en kapasitet på mer enn 7 cm. Derfor, når du installerer vannsystemer, prøver de å ikke overskride den angitte grensen. Gulvkeramikk anses som det best egnede belegget for vannbaserte gulv; varmegulv legges ikke under parkett på grunn av dets ultralave varmeledningsevne

På designstadiet bør du bestemme om det oppvarmede gulvet skal være hovedleverandøren av varme eller kun brukes som et tillegg til radiatorvarmegrenen. Andelen av termisk energitap den må kompensere for avhenger av dette. Det kan variere fra 30 % til 60 % med variasjoner.

Oppvarmingstiden til vanngulvet avhenger av tykkelsen på elementene som inngår i avrettingsmassen. Vann som kjølevæske er veldig effektivt, men selve systemet er vanskelig å installere.

Bestemme parametrene til et oppvarmet gulv

Hensikten med beregningen er å få frem verdien av den termiske belastningen. Resultatet av denne beregningen påvirker de påfølgende trinnene som tas. I sin tur påvirkes varmebelastningen av gjennomsnittlig vintertemperatur i en bestemt region, forventet temperatur inne i rommene og varmeoverføringskoeffisienten til tak, vegger, vinduer og dører.

Årsaken til varmetapet er dårlig isolerte vegger, vinduer og dører i huset. Den største prosentandelen av varme går tapt gjennom ventilasjonssystemet og taket (+)

Det endelige resultatet av beregningene før gulvvarmeapparat vanntype vil også avhenge av tilstedeværelsen av ytterligere oppvarmingsenheter, inkludert varmeutslipp fra mennesker som bor i huset og kjæledyr. Tilstedeværelsen av infiltrasjon må tas med i beregningen.

En av de viktige parametrene er konfigurasjonen av rommene, så du trenger en plantegning av huset og tilsvarende seksjoner.

Metode for å beregne varmetap

Etter å ha bestemt denne parameteren, vil du finne ut hvor mye varme gulvet skal generere for komfortabelt velvære for menneskene i rommet, og du vil kunne velge kjelen, pumpen og gulvet i henhold til strømstyrken. Med andre ord: varmen avgitt av varmekretsene skal kompensere for varmetapet i bygget.

Forholdet mellom disse to parameterne uttrykkes med formelen:

MP = 1,2 x Q, Hvor

• MP - nødvendig kretseffekt;
• Q - varmetap.

For å bestemme den andre indikatoren, tas målinger og beregninger av arealet til vinduer, dører, tak og yttervegger. Siden gulvet vil bli oppvarmet, tas det ikke hensyn til arealet til denne omsluttende strukturen. Det tas mål på utsiden, inkludert hjørnene på bygget.

Beregningen vil ta hensyn til både tykkelsen og varmeledningsevnen til hver struktur. Standardverdier varmeledningskoeffisient (λ) for de mest brukte materialene kan tas fra tabellen.

Fra tabellen kan du ta koeffisientverdien for beregning. Det er viktig å finne ut fra leverandøren verdien av materialets termiske motstand dersom vinduer laget av metall-plast er installert (+)

Varmetap beregnes separat for hvert bygningselement ved hjelp av formelen:

Q = 1/R*(tв-tn)*S x (1+∑b), Hvor

• R — termisk motstand til materialet som den omsluttende strukturen er laget av;
• S - området av det strukturelle elementet;
• tв og tн — henholdsvis indre og ytre temperaturer, med den andre indikatoren tatt i henhold til den laveste verdien;
• b — ekstra varmetap knyttet til bygningens orientering i forhold til kardinalretningene.

Den termiske motstandsindeksen (R) er funnet ved å dele tykkelsen på strukturen med den termiske konduktivitetskoeffisienten til materialet den er laget av.

Verdien av koeffisient b avhenger av husets orientering:

• 0,1 - nord, nordvest eller nordøst;
• 0,05 - vest, sørøst;
• 0 - sør, sørvest.

Hvis vi vurderer spørsmålet ved å bruke et eksempel på beregning av et vannoppvarmet gulv, blir det klarere.

Spesifikt regneeksempel

La oss si at veggene i et hus for ikke-permanent opphold, 20 cm tykke, er laget av luftbetongblokker. Det totale arealet av de omsluttende veggene unntatt vindu og døråpninger er 60 m². Utvendig temperatur -25 ° С, intern +20 ° С, design er orientert mot sørøst.

Tatt i betraktning at den termiske konduktivitetskoeffisienten til blokkene er λ = 0,3 W/(m°*C), er det mulig å beregne varmetapet gjennom veggene: R=0,2/0,3= 0,67 m²°C/W.

Varmetap observeres også gjennom gipslaget. Hvis tykkelsen er 20 mm, så Rpcs. = 0,02/0,3 = 0,07 m²°C/W. Summen av disse to indikatorene vil gi verdien av varmetapet gjennom veggene: 0,67+0,07 = 0,74 m²°C/W.

Når vi har alle de første dataene, bytter vi dem inn i formelen og får varmetapet til et rom med følgende vegger: Q = 1/0,74*(20 - (-25)) *60*(1+0,05) = 3831,08 W .

På samme måte beregnes varmetap gjennom andre omsluttende konstruksjoner: vinduer, døråpninger, taktekking.

Varmen som sendes ut av varmekretsene er kanskje ikke nok til å varme opp luften inne i huset til den nødvendige verdien hvis effekten er undervurdert. Hvis det er overflødig effekt, vil det være overflødig kjølevæskeforbruk

For å bestemme varmetapet gjennom taket, tas dens termiske motstand lik verdien for den planlagte eller eksisterende typen isolasjon: R = 0,18/0,041 = 4,39 m²°C / W.

Takarealet er identisk med gulvarealet og er lik 70 m². Ved å erstatte disse verdiene i formelen, oppnås varmetapet gjennom den øvre bygningskonvolutten: Q svette. = 1/4,39*(20 - (-25))* 70* (1+0,05) = 753,42 W.

For å bestemme varmetap gjennom overflaten av vinduer, må du beregne arealet deres. Hvis det er 4 vinduer 1,5 m brede og 1,4 m høye, vil deres totale areal være: 4 * 1,5 * 1,4 = 8,4 m².

Hvis produsenten angir separat termisk motstand for glassenheten og profilen - henholdsvis 0,5 og 0,56 m²°C/W, så er Rocon = 0,5*90+0,56*10)/100 = 0,56 m²°C/ ti Her er 90 og 10 andelen per hvert element i vinduet.

Basert på dataene som er oppnådd, fortsetter ytterligere beregninger: Qwindow = 1/0,56*(20 - (-25))*8,4*(1+0,05) = 708,75 W.

Ytterdøren har et areal på 0,95 * 2,04 = 1,938 m². Deretter Rdv. = 0,06/0,14 = 0,43 m²°C/W. Q dør = 1/0,43*(20 - (-25))* 1,938*(1+0,05) = 212,95 W.

Siden ytterdører åpnes ofte, går en stor mengde varme tapt gjennom dem. Derfor er det viktig å sørge for at de lukker tett.

Som et resultat vil varmetapet være: Q = 3831,08 +753,42 + 708,75 + 212,95 + 7406,25 = W.

Til dette resultatet legg til ytterligere 10 % for luftinfiltrasjon, deretter Q = 7406,25 + 740,6 = 8146,85 W.

Nå kan du bestemme den termiske effekten til gulvet: Mp = 1.*8146.85 = 9776.22 W eller 9.8 kW.

Nødvendig varme for å varme opp luften

Hvis huset utstyrt med ventilasjonssystem, så må en del av varmen som frigjøres av kilden brukes på å varme opp luften som kommer utenfra.

Formelen brukes til beregning:

Qv. = c*m*(tв—tн), Hvor

• c = 0,28 kg⁰С og angir varmekapasiteten til luftmassen;
• m Symbolet angir massestrømmen av uteluft i kg.

Den siste parameteren oppnås ved å multiplisere det totale volumet av luft, lik volumet av alle rom, forutsatt at luften fornyes hver time, med tettheten, som varierer avhengig av temperaturen.

Grafen viser lufttetthetens avhengighet av temperaturen.Dataene er nødvendige for å beregne mengden varme som kreves for å varme opp luftmassen som kommer inn i huset som følge av tvungen ventilasjon (+)

Dersom bygget får 400 m³/h, deretter m=400*1,422 = 568,8 kg/t. Qv. = 0,28*568,8*45 = 7166,88 W.

I dette tilfellet vil den nødvendige termiske kraften til gulvet øke betydelig.

Beregning av nødvendig antall rør

For å legge et vannoppvarmet gulv, velg annerledes rørleggingsmetoder, forskjellig i form: tre typer slange - selve slangen, kantete, doble og snegle. I en montert krets kan det være en kombinasjon av forskjellige former. Noen ganger velges en "snegl" for det sentrale området av gulvet, og en av typene "slange" er valgt for kantene.

"Snegl" er et rasjonelt valg for store rom med enkel geometri. I rom som er veldig langstrakte eller har komplekse konturer, er det bedre å bruke en "slange" (+)

Avstanden mellom rørene kalles stigningen. Når du velger dette alternativet, må du tilfredsstille to krav: foten din skal ikke føle temperaturforskjellen i individuelle områder av gulvet, og du må bruke rørene så effektivt som mulig.

For kantsoner på gulvet anbefales det å bruke et trinn på 100 mm. I andre områder kan du velge en stigning fra 150 til 300 mm.

Varmeisolering av gulvet er viktig. I første etasje skal tykkelsen nå minst 100 mm. For dette formålet, bruk mineralull eller ekstrudert polystyrenskum.

For å beregne lengden på røret er det en enkel formel:

L = S/N*1,1, Hvor

• S — konturområde;
• N — leggesteg;
• 1,1 — margin for bøyning 10 %.

Til den endelige verdien legges en seksjon av rør lagt fra kollektoren til fordelingen av den varme kretsen både på retur og tilførsel.

Regneeksempel.

Startverdier:

• torget — 10 m²;
• avstand til samler — 6 m;
• leggetrinn - 0,15 m.

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

Ved bruk av metall-plastrør opptil 100 m lange, velges oftest en diameter på 16 eller 20 mm. Med en rørlengde på 120-125 m bør tverrsnittet være 20 mm².

Enkeltkretsdesignet er kun egnet for rom med et lite område. Gulvet i store rom er delt inn i flere konturer i forholdet 1:2 - lengden på strukturen skal være 2 ganger bredden.

Den tidligere beregnede verdien er omfanget gulvrør som regel. For å fullføre bildet er det imidlertid nødvendig å markere lengden på en egen kontur.

Denne parameteren påvirkes av den hydrauliske motstanden til kretsen, bestemt av diameteren til de valgte rørene og volumet av vann som tilføres per tidsenhet. Hvis disse faktorene neglisjeres, vil trykktapet være så stort at ingen pumpe tvinger kjølevæsken til å sirkulere.

Bestemmelse av rørstrøm avhengig av valgt leggetrinn

Konturer av samme lengde er et ideelt tilfelle, men i praksis er de sjelden, fordi arealet av rom for forskjellige formål er svært forskjellig, og det er rett og slett upraktisk å redusere lengden på konturene til én verdi. Profesjonelle tillater en forskjell i rørlengder på 30 til 40 %.

Diameteren på kollektoren og gjennomstrømningen til blandeenheten bestemmer det tillatte antallet løkker som er koblet til den. I passet til blandeenheten kan du alltid finne mengden termisk belastning som den er designet for.

La oss si at gjennomstrømningskoeffisienten (Kvs) er lik 2,23 m³/t. Med denne koeffisienten tåler enkelte pumpemodeller en belastning på 10 til 15 W.

For å bestemme antall kretser, må du beregne den termiske belastningen til hver.Hvis området okkupert av et oppvarmet gulv er 10 m², og varmeoverføringen er 1 m², vil indikatoren Kvs er 80 W, deretter 10*80 = 800 W. Dette betyr at blandeenheten vil kunne gi 15 000/800 = 18,8 rom eller kretsløp med et areal på 10 m².

Disse tallene er maksimale, og de kan bare brukes teoretisk, men i virkeligheten må tallet reduseres med minst 2, deretter 18 - 2 = 16 kretser.

Påkrevd ved valg blandeenhet (samler) se om den har så mange konklusjoner.

Kontrollere riktig valg av rørdiametre

For å sjekke om rørtverrsnittet ble valgt riktig, kan du bruke formelen:

υ = 4*Q*10ᶾ/n*d²

Når hastigheten tilsvarer den funnet verdien, velges rørtverrsnittet riktig. Reguleringsdokumenter tillater en maksimal hastighet på 3 m/sek. med en diameter på opptil 0,25 m, men den optimale verdien er 0,8 m/sek., siden når verdien øker, øker støyeffekten i rørledningen.

Ytterligere informasjon om beregning av gulvvarmerør er gitt i denne artikkelen.

Beregner sirkulasjonspumpen

For å gjøre systemet økonomisk, trenger du velg en sirkulasjonspumpe, gir nødvendig trykk og optimal vannstrøm i kretsene. Pumpepass indikerer vanligvis trykket i kretsen med den lengste lengden og den totale kjølevæskestrømmen i alle sløyfer.

Trykket påvirkes av hydrauliske tap:

∆h = L*Q²/k1, Hvor

• L — konturlengde;
• Q — vannforbruk l/sek;
• k1 - koeffisient som karakteriserer tap i systemet; indikatoren kan hentes fra referansetabeller for hydraulikk eller fra utstyrspasset.

Å vite størrelsen på trykket, beregne strømningshastighet i systemet:

Q = k*√H, Hvor

k er strømningskoeffisienten.Fagfolk antar at strømningshastigheten for hver 10 m² av et hus er innenfor 0,3-0,4 l/s.

Blant komponentene i et varmtvannsgulv er en spesiell rolle gitt til sirkulasjonspumpen. Bare en enhet hvis effekt er 20 % høyere enn den faktiske kjølevæskestrømmen vil kunne overvinne motstanden i rørene

Tallene for trykk og strømningshastigheter som er angitt i passet, kan ikke tas bokstavelig - dette er maksimum, men faktisk påvirkes de av lengden og geometrien til nettverket. Hvis trykket er for høyt, reduser lengden på kretsen eller øk diameteren på rørene.

Anbefalinger for valg av avrettingstykkelse

I oppslagsbøkene kan du finne informasjon om at minimumstykkelsen på avrettingsmassen er 30 mm. Når rommet er ganske høyt, plasseres isolasjon under avrettingsmassen, noe som øker effektiviteten av å bruke varmen som avgis av varmekretsen.

Det mest populære underlagsmaterialet er ekstrudert polystyrenskum. Dens varmeoverføringsmotstand er betydelig lavere enn for betong.

Når du installerer en avrettingsmasse, for å balansere den lineære utvidelsen av betong, er omkretsen av rommet dekorert med et spjeldbånd. Det er viktig å velge riktig tykkelse. Eksperter anbefaler at for et romareal som ikke overstiger 100 m², installer et 5 mm kompenserende lag.

Hvis arealverdiene er større på grunn av lengden over 10 m, beregnes tykkelsen ved hjelp av formelen:

b = 0,55*L, Hvor

L er lengden på rommet i m.

Konklusjoner og nyttig video om temaet

Denne videoen handler om beregning og installasjon av et oppvarmet hydraulisk gulv:

Videoen gir praktiske anbefalinger for å legge gulvet. Informasjonen vil hjelpe deg å unngå feil som amatører vanligvis gjør:

Beregningen gjør det mulig å designe et "varmt gulv"-system med optimale ytelsesindikatorer. Det er tillatt å installere oppvarming ved hjelp av passdata og anbefalinger.

Det vil fungere, men fagfolk anbefaler fortsatt å bruke tid på beregninger slik at systemet til slutt bruker mindre energi.

Har du erfaring med beregning av gulvvarme og utarbeidelse av varmekretsdesign? Eller har du fortsatt spørsmål om emnet? Del gjerne din mening og legg igjen kommentarer.