Jak vypočítat vytápěnou podlahu pomocí vodního systému jako příklad

Na účinnost podlahového vytápění má vliv mnoho faktorů.Bez jejich zohlednění, i když je systém správně instalován a na jeho konstrukci jsou použity nejmodernější materiály, skutečná tepelná účinnost nesplní očekávání.

Z tohoto důvodu musí instalačním pracím předcházet kompetentní výpočet vytápěné podlahy a jedině tak lze zaručit dobrý výsledek.

Vypracování projektu topného systému není levné, takže mnoho domácích řemeslníků provádí výpočty samostatně. Souhlasíte, myšlenka na snížení nákladů na instalaci vyhřívaných podlah se zdá velmi lákavá.

Řekneme vám, jak vytvořit projekt, jaká kritéria zvážit při výběru parametrů otopné soustavy a popíšeme postup výpočtu krok za krokem. Pro názornost jsme připravili příklad výpočtu vytápěné podlahy.

Počáteční data pro výpočet

Zpočátku správně naplánovaný průběh projekčních a instalačních prací odstraní překvapení a nepříjemné problémy v budoucnu.

Při výpočtu vytápěné podlahy musíte vycházet z následujících údajů:

• materiál stěny a konstrukční prvky;
• rozměry místnosti v plánu;
• typ konečného nátěru;
• návrhy dveří, oken a jejich umístění;
• uspořádání konstrukčních prvků v půdorysu.

Pro provedení kompetentního návrhu je nutné vzít v úvahu stanovený teplotní režim a možnost jeho úpravy.

Pro provedení hrubého výpočtu se předpokládá, že 1 m² topný systém musí kompenzovat tepelné ztráty 1 kW.Pokud je jako doplněk hlavního systému použit vodní topný okruh, pak musí pokrýt pouze část tepelných ztrát

Existují doporučení týkající se teploty podlahy, která zajišťuje pohodlný pobyt v místnostech pro různé účely:

• 29°С - životní sektor;
• 33°С- koupelna, pokoje s bazénem a další s vysokou vlhkostí;
• 35 °С — chladné zóny (u vchodových dveří, vnějších stěn atd.).

Překročení těchto hodnot má za následek přehřátí jak samotného systému, tak vrchního nátěru, následované nevyhnutelným poškozením materiálu.

Po provedení předběžných výpočtů si můžete zvolit optimální teplotu chladicí kapaliny podle svých osobních pocitů, určit zatížení topného okruhu a zakoupit čerpací zařízení, které se dokonale vyrovná se stimulací pohybu chladicí kapaliny. Vybírá se s rezervou 20% průtoku chladicí kapaliny.

Zahřátí potěru s kapacitou větší než 7 cm trvá hodně času.Proto se při instalaci vodních systémů snaží nepřekročit stanovený limit. Podlahová keramika je považována za nejvhodnější nátěr pro podlahy na vodní bázi, vytápěné podlahy se kvůli ultra nízké tepelné vodivosti nepokládají pod parkety

Ve fázi návrhu byste se měli rozhodnout, zda bude vytápěná podlaha hlavním dodavatelem tepla nebo bude použita pouze jako doplněk k topné větvi radiátorů. Od toho se odvíjí podíl ztrát tepelné energie, který musí kompenzovat. Může se pohybovat od 30 % do 60 % s obměnami.

Doba ohřevu vodní podlahy závisí na tloušťce prvků obsažených v potěru. Voda jako chladicí kapalina je velmi účinná, ale samotný systém se obtížně instaluje.

Stanovení parametrů vytápěné podlahy

Účelem výpočtu je získat hodnotu tepelného zatížení. Výsledek tohoto výpočtu ovlivňuje další podniknuté kroky. Tepelnou zátěž zase ovlivňuje průměrná zimní teplota v konkrétní oblasti, očekávaná teplota uvnitř místností a součinitel prostupu tepla stropu, stěn, oken a dveří.

Příčinou tepelných ztrát jsou špatně izolované stěny, okna a dveře domu. Největší procento tepla se ztrácí ventilačním systémem a střechou (+)

Konečný výsledek předchozích výpočtů zařízení pro podlahové vytápění typ vody bude také záviset na přítomnosti dalších topných zařízení, včetně vyzařování tepla lidí žijících v domě a domácích zvířat. Při výpočtu je třeba vzít v úvahu přítomnost infiltrace.

Jedním z důležitých parametrů je konfigurace místností, takže budete potřebovat půdorys domu a odpovídající řezy.

Metoda výpočtu tepelných ztrát

Po stanovení tohoto parametru zjistíte, jaké množství tepla by podlaha měla generovat pro komfortní pohodu lidí v místnosti a budete si moci vybrat kotel, čerpadlo a podlahu podle výkonu. Jinými slovy: teplo vydávané topnými okruhy musí kompenzovat tepelné ztráty budovy.

Vztah mezi těmito dvěma parametry je vyjádřen vzorcem:

MP = 1,2 x Q, Kde

• MP - požadovaný výkon obvodu;
• Q - ztráta tepla.

K určení druhého ukazatele se provádějí měření a výpočty plochy oken, dveří, stropů a vnějších stěn. Vzhledem k tomu, že podlaha bude vyhřívaná, plocha této obvodové konstrukce se nebere v úvahu. Měření se provádí na vnější straně, včetně rohů budovy.

Výpočet bude brát v úvahu jak tloušťku, tak tepelnou vodivost každé konstrukce. Standardní hodnoty součinitel tepelné vodivosti (λ) pro nejčastěji používané materiály lze převzít z tabulky.

Z tabulky můžete převzít hodnotu koeficientu pro výpočet. Je důležité zjistit u dodavatele hodnotu tepelného odporu materiálu, pokud jsou instalována okna z kovoplastu (+)

Tepelné ztráty se vypočítávají zvlášť pro každý stavební prvek podle vzorce:

Q = 1/R*(tв-tн)*S x (1+∑b), Kde

• R — tepelný odpor materiálu, ze kterého je obvodová konstrukce vyrobena;
• S — plocha konstrukčního prvku;
• tв a tн — vnitřní a vnější teploty, přičemž druhý ukazatel se bere podle nejnižší hodnoty;
• b — dodatečné tepelné ztráty spojené s orientací budovy vzhledem ke světovým stranám.

Index tepelného odporu (R) se zjistí vydělením tloušťky konstrukce součinitelem tepelné vodivosti materiálu, ze kterého je vyrobena.

Hodnota koeficientu b závisí na orientaci domu:

• 0,1 - sever, severozápad nebo severovýchod;
• 0,05 - západ, jihovýchod;
• 0 - jih, jihozápad.

Pokud zvážíme otázku pomocí jakéhokoli příkladu výpočtu podlahy vytápěné vodou, bude to jasnější.

Konkrétní příklad výpočtu

Řekněme, že stěny domu pro nestálé bydlení o tloušťce 20 cm jsou z pórobetonových tvárnic. Celková plocha obvodových stěn bez okenních a dveřních otvorů je 60 m². Venkovní teplota -25°С, vnitřní +20°С, provedení je orientováno na jihovýchod.

Vzhledem k tomu, že součinitel tepelné vodivosti bloků je λ = 0,3 W/(m°*C), je možné vypočítat tepelné ztráty stěnami: R=0,2/0,3= 0,67 m²°C/W.

Tepelné ztráty jsou také pozorovány přes vrstvu omítky. Pokud je jeho tloušťka 20 mm, pak Rpcs. = 0,02/0,3 = 0,07 m2°C/W. Součet těchto dvou ukazatelů dá hodnotu tepelné ztráty stěnami: 0,67+0,07 = 0,74 m²°C/W.

Máme-li všechna počáteční data, dosadíme je do vzorce a získáme tepelnou ztrátu místnosti s následujícími stěnami: Q = 1/0,74*(20 - (-25)) *60*(1+0,05) = 3831,08 W .

Stejným způsobem se počítají tepelné ztráty jinými obvodovými konstrukcemi: okny, dveřními otvory, střešní krytinou.

Teplo vydávané topnými okruhy nemusí stačit k ohřátí vzduchu uvnitř domu na požadovanou hodnotu, pokud je jejich výkon podceněn. Pokud je přebytek výkonu, dojde k nadměrné spotřebě chladicí kapaliny

Pro určení tepelných ztrát stropem se bere jeho tepelný odpor rovný hodnotě pro plánovaný nebo stávající typ izolace: R = 0,18/0,041 = 4,39 m²°C / W.

Plocha stropu je shodná s podlahovou plochou a činí 70 m². Dosazením těchto hodnot do vzorce se získá tepelná ztráta horním pláštěm budovy: Q pot. = 1/4,39*(20 - (-25))* 70* (1+0,05) = 753,42 W.

Chcete-li určit tepelné ztráty povrchem oken, musíte vypočítat jejich plochu. Pokud jsou 4 okna 1,5 m široká a 1,4 m vysoká, jejich celková plocha bude: 4 * 1,5 * 1,4 = 8,4 m².

Pokud výrobce udává zvlášť tepelný odpor pro skleněnou jednotku a profil - 0,5 a 0,56 m²°C/W, pak Rocon = 0,5*90+0,56*10)/100 = 0,56 m²°C/ Út. Zde 90 a 10 představují podíl na každý prvek okna.

Na základě získaných dat pokračují další výpočty: Qwindow = 1/0,56*(20 - (-25))*8,4*(1+0,05) = 708,75 W.

Vnější dveře mají plochu 0,95 * 2,04 = 1,938 m². Pak Rdv. = 0,06/0,14 = 0,43 m2°C/W. Q dveře = 1/0,43*(20 - (-25))* 1,938*(1+0,05) = 212,95 W.

Protože se vnější dveře často otevírají, uniká jimi velké množství tepla. Proto je důležité zajistit jejich těsné uzavření.

V důsledku toho budou tepelné ztráty: Q = 3831,08 + 753,42 + 708,75 + 212,95 + 7406,25 = W.

K tomuto výsledku přidejte dalších 10 % pro infiltraci vzduchu, pak Q = 7406,25 + 740,6 = 8146,85 W.

Nyní můžete určit tepelný výkon podlahy: Mp = 1,*8146,85 = 9776,22 W nebo 9,8 kW.

Potřebné teplo k ohřevu vzduchu

Pokud dům vybaven ventilačním systémem, pak část tepla uvolněného zdrojem musí být vynaložena na ohřev vzduchu přicházejícího zvenčí.

Pro výpočet se používá vzorec:

Qv. = c*m*(tв—tн), Kde

• C = 0,28 kg⁰С a označuje tepelnou kapacitu vzduchové hmoty;
• m Symbol udává hmotnostní průtok venkovního vzduchu v kg.

Poslední parametr získáme vynásobením celkového objemu vzduchu, rovného objemu všech místností, za předpokladu, že se vzduch každou hodinu obnovuje, hustotou, která se mění v závislosti na teplotě.

V grafu je znázorněna závislost hustoty vzduchu na jeho teplotě.Údaje jsou nezbytné pro výpočet množství tepla potřebného k ohřevu vzduchové hmoty vstupující do domu v důsledku nuceného větrání (+)

Pokud budova obdrží 400 m³/h, pak m=400*1,422 = 568,8 kg/h. Qv. = 0,28*568,8*45 = 7166,88 W.

V tomto případě se požadovaný tepelný výkon podlahy výrazně zvýší.

Výpočet potřebného počtu trubek

Pro instalaci vodou vyhřívané podlahy zvolte jiné způsoby kladení potrubí, lišící se tvarem: tři druhy hada - skutečný had, hranatý, dvojitý a hlemýžď. V jednom namontovaném obvodu může být kombinace různých tvarů. Někdy je pro centrální oblast podlahy vybrán „šnek“ a pro okraje je vybrán jeden z typů „hada“.

"Snail" je racionální volbou pro velké místnosti s jednoduchou geometrií. V místnostech, které jsou velmi protáhlé nebo mají složité obrysy, je lepší použít „hada“ (+)

Vzdálenost mezi trubkami se nazývá rozteč. Při volbě této možnosti musíte splnit dva požadavky: vaše noha by neměla cítit teplotní rozdíl v jednotlivých oblastech podlahy a je potřeba trubky využívat co nejefektivněji.

Pro okrajové zóny podlahy se doporučuje použít krok 100 mm. V ostatních oblastech si můžete vybrat rozteč v rozmezí 150 až 300 mm.

Důležitá je tepelná izolace podlahy. V přízemí by měla jeho tloušťka dosahovat minimálně 100 mm. K tomuto účelu použijte minerální vlnu nebo extrudovanou polystyrenovou pěnu.

Pro výpočet délky potrubí existuje jednoduchý vzorec:

L = S/N*1,1, Kde

• S — vrstevnicová oblast;
• N — krok pokládky;
• 1,1 — rezerva pro ohyb 10 %.

Ke konečné hodnotě se připočítává část potrubí vedená od kolektoru k rozvodu teplého okruhu jak na zpátečce, tak na přívodu.

Příklad výpočtu.

Počáteční hodnoty:

• náměstí — 10 m²;
• vzdálenost ke kolektoru — 6 m;
• pokládací krok - 0,15 m.

Řešení problému je jednoduché: 10/0,15*1,1+(6*2) = 85,3 m.

Při použití kovoplastových trubek do délky 100 m se nejčastěji volí průměr 16 nebo 20 mm. Při délce potrubí 120-125 m by měl být jeho průřez 20 mm².

Jednookruhové provedení je vhodné pouze pro místnosti s malou plochou. Podlaha ve velkých místnostech je rozdělena do několika vrstevnic v poměru 1:2 - délka konstrukce by měla být 2krát větší než šířka.

Dříve vypočítaná hodnota je rozsah podlahové trubky obvykle. Pro dokončení obrázku je však nutné zvýraznit délku samostatného obrysu.

Tento parametr je ovlivněn hydraulickým odporem okruhu, určeným průměrem zvolených trubek a objemem vody dodané za jednotku času. Pokud se tyto faktory zanedbá, tlaková ztráta bude tak velká, že žádné čerpadlo nebude nutit chladicí kapalinu cirkulovat.

Stanovení průtoku potrubí v závislosti na zvoleném kroku pokládky

Ideálním případem jsou obrysy stejné délky, ale v praxi se s nimi setkáváme zřídka, protože plocha místností pro různé účely je velmi odlišná a je prostě nepraktické zkrátit délku obrysů na jednu hodnotu. Profesionálové umožňují rozdíl v délkách potrubí 30 až 40 %.

Průměr sběrače a průchodnost směšovací jednotky určují přípustný počet smyček, které jsou k němu připojeny. V pasportu pro směšovací jednotku vždy najdete velikost tepelné zátěže, pro kterou je navržena.

Řekněme koeficient propustnosti (Kvs) se rovná 2,23 m³/h S tímto koeficientem mohou určité modely čerpadel vydržet zatížení 10 až 15 W.

Chcete-li určit počet okruhů, musíte vypočítat tepelné zatížení každého z nich.Pokud je plocha obsazená vyhřívanou podlahou 10 m² a přenos tepla je 1 m², pak indikátor Kvs je 80 W, pak 10*80 = 800 W. To znamená, že směšovací jednotka bude schopna poskytnout 15 000/800 = 18,8 místností nebo okruhů o ploše 10 m².

Tyto hodnoty jsou maximální a lze je aplikovat pouze teoreticky, ale ve skutečnosti je potřeba toto číslo snížit alespoň o 2, tedy 18 - 2 = 16 okruhů.

Vyžadováno při výběru míchací jednotka (kolektor) uvidíme, jestli má takový počet závěrů.

Kontrola správného výběru průměrů potrubí

Chcete-li zkontrolovat, zda byl průřez potrubí vybrán správně, můžete použít vzorec:

υ = 4*Q*10ᶾ/n*d²

Když rychlost odpovídá nalezené hodnotě, je průřez potrubí vybrán správně. Regulační dokumenty povolují maximální rychlost 3 m/s. s průměrem do 0,25 m, ale optimální hodnota je 0,8 m/s, protože s rostoucí jeho hodnotou se zvyšuje hlukový efekt v potrubí.

Další informace o výpočtu potrubí podlahového vytápění jsou uvedeny v tento článek.

Výpočet oběhového čerpadla

Aby byl systém ekonomický, potřebujete zvolte oběhové čerpadlozajišťující požadovaný tlak a optimální průtok vody v okruzích. Pasy čerpadel obvykle udávají tlak v okruhu největší délky a celkový průtok chladicí kapaliny ve všech smyčkách.

Tlak je ovlivněn hydraulickými ztrátami:

∆h = L*Q²/k1, Kde

• L — délka obrysu;
• Q — spotřeba vody l/sec;
• k1 - koeficient charakterizující ztráty v systému, ukazatel lze převzít z referenčních tabulek o hydraulice nebo z pasportu zařízení.

Když zná velikost tlaku, vypočítat průtok v systému:

Q = k*√H, Kde

k je průtokový koeficient.Odborníci předpokládají, že průtok na každých 10 m² domu je v rozmezí 0,3-0,4 l/s.

Mezi komponenty teplovodní podlahy má zvláštní roli oběhové čerpadlo. Pouze jednotka, jejíž výkon je o 20 % vyšší než skutečný průtok chladicí kapaliny, bude schopen překonat odpor v potrubí

Údaje týkající se tlaku a průtoku uvedené v pasu nelze brát doslovně - to je maximum, ale ve skutečnosti jsou ovlivněny délkou a geometrií sítě. Pokud je tlak příliš vysoký, zkraťte délku okruhu nebo zvyšte průměr potrubí.

Doporučení pro výběr tloušťky potěru

V referenčních knihách najdete informaci, že minimální tloušťka potěru je 30 mm. Když je místnost poměrně vysoká, je pod potěr umístěna izolace, která zvyšuje efektivitu využití tepla vydávaného topným okruhem.

Nejoblíbenějším podkladovým materiálem je extrudovaná polystyrenová pěna. Jeho odpor prostupu tepla je výrazně nižší než u betonu.

Při instalaci potěru, aby se vyrovnala lineární roztažnost betonu, je obvod místnosti ozdoben tlumicí páskou. Je důležité zvolit správnou tloušťku. Odborníci doporučují u místnosti o velikosti nepřesahující 100 m² instalovat 5 mm vyrovnávací vrstvu.

Pokud jsou hodnoty plochy větší z důvodu délky přesahující 10 m, tloušťka se vypočítá podle vzorce:

b = 0,55*L, Kde

L je délka místnosti vm.

Závěry a užitečné video k tématu

Toto video je o výpočtu a instalaci vyhřívané hydraulické podlahy:

Video poskytuje praktická doporučení pro pokládku podlahy. Tyto informace vám pomohou vyhnout se chybám, které amatéři obvykle dělají:

Výpočet umožňuje navrhnout systém „teplé podlahy“ s optimálními ukazateli výkonu. Je přípustné instalovat vytápění pomocí pasových údajů a doporučení.

Bude to fungovat, ale odborníci doporučují věnovat čas výpočtům, aby systém nakonec spotřeboval méně energie.

Máte zkušenosti s výpočtem podlahového vytápění a přípravou návrhu topného okruhu? Nebo máte ještě otázky k tématu? Podělte se o svůj názor a zanechte komentáře.