Výpočet potrubí pro vytápěné podlahy: výběr potrubí dle parametrů, volba kroku pokládky + příklad výpočtu

Navzdory složitosti instalace je podlahové vytápění pomocí vodního okruhu považováno za jeden z cenově nejefektivnějších způsobů vytápění místnosti. Aby systém fungoval co nejefektivněji a nezpůsoboval poruchy, je nutné správně vypočítat potrubí pro vytápěné podlahy - určit délku, rozteč smyčky a schéma pokládky okruhu.

Na těchto ukazatelích do značné míry závisí komfort používání ohřevu vody. Právě tyto otázky prozkoumáme v našem článku - řekneme vám, jak vybrat nejlepší možnost pro potrubí, s ohledem na technické vlastnosti každého typu. Po přečtení tohoto článku si také budete moci vybrat správný krok instalace a vypočítat požadovaný průměr a délku obrysu vytápěné podlahy pro konkrétní místnost.

Parametry pro výpočet tepelné smyčky

Ve fázi návrhu je nutné vyřešit řadu problémů, které určují Designové vlastnosti teplá podlaha a provozní režim - vyberte tloušťku potěru, čerpadlo a další potřebné vybavení.

Technické aspekty organizace topné větve do značné míry závisí na jejím účelu. Kromě účelu, pro přesný výpočet stopáže vodního okruhu, budete potřebovat řadu ukazatelů: oblast pokrytí, hustotu tepelného toku, teplotu chladicí kapaliny, typ podlahové krytiny.

Oblast pokrytí potrubí

Při určování rozměrů základny pro pokládku potrubí berte v úvahu prostor, který není zaneřáděn velkým zařízením a vestavěným nábytkem. Je třeba předem myslet na uspořádání předmětů v místnosti.

Pokud je jako hlavní dodavatel tepla použita vodní podlaha, pak by její výkon měl stačit na kompenzaci 100% tepelných ztrát. Pokud je výměník doplňkem k radiátorovému systému, pak musí pokrýt 30-60 % nákladů na tepelnou energii místnosti

Tepelný tok a teplota chladicí kapaliny

Hustota tepelného toku je vypočítaný ukazatel charakterizující optimální množství tepelné energie pro vytápění místnosti. Hodnota závisí na řadě faktorů: tepelná vodivost stěn, stropů, plocha zasklení, přítomnost izolace a rychlost výměny vzduchu. Na základě tepelného toku je určen krok pokládky smyčky.

Maximální teplota chladicí kapaliny je 60 °C. Tloušťka potěru a podlahové krytiny však snižují teplotu - ve skutečnosti je na povrchu podlahy pozorováno asi 30-35 ° C. Rozdíl mezi indikátory teploty na vstupu a výstupu okruhu by neměl překročit 5 °C.

Typ podlahy

Povrchová úprava ovlivňuje účinnost systému. Optimální tepelná vodivost dlaždic a porcelánové kameniny - povrch se rychle zahřeje.Dobrý ukazatel účinnosti vodního okruhu při použití laminátu a linolea bez tepelně izolační vrstvy. Nejnižší tepelnou vodivost mají dřevěné krytiny.

Stupeň přenosu tepla závisí také na výplňovém materiálu. Systém je nejúčinnější při použití těžkého betonu s přírodním kamenivem, například jemnými mořskými oblázky.

Cementová písková malta poskytuje průměrnou úroveň přenosu tepla, když je chladicí kapalina zahřátá na 45 ° C. Účinnost okruhu výrazně klesá při instalaci polosuchého potěru

Při výpočtu potrubí pro vyhřívané podlahy byste měli vzít v úvahu zavedené normy pro teplotní režim nátěru:

• 29 °C - obývací pokoj;
• 33 °C – místnosti s vysokou vlhkostí;
• 35 °C – průchozí zóny a studené zóny – oblasti podél čelních stěn.

Klimatické vlastnosti regionu budou hrát důležitou roli při určování hustoty vodního okruhu. Při výpočtu tepelných ztrát je třeba vzít v úvahu minimální teplotu v zimě.

Jak ukazuje praxe, předběžná izolace celého domu pomůže snížit zatížení. Má smysl nejprve místnost tepelně izolovat a poté začít počítat tepelné ztráty a parametry potrubního okruhu.

Posouzení technických vlastností při výběru potrubí

Kvůli nestandardním provozním podmínkám jsou kladeny vysoké nároky na materiál a velikost vodního podlahového hadu:

• chemická inertnost, odolnost vůči korozním procesům;
• Naprosto hladký vnitřní povlak, není náchylný k tvorbě vodního kamene;
• síla – stěny jsou neustále vystaveny chladicí kapalině zevnitř a potěr zvenčí; potrubí musí odolat tlaku do 10 barů.

Je žádoucí, aby topná větev měla malou specifickou hmotnost.Koláč vodní podlahy již značně zatěžuje strop a těžké potrubí situaci jen zhorší.

Podle SNiP je použití svařovaných trubek v uzavřených topných systémech zakázáno, bez ohledu na typ švu: spirálový nebo rovný

Tři kategorie válcovaných trubek splňují uvedené požadavky do té či oné míry: zesítěný polyethylen, kov-plast a měď.

Možnost #1 - zesíťovaný polyethylen (PEX)

Materiál má síťovou širokobuněčnou strukturu molekulárních vazeb. Modifikovaný polyethylen se od konvenčního polyethylenu liší přítomností jak podélných, tak příčných vazů. Tato struktura zvyšuje měrnou hmotnost, mechanickou pevnost a chemickou odolnost.

Vodní okruh z PEX trubek má řadu výhod:

• vysoká elasticita, umožňující instalaci cívky s malým poloměrem ohybu;
• bezpečnost – při zahřívání materiál nevypouští škodlivé složky;
• odolnost vůči teplu: měknutí – od 150 °C, tání – 200 °C, spalování – 400 °C;
• udržuje strukturu při kolísání teplot;
• odolnost proti poškození - biologické ničitele a chemická činidla.

Potrubí si zachovává původní průchodnost – na stěnách se neusazují žádné usazeniny. Odhadovaná životnost obvodu PEX je 50 let.

Nevýhody zesíťovaného polyethylenu zahrnují: strach ze slunečního záření, negativní účinky kyslíku při pronikání dovnitř konstrukce, nutnost pevné fixace cívky při instalaci

Existují čtyři skupiny produktů:

1. PEX-a – peroxidové síťování. Je dosaženo nejodolnější a stejnoměrné struktury s hustotou vazby až 75 %.
2. PEX-b – silanové síťování. Technologie využívá silanidy – toxické látky, které jsou pro domácí použití nepřijatelné. Výrobci instalatérských výrobků jej nahrazují bezpečným činidlem. Pro montáž jsou přijatelné trubky s hygienickým atestem. Hustota síťování – 65-70 %.
3. PEX-c – radiační metoda. Polyethylen je ozařován proudem gama paprsků nebo elektronem. Díky tomu jsou vazby zhutněny až na 60 %. Nevýhody PEX-c: nebezpečné použití, nerovnoměrné zesítění.
4. PEX-d – nitridace. Reakce na vytvoření sítě nastává díky dusíkovým radikálům. Výstupem je materiál s hustotou zesítění cca 60-70%.

Pevnostní charakteristiky trubek PEX závisí na způsobu síťování polyethylenu.

Pokud jste se rozhodli pro trubky ze zesíťovaného polyetylenu, doporučujeme se s nimi seznámit pravidla uspořádání systémy podlahového vytápění z nich.

Možnost #2 - kov-plast

Lídr ve válcovaných trubkách pro instalaci vyhřívaných podlah je kov-plast. Strukturálně materiál obsahuje pět vrstev.

Vnitřní povlak a vnější plášť jsou vyrobeny z vysokohustotního polyetylenu, který dodává trubce potřebnou hladkost a tepelnou odolnost. Mezivrstva – hliníková distanční vložka

Kov zvyšuje pevnost vedení, snižuje rychlost tepelné roztažnosti a působí jako antidifúzní bariéra – blokuje tok kyslíku do chladicí kapaliny.

Vlastnosti kovoplastových trubek:

• dobrá tepelná vodivost;
• schopnost udržovat danou konfiguraci;
• provozní teplota se zachováním vlastností – 110 °C;
• nízká specifická hmotnost;
• nehlučný pohyb chladicí kapaliny;
• bezpečnost používání;
• odolnost proti korozi;
• životnost - až 50 let.

Nevýhodou kompozitních trubek je nepřípustnost ohybu kolem osy.Opakované kroucení riskuje poškození hliníkové vrstvy. Doporučujeme vám přečíst správnou instalační technologii kovoplastové trubky, které pomohou zabránit poškození.

Možnost #3 - měděné trubky

Z hlediska technických a provozních vlastností bude nejlepší volbou žlutý kov. Jeho poptávka je však omezena jeho vysokou cenou.

Ve srovnání se syntetickým potrubím vítězí měděný okruh v několika bodech: tepelná vodivost, tepelná a fyzikální pevnost, neomezená variabilita ohybu, absolutní nepropustnost pro plyny

Kromě toho, že je měděné potrubí drahé, má další nevýhodu - složitost instalace. K ohnutí kontury budete potřebovat lisovací stroj popř ohýbačka trubek.

Možnost č. 4 - polypropylen a nerezová ocel

Někdy je topná větev vytvořena z polypropylenových nebo nerezových vlnitých trubek. První možnost je cenově dostupná, ale poměrně tuhá v ohybu - minimální poloměr je osmkrát větší než průměr výrobku.

To znamená, že trubky o standardní velikosti 23 mm budou muset být umístěny ve vzdálenosti 368 mm od sebe - zvýšený krok pokládky nezajistí rovnoměrný ohřev.

Trubky z nerezové oceli mají vysokou tepelnou vodivost a dobrou pružnost. Nevýhody: křehkost těsnících gumiček, vytvoření silného hydraulického odporu zvlněním

Možné způsoby rozložení obrysu

Abyste mohli určit spotřebu potrubí pro uspořádání vyhřívané podlahy, měli byste se rozhodnout o uspořádání vodního okruhu. Hlavním úkolem plánování dispozice je zajistit rovnoměrné vytápění s přihlédnutím k chladným a nevytápěným prostorům místnosti.

Jsou možné následující možnosti rozložení: had, dvojitý had a šnek.Při výběru schématu je třeba vzít v úvahu velikost, konfiguraci místnosti a umístění vnějších stěn

Metoda #1 - had

Chladivo je přiváděno do systému podél stěny, prochází spirálou a vrací se zpět rozvodné potrubí. V tomto případě je polovina místnosti vytápěna horkou vodou a zbytek chlazenou vodou.

Při pokládání s hadem není možné dosáhnout rovnoměrného ohřevu - teplotní rozdíl může dosáhnout 10 ° C. Metoda je použitelná v úzkých prostorech.

Design rohového hada je optimální, pokud potřebujete maximálně izolovat studenou zónu u koncové stěny nebo v chodbě

Dvojitý had umožňuje měkčí teplotní přechod. Okruhy vpřed a vzad probíhají vzájemně paralelně.

Metoda #2 - šnek nebo spirála

To je považováno za optimální schéma pro zajištění rovnoměrného ohřevu podlahové krytiny. Střídavě se pokládají přímé a zpětné větve.

Další výhodou „skořepiny“ je instalace topného okruhu s plynulým otáčením oblouku. Tato metoda je relevantní při práci s trubkami s nedostatečnou flexibilitou.

Pro velké plochy je implementováno kombinované schéma. Povrch je rozdělen na sektory a pro každý je vyvinut samostatný okruh vedoucí ke společnému kolektoru. Ve středu místnosti je potrubí rozloženo jako hlemýžď ​​a podél vnějších stěn - jako had.

Na našem webu máme další článek, ve kterém jsme se podrobně zabývali instalační schémata podlahové vytápění a poskytl doporučení pro výběr optimální možnosti v závislosti na vlastnostech konkrétní místnosti.

Metoda výpočtu potrubí

Abyste se ve výpočtech nepletli, doporučujeme rozdělit řešení problému do několika fází.Nejprve je nutné odhadnout tepelné ztráty místnosti, určit krok pokládky a následně vypočítat délku topného okruhu.

Principy návrhu obvodů

Při zahájení výpočtů a vytváření náčrtu byste se měli seznámit se základními pravidly pro umístění vodního okruhu:

1. Je vhodné položit potrubí podél okenního otvoru - tím se výrazně sníží tepelné ztráty budovy.
2. Doporučená plocha pokrytí jednoho vodního okruhu je 20 metrů čtverečních. m. Ve velkých místnostech je nutné rozdělit prostor na zóny a pro každou položit samostatnou topnou větev.
3. Vzdálenost od stěny k první větvi je 25 cm.Přípustná rozteč závitů potrubí ve středu místnosti je do 30 cm, podél okrajů a ve studených zónách - 10-15 cm.
4. Určení maximální délky potrubí pro podlahové vytápění by mělo vycházet z průměru výměníku.

Pro okruh o průřezu 16 mm není povoleno více než 90 m, limit pro potrubí o tloušťce 20 mm je 120 m. Dodržení norem zajistí normální hydraulický tlak v systému.

Tabulka ukazuje přibližný průtok potrubím v závislosti na rozteči smyčky. Chcete-li získat přesnější údaje, měli byste vzít v úvahu okraj otáčení a vzdálenost ke kolektoru

Základní vzorec s vysvětlením

Délka obrysu vyhřívané podlahy se vypočítá podle vzorce:

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

Kde:

• L — požadovaná délka topného potrubí;
• S – krytá podlahová plocha;
• n – krok pokládky;
• 1,1 – standardní faktor desetiprocentní rezervy v ohybu;
• k – vzdálenost kolektoru od podlahy – zohledňuje se vzdálenost k rozvodům přívodního a vratného okruhu.

Oblast pokrytí a rozteč zatáček budou hrát rozhodující roli.

Pro přehlednost je třeba na papíře vypracovat půdorys s uvedením přesných rozměrů a vyznačením průchodu vodního okruhu

Je třeba si uvědomit, že umístění topných trubek pod velké domácí spotřebiče a vestavěný nábytek se nedoporučuje. Parametry určených položek musí být odečteny od celkové plochy.

Pro výběr optimální vzdálenosti mezi větvemi je nutné provést složitější matematické manipulace, pracující s tepelnými ztrátami místnosti.

Tepelnětechnický výpočet s určením stoupání obvodu

Hustota potrubí přímo ovlivňuje množství tepelného toku vycházejícího z topného systému. Pro stanovení požadované zátěže je nutné spočítat náklady na teplo v zimě.

Tepelné náklady prostřednictvím konstrukčních prvků budovy a větrání musí být plně kompenzovány generovanou tepelnou energií vodního okruhu

Výkon topného systému je určen vzorcem:

M = 1,2*Q,

Kde:

• M – výkon obvodu;
• Q – celkové tepelné ztráty místnosti.

Hodnotu Q lze rozložit na složky: spotřeba energie přes obvodové konstrukce a náklady způsobené provozem ventilačního systému. Pojďme zjistit, jak vypočítat každý z ukazatelů.

Tepelné ztráty stavebními prvky

Je nutné určit spotřebu tepelné energie pro všechny obvodové konstrukce: stěny, stropy, okna, dveře atd. Výpočtový vzorec:

Q1=(S/R)*At,

Kde:

• S – plocha prvku;
• R - teplotní odolnost;
• Δt – rozdíl mezi teplotou uvnitř a venku.

Při stanovení Δt se používá ukazatel pro nejchladnější období roku.

Tepelný odpor se vypočítá takto:

R=A/Kt,

Kde:

• A – tloušťka vrstvy, m;
• ČT – součinitel tepelné vodivosti, W/m*K.

U kombinovaných prvků konstrukce je třeba sečíst odolnost všech vrstev.

Součinitel tepelné vodivosti stavebních materiálů a izolací lze převzít z referenční knihy nebo nahlédnout do průvodní dokumentace ke konkrétnímu výrobku.

V tabulce jsme uvedli více hodnot součinitele tepelné vodivosti pro nejoblíbenější stavební materiály v dalším článku.

Tepelné ztráty větráním

Pro výpočet ukazatele se používá vzorec:

Q2=(V*K/3600)*C*P*At,

Kde:

• PROTI – objem místnosti, metry krychlové. m;
• K – rychlost výměny vzduchu;
• C – měrná tepelná kapacita vzduchu, J/kg*K;
• P – hustota vzduchu při normální pokojové teplotě – 20 °C.

Rychlost výměny vzduchu ve většině místností je rovna jedné. Výjimkou jsou domy s vnitřní parozábranou – pro udržení normálního mikroklimatu je třeba vzduch dvakrát za hodinu obnovovat.

Měrná tepelná kapacita je referenčním ukazatelem. Při standardní teplotě bez tlaku je hodnota 1005 J/kg*K.

Tabulka ukazuje závislost hustoty vzduchu na okolní teplotě za podmínek atmosférického tlaku - 1,0132 bar (1 Atm)

Celkové tepelné ztráty

Celkové množství tepelných ztrát v místnosti se bude rovnat: Q=Q1*1,1+Q2. Koeficient 1,1 – zvýšení nákladů na energie o 10 % vlivem infiltrace vzduchu trhlinami a netěsnostmi ve stavebních konstrukcích.

Vynásobením získané hodnoty 1,2 získáme požadovaný výkon vytápěné podlahy pro kompenzaci tepelných ztrát. Pomocí grafu toku tepla v závislosti na teplotě chladicí kapaliny můžete určit vhodné stoupání a průměr potrubí.

Vertikální stupnice je průměrný teplotní režim vodního okruhu, vodorovná stupnice je ukazatelem produkce tepelné energie topným systémem na 1 m2. m

Údaje jsou relevantní pro vytápěné podlahy na pískově cementovém potěru o tloušťce 7 mm, nátěrovým materiálem je keramická dlažba. Pro ostatní podmínky musí být hodnoty upraveny tak, aby zohledňovaly tepelnou vodivost povrchové úpravy.

Například při pokládání koberce by měla být teplota chladicí kapaliny zvýšena o 4-5 °C. Každý další centimetr potěru snižuje přenos tepla o 5-8%.

Konečná volba délky obrysu

Znáte-li rozteč položení cívek a pokrytou plochu, je snadné určit průtok potrubí. Pokud je získaná hodnota větší než přípustná hodnota, je nutné nainstalovat několik obvodů.

Optimální je, když jsou poutka stejně dlouhá – není potřeba nic upravovat ani vyvažovat. V praxi je však častěji nutné rozdělit topné potrubí na různé sekce.

Rozpětí délek obrysů by mělo zůstat v rozmezí 30–40 %. V závislosti na účelu a tvaru místnosti si můžete „hrát“ s roztečí smyček a průměry trubek

Konkrétní příklad výpočtu topné větve

Předpokládejme, že potřebujete určit parametry tepelného okruhu pro dům o rozloze 60 metrů čtverečních.

Pro výpočet budete potřebovat následující údaje a charakteristiky:

• rozměry místnosti: výška – 2,7 m, délka – 10 a šířka – 6 m;
• V domě je 5 plastových oken o velikosti 2 m2. m;
• vnější stěny - pórobeton, tloušťka - 50 cm, Kt = 0,20 W/mK;
• dodatečné zateplení stěny – pěnový polystyren 5 cm, Kt=0,041 W/mK;
• materiál stropu – železobetonová deska tl. – 20 cm, Kt=1,69 W/mK;
• izolace podkroví – desky z pěnového polystyrenu o tloušťce 5 cm;
• rozměry vchodových dveří - 0,9 * 2,05 m, tepelná izolace - polyuretanová pěna, vrstva - 10 cm, Kt = 0,035 W/mK.

Dále se podívejme na krok za krokem příklad provedení výpočtu.

Krok 1 - výpočet tepelných ztrát konstrukčními prvky

Tepelná odolnost materiálů stěn:

• pórobeton: R1=0,5/0,20=2,5 m2*K/W;
• pěnový polystyren: R2=0,05/0,041=1,22 m2*K/W.

Tepelný odpor stěny jako celku je: 2,5 + 1,22 = 3,57 m2. m*K/W. Průměrnou teplotu v domě bereme +23 °C, minimální teplota venku je 25 °C se znaménkem mínus. Rozdíl v ukazatelích je 48 °C.

Výpočet celkové plochy stěny: S1=2,7*10*2+2,7*6*2=86,4 sq. m. Ze získaného ukazatele je nutné odečíst velikost oken a dveří: S2 = 86,4-10-1,85 = 74,55 m2. m

Dosazením získaných ukazatelů do vzorce získáme tepelnou ztrátu stěn: Qc=74,55/3,57*48=1002 W

Analogicky se počítají náklady na teplo okny, dveřmi a stropy. Pro posouzení energetických ztrát podkrovím se bere v úvahu tepelná vodivost materiálu podlahy a izolace

Konečný tepelný odpor stropu je: 0,2/1,69+0,05/0,041=0,118+1,22=1,338 sq. m*K/W. Tepelná ztráta bude: Qp=60/1,338*48=2152 W.

Pro výpočet úniku tepla okny je nutné určit váženou průměrnou hodnotu tepelného odporu materiálů: okno s dvojitým zasklením - 0,5 a profil - 0,56 m2. m*K/W resp.

Ro=0,56*0,1+0,5*0,9=0,56 m2*K/W. Zde 0,1 a 0,9 jsou podíly každého materiálu ve struktuře okna.

Tepelná ztráta okna: Q®=10/0,56*48=857 W.

S přihlédnutím k tepelné izolaci dveří bude jejich tepelný odpor: Rd=0,1/0,035=2,86 m2. m*K/W. Qd=(0,9*2,05)/2,86*48=31 W.

Celková tepelná ztráta skrz uzavírací prvky je: 1002+2152+857+31=4042 W. Výsledek je třeba zvýšit o 10 %: 4042*1,1=4446 W.

Krok 2 - teplo na vytápění + obecná tepelná ztráta

Nejprve si spočítejme spotřebu tepla na ohřev přiváděného vzduchu. Objem místnosti: 2,7*10*6=162 metrů krychlových. m. Podle toho budou tepelné ztráty větráním: (162*1/3600)*1005*1,19*48=2583 W.

Podle těchto parametrů místnosti budou celkové náklady na teplo: Q=4446+2583=7029 W.

Krok 3 - požadovaný výkon tepelného okruhu

Vypočteme optimální výkon obvodu potřebný pro kompenzaci tepelných ztrát: N=1,2*7029=8435 W.

Další: q=N/S=8435/60=141 W/m2.

Na základě požadovaného výkonu topného systému a aktivní plochy místnosti je možné určit hustotu tepelného toku na 1 m2. m

Krok 4 - určení rozteče pokládky a délky obrysu

Výsledná hodnota je porovnána s grafem závislosti. Pokud je teplota chladicí kapaliny v systému 40 °C, je vhodný okruh s těmito parametry: rozteč – 100 mm, průměr – 20 mm.

Pokud v hlavním potrubí cirkuluje voda ohřátá na 50 °C, pak lze interval mezi větvemi zvětšit na 15 cm a použít trubku o průřezu 16 mm.

Délku vrstevnice vypočítáme: L=60/0,15*1,1=440m.

Samostatně je nutné vzít v úvahu vzdálenost od kolektorů k topnému systému.

Jak je patrné z výpočtů, pro instalaci vodní podlahy budete muset udělat alespoň čtyři topné smyčky. Jak správně položit a zajistit potrubí, stejně jako další tajemství instalace, my recenzováno zde.

Závěry a užitečné video k tématu

Vizuální videorecenze vám pomohou provést předběžný výpočet délky a rozteče tepelného okruhu.

Výběr nejúčinnější vzdálenosti mezi větvemi systému podlahového vytápění:

Návod, jak zjistit délku smyčky používané vyhřívané podlahy:

Metodu výpočtu nelze nazvat jednoduchou. Současně je třeba vzít v úvahu mnoho faktorů ovlivňujících parametry obvodu. Pokud plánujete používat vodní podlahu jako jediný zdroj tepla, je lepší svěřit tuto práci odborníkům - chyby ve fázi plánování mohou být nákladné.

Počítáte si sami potřebné metráže potrubí pro vytápěné podlahy a jejich optimální průměr? Možná máte stále otázky, které jsme v tomto materiálu nepokryli? Zeptejte se na ně našich odborníků v sekci komentářů.

Pokud se specializujete na výpočty trubek pro uspořádání vodou vyhřívaných podlah a máte co dodat k výše uvedenému materiálu, napište své komentáře níže pod článek.