Cálculo de tuberías para calefacción de pisos: fórmulas, elección del paso de instalación, cómo determinar el flujo

A pesar de la complejidad de la instalación, la calefacción por suelo radiante mediante un circuito de agua se considera uno de los métodos más rentables para calentar la habitación. Para que el sistema funcione de la manera más eficiente posible y no falle, es necesario calcular correctamente las tuberías para un piso con calefacción: determine la longitud, el paso del bucle y el esquema de colocación del contorno.

De estos indicadores depende en gran medida de la comodidad de utilizar el calentamiento de agua. Estas preguntas las analizaremos en nuestro artículo: le diremos cómo elegir la mejor opción para tuberías, teniendo en cuenta las características técnicas de cada tipo. Además, después de leer este artículo, podrá elegir correctamente el paso de instalación y calcular el diámetro y la longitud requeridos del contorno del piso calefactado para una habitación en particular.

Parámetros para el cálculo del circuito térmico.

En la etapa de diseño, es necesario resolver una serie de problemas que determinan características de diseño Calefacción por suelo radiante y modo de funcionamiento: para elegir el grosor de la regla, la bomba y otros equipos necesarios.

Los aspectos técnicos de la organización de la rama de calefacción dependen en gran medida de su propósito. Además de la cita, para el cálculo exacto de las imágenes del circuito de agua, se necesitarán una serie de indicadores: el área del recubrimiento, la densidad del flujo de calor, la temperatura del transportador de calor, el tipo de revestimiento de piso.

Área de cobertura de tuberías

Al determinar las dimensiones de la base para el tendido de tuberías, se toma un espacio que no está abarrotado de aparatos grandes y muebles empotrados. Es necesario pensar con anticipación sobre la disposición de los objetos en la habitación.

Flujo de calor y temperatura del refrigerante.

La densidad del flujo de calor es un indicador calculado que caracteriza la cantidad óptima de energía térmica para calentar una habitación. El valor depende de varios factores: la conductividad térmica de las paredes, los pisos, el área de acristalamiento, la presencia de aislamiento y la intensidad del intercambio de aire. En función del flujo de calor, se determina el paso de colocación del bucle.

La temperatura máxima del refrigerante - 60 ° C. Sin embargo, el grosor de la regla y el revestimiento del piso reducen la temperatura; de hecho, en la superficie del piso hay alrededor de 30-35 ° C. La diferencia entre los indicadores térmicos en la entrada y la salida del circuito no debe exceder los 5 ° С.

Tipo de suelo

El acabado afecta el rendimiento del sistema. La conductividad térmica óptima del azulejo y la porcelana: la superficie se calienta rápidamente. Un buen indicador de la eficiencia del circuito de agua cuando se usa laminado y linóleo sin una capa de aislamiento térmico. La conductividad térmica más baja de un revestimiento de madera.

El grado de transferencia de calor depende del material de relleno. El sistema es más efectivo cuando se usa concreto pesado con agregado natural, por ejemplo, guijarros de mar de fracción pequeña.

Al calcular las tuberías para calefacción por suelo radiante, es necesario tener en cuenta las normas establecidas para el régimen de temperatura del revestimiento:

• 29 ° С - sala de estar;
• 33 ° С - habitaciones de alta humedad;
• 35 ° С - Zonas de paso y bandas frías - secciones a lo largo de las paredes laterales.

Un valor importante para determinar la densidad de colocación del circuito de agua jugará con las características climáticas de la región. Al calcular las pérdidas de calor, es necesario tener en cuenta la temperatura mínima en invierno.

Como muestra la práctica, el precalentamiento de toda la casa ayudará a reducir la carga. Tiene sentido aislar primero la habitación y luego proceder al cálculo de la pérdida de calor y los parámetros del circuito de la tubería.

Evaluación de propiedades técnicas a la hora de elegir una tubería.

Debido a las condiciones de funcionamiento no estándar, los requisitos altos se colocan en el material y tamaño de la bobina de piso de agua:

• inercia químicaresistencia a procesos corrosivos;
• tener un revestimiento interior completamente lisoNo es propenso a la formación de crecimientos de cal;
• fuerza - dentro de las paredes están constantemente afectadas por el refrigerante, y afuera - la regla; El tubo debe soportar una presión de hasta 10 bar.

Es deseable que la rama de calentamiento tenga una pequeña proporción. La masa de un suelo de agua y sin ella ejerce una carga significativa en el suelo, y una tubería pesada solo exacerba la situación.

Tres categorías de productos laminados para tuberías cumplen con uno u otro de los requisitos enumerados: polietileno reticulado, metal-plástico y cobre.

Opción # 1 - polietileno reticulado (PEX)

El material tiene una estructura molecular celular rica en redes. Modificado del polietileno ordinario se caracteriza por la presencia de ligamentos longitudinales y transversales. Tal estructura aumenta la gravedad específica, la resistencia mecánica y la resistencia química.

El circuito de agua hecho de tuberías PEX tiene varias ventajas:

• alta elasticidad, permitiendo colocar una bobina con un pequeño radio de curvatura;
• seguridad - cuando se calienta, el material no emite componentes nocivos;
• resistencia al calor: reblandecimiento - a partir de 150 ° С, fusión - 200 ° С, quema - 400 ° С;
• mantiene la estructura con fluctuaciones de temperatura;
• resistencia al daño - Destructores biológicos y reactivos químicos.

La tubería conserva su capacidad de producción original, no se deposita ningún sedimento en las paredes. La vida útil estimada del circuito PEX es de 50 años.

Hay cuatro grupos de productos:

1. PEX-a - reticulación de peróxido. Consiguió la estructura más duradera y uniforme con una densidad de enlaces de hasta el 75%.
2. PEX-b - reticulación de silano. La tecnología utiliza silanidos, sustancias tóxicas que no están permitidas para el uso doméstico. Los fabricantes de productos de plomería lo reemplazan con un reactivo seguro. Para instalar tuberías válidas con certificado de higiene. La densidad de reticulación es del 65-70%.
3. PEX-c - método de radiación. El polietileno se irradia con rayos gamma o un electrón. Como resultado, los bonos se sellan al 60%. Desventajas PEX-c: inseguridad de uso, costuras irregulares.
4. PEX-d - nitruración. La reacción para crear una rejilla procede a expensas de los radicales de nitrógeno. La salida es un material con una densidad de reticulación de aproximadamente 60-70%.

Las características de resistencia de las tuberías PEX dependen del método de reticulación del polietileno.

Si se detuvo en tuberías de polietileno reticulado, le recomendamos que se familiarice con reglas de arreglo Sistemas de calefacción por suelo radiante de los mismos.

Opción # 2 - metal plástico

El líder de la tubería enrollada para disponer la calefacción por suelo radiante - metal-plástico. Estructuralmente, el material incluye cinco capas.

El metal aumenta la resistencia de la línea, reduce la velocidad de expansión térmica y actúa como una barrera contra la difusión: bloquea el flujo de oxígeno al refrigerante.

Características de los tubos de metal:

• buena conductividad térmica;
• la capacidad de retener una configuración dada;
• Temperatura de trabajo con conservación de propiedades - 110 ° C;
• bajo peso específico;
• Movimiento silencioso del refrigerante;
• seguridad de uso;
• resistencia a la corrosión;
• Duración de la operación - hasta 50 años.

La falta de tuberías compuestas: la inadmisibilidad de doblarse sobre el eje. Si se gira repetidamente, existe el riesgo de dañar la capa de aluminio. Te recomendamos que te familiarices con tecnología de montaje adecuada Tubos de plástico que ayudarán a evitar daños.

Opción # 3 - tubos de cobre

En las características técnicas y operativas del metal amarillo será la mejor opción. Sin embargo, su demanda se limita a un alto costo.

Además del alto costo, las tuberías de cobre tienen un negativo adicional: complejidad montaje. Para doblar el contorno, necesita una prensa o doblador de tubo.

Opción # 4 - polipropileno y acero inoxidable

A veces, la rama de calentamiento está hecha de polipropileno o tubos corrugados de acero inoxidable. La primera opción es asequible, pero bastante difícil de doblar: el radio mínimo de los ocho diámetros del producto.

Esto significa que los tubos con un tamaño de 23 mm deberán colocarse a una distancia de 368 mm entre sí, ya que un mayor paso de instalación no garantizará un calentamiento uniforme.

Posibles formas de colocar el contorno.

Para determinar el flujo de la tubería para la disposición de un piso con calefacción, es necesario determinar la disposición del circuito de agua. La tarea principal de la planificación del diseño es garantizar un calentamiento uniforme, teniendo en cuenta las áreas frías y sin calefacción de la habitación.

Método # 1 - Serpiente

El refrigerante se alimenta al sistema a lo largo de la pared, pasa a través de la bobina y regresa a colector de distribución. En este caso, la mitad de la habitación se calienta con agua caliente y el resto se enfría.

Al colocar una serpiente es imposible lograr una uniformidad de calentamiento: la diferencia de temperatura puede alcanzar los 10 ° C. El método es aplicable en espacios estrechos.

La doble serpiente te permite lograr una transición de temperaturas más suave. Los bucles de avance y retroceso son paralelos entre sí.

Método # 2 - Caracol o Espiral

Este es considerado el esquema óptimo, asegurando un calentamiento uniforme del revestimiento del piso. Las ramas hacia adelante y hacia atrás se apilan alternativamente.

En grandes áreas implementar un esquema combinado. La superficie se divide en sectores y cada uno desarrolla un circuito separado que conduce a un colector común. En el centro de la habitación, la tubería está dispuesta por un caracol, y a lo largo de las paredes exteriores, por una serpiente.

Tenemos otro artículo en nuestro sitio web en el que hemos revisado en detalle. diseños de instalación Recomendaciones de suelo cálido y led para elegir la mejor opción en función de las características de una habitación en particular.

Método de cálculo de la tubería

Para no confundirse en los cálculos, proponemos dividir la solución del problema en varias etapas. En primer lugar, es necesario evaluar la pérdida de calor de la habitación, determinar el paso de colocación y luego calcular la longitud del circuito de calefacción.

Principios de construcción del esquema.

Comenzando los cálculos y creando un boceto, debe familiarizarse con las reglas básicas para la ubicación del circuito de agua:

1. Es aconsejable colocar los tubos a lo largo de la abertura de la ventana, ya que esto reducirá significativamente la pérdida de calor del edificio.
2. El área de cobertura recomendada de un circuito de agua es de 20 metros cuadrados. En locales grandes es necesario dividir el espacio en zonas y para que cada uno disponga una rama de calefacción separada.
3. La distancia desde la pared hasta la primera rama es de 25 cm. La inclinación permitida de los giros de la tubería en el centro de la habitación es de hasta 30 cm, en los bordes y en zonas frías: 10-15 cm.
4. La determinación de la longitud máxima de la tubería para calefacción por suelo radiante debe basarse en el diámetro de la bobina.

Para un contorno con una sección transversal de 16 mm, se permite un máximo de 90 m, la restricción para una tubería de 20 mm de espesor es de 120 m. El cumplimiento de las normas garantizará la presión hidráulica normal en el sistema.

Fórmula básica con explicaciones.

El cálculo de la longitud del contorno del suelo calentado se realiza de acuerdo con la fórmula:

L = S / n * 1.1 + k,

Donde

• L - la longitud deseada de la línea de calentamiento;
• S - Superficie cubierta.
• n - escalonamiento;
• 1,1 - factor estándar de diez por ciento de margen de flexión;
• k - distancia del colector desde el piso - tenga en cuenta la distancia al circuito de cableado en el flujo de flujo y retorno.

La importancia decisiva cubrirá el área de cobertura y los turnos.

Debe recordarse que la colocación de tuberías de calefacción no se recomienda para electrodomésticos grandes y muebles empotrados. Los parámetros de los elementos designados se deben restar del área total.

Para encontrar la distancia óptima entre las ramas, es necesario realizar manipulaciones matemáticas más complejas en términos de pérdida de calor de la habitación.

Cálculo térmico con la definición del paso del contorno.

La densidad de colocación de las tuberías afecta directamente la cantidad de flujo de calor del sistema de calefacción. Para determinar la carga requerida, es necesario calcular los costos de calefacción en invierno.

La potencia del sistema de calefacción está determinada por la fórmula:

M = 1.2 * Q,

Donde

• M - rendimiento del bucle;
• Q - Pérdida total de calor de la habitación.

El valor de Q se puede descomponer en sus componentes: consumo de energía a través de la envoltura del edificio y los costos causados ​​por el funcionamiento del sistema de ventilación. Entenderemos cómo calcular cada uno de los indicadores.

Pérdida de calor por elementos constructivos.

Es necesario determinar el consumo de energía térmica para todas las estructuras de cerramiento: paredes, techos, ventanas, puertas, etc. Fórmula de cálculo:

Q1 = (S / R) * Δt,

Donde

• S - el área del elemento;
• R - resistencia térmica;
• Δt - La diferencia entre la temperatura interior y exterior.

Al determinar Δt, el indicador se usa para la época más fría del año.

La resistencia térmica se calcula de la siguiente manera:

R = A / Ct,

Donde

• Un - espesor de la capa, m;
• Ct - coeficiente de conductividad térmica, W / m * K.

Para los elementos combinados de la estructura, se debe resumir la resistencia de todas las capas.

Más valores del coeficiente de conductividad térmica para los materiales de construcción más populares, que hemos dado en la tabla contenida. en el proximo articulo.

Pérdida de calor por ventilación

Para calcular el indicador, se utiliza la fórmula:

Q2 = (V * K / 3600) * C * P * Δt,

Donde

• V - volumen de la habitación, cachorro. m;
• K - tipo de cambio aéreo
• C - calor específico del aire, J / kg * K;
• P - Densidad del aire a temperatura ambiente normal - 20 ° С.

El tipo de cambio de aire de la mayoría de las habitaciones es igual a uno. La excepción se hace en casa con una barrera de vapor interna: para mantener un microclima normal, el aire debe actualizarse dos veces por hora.

La capacidad calorífica específica es una referencia. A temperatura estándar sin presión, el valor es 1005 J / kg * K.

Pérdida de calor total

La cantidad total de pérdida de calor de la habitación será igual a: Q = Q1 * 1.1 + Q2. Coeficiente 1.1: un aumento del consumo de energía en un 10% debido a la infiltración del aire a través de grietas y fugas en las estructuras de los edificios.

Al multiplicar el valor obtenido por 1.2, obtenemos la potencia de calefacción de piso requerida para compensar las pérdidas de calor. Utilizando el gráfico de flujo de calor en función de la temperatura del refrigerante, puede determinar el paso y el diámetro apropiados de la tubería.

Los datos son relevantes para pisos cálidos en una regla de cemento de arena con un grosor de 7 mm, el material de revestimiento es baldosa cerámica. Para otras condiciones, es necesario un ajuste de los valores, teniendo en cuenta la conductividad térmica del acabado.

Por ejemplo, al colocar la alfombra, el valor de la temperatura del refrigerante se debe aumentar en 4-5 ° C. Cada centímetro adicional de la regla reduce la producción de calor en un 5-8%.

Selección final de la longitud del contorno.

Conocer el paso de colocar las bobinas y el área cubierta es fácil de determinar el flujo de tuberías. Si el valor obtenido es mayor que el valor permitido, entonces es necesario equipar varios contornos.

Óptimamente, si los bucles tienen la misma longitud, no ajuste ni balancee nada. Sin embargo, en la práctica, más a menudo existe la necesidad de romper la línea de calefacción en diferentes áreas.

Un ejemplo específico del cálculo de la rama de calefacción.

Supongamos que desea determinar los parámetros del circuito térmico para una casa de 60 metros cuadrados.

Para el cálculo se necesitarán los siguientes datos y características:

• las dimensiones de la habitación: altura - 2,7 m, longitud y anchura - 10 y 6 m, respectivamente;
• La casa tiene 5 ventanas de metal y plástico de 2 metros cuadrados cada una. m;
• Paredes externas - concreto aireado, espesor - 50 cm, Kt = 0.20 W / mK;
• aislamiento de pared adicional - espuma de 5 cm, Kt = 0.041 W / mK;
• material del techo - placa de hormigón armado, espesor - 20 cm, Kt = 1.69 W / mK;
• aislamiento del ático - placas de poliestireno expandido de 5 cm de espesor;
• Las dimensiones de la puerta de entrada son 0.9 * 2.05 m, el aislamiento térmico es espuma de poliuretano, una capa de 10 cm, CT = 0.035 W / mK.

A continuación, consideramos un ejemplo paso a paso del cálculo.

Paso 1 - Cálculo de la pérdida de calor a través de elementos estructurales.

Resistencia térmica de materiales de pared:

• concreto aireado: R1 = 0.5 / 0.20 = 2.5 metros cuadrados * K / W;
• poliestireno expandido: R2 = 0.05 / 0.041 = 1.22 m * K / W.

La resistencia térmica de la pared en su conjunto es: 2.5 + 1.22 = 3.57 metros cuadrados. m * K / W. La temperatura promedio en la casa se toma como +23 ° C, el mínimo en el exterior de 25 ° C con un signo menos. La diferencia es de 48 ° C.

Cálculo del área total de la pared: S1 = 2.7 * 10 * 2 + 2.7 * 6 * 2 = 86.4 metros cuadrados. m. De la figura resultante, es necesario quitar el tamaño de las ventanas y puertas: S2 = 86.4-10-1.85 = 74.55 metros cuadrados. m

Sustituyendo los parámetros obtenidos en la fórmula, obtenemos la pérdida de calor de la pared: Qc = 74.55 / 3.57 * 48 = 1002 W

La resistencia térmica final del techo es: 0.2 / 1.69 + 0.05 / 0.041 = 0.118 + 1.22 = 1.338 metros cuadrados. m * K / W. Las pérdidas de calor serán: Qп = 60 / 1,338 * 48 = 2152 W.

Para calcular la fuga de calor a través de las ventanas, es necesario determinar el valor promedio ponderado de la resistencia térmica de los materiales: una ventana de doble vidrio - 0.5 y un perfil - 0.56 metros cuadrados. m * K / W, respectivamente.

Ro = 0,56 * 0,1 + 0,5 * 0,9 = 0,56 m * K / W. Aquí, 0.1 y 0.9 es la parte de cada material en la construcción de la ventana.

Pérdida de calor de la ventana: Q® = 10 / 0.56 * 48 = 857 W.

Teniendo en cuenta el aislamiento térmico de la puerta, su resistencia térmica será: Rd = 0.1 / 0.035 = 2.86 metros cuadrados. m * K / W. Qd = (0.9 * 2.05) / 2.86 * 48 = 31 W.

Las pérdidas de calor totales a través de los elementos de cierre son: 1002 + 2152 + 857 + 31 = 4042 W. El resultado debe incrementarse en un 10%: 4042 * 1.1 = 4446 vatios.

Paso 2 - calor a calor + pérdida total de calor

Primero, calculamos el consumo de calor para calentar el aire entrante. Volumen de locales: 2.7 * 10 * 6 = 162 cu. m. En consecuencia, las pérdidas de calor de ventilación serán: (162 * 1/3600) * 1005 * 1.19 * 48 = 2583 W.

Según los parámetros de la sala, los costos térmicos totales serán: Q = 4446 + 2583 = 7029 vatios.

Paso 3 - la potencia requerida del circuito térmico

Calculamos la potencia óptima del circuito requerida para compensar las pérdidas de calor: N = 1.2 * 7029 = 8435 W.

Además: q = N / S = 8435/60 = 141 W / m2.

Paso 4 - determinación del paso de colocación y la longitud del contorno

El valor resultante se compara con el gráfico de dependencia. Si la temperatura del refrigerante en el sistema es de 40 ° C, entonces se ajustará un circuito con los siguientes parámetros: paso - 100 mm, diámetro - 20 mm.

Si el agua circula a 50 ° C en la línea, el intervalo entre las ramas se puede aumentar a 15 cm y se puede usar una tubería con una sección transversal de 16 mm.

Contamos la longitud del contorno: L = 60 / 0.15 * 1.1 = 440 m.

Por separado, es necesario considerar la distancia desde los colectores hasta el sistema de calefacción.

Como se puede ver en los cálculos, para la disposición del piso de agua tendrá que hacer al menos cuatro bucles de calefacción. Y cómo instalar y reparar adecuadamente las tuberías, así como otros secretos de instalación, revisado aquí.

Conclusiones y video útil sobre el tema.

Las revisiones de video visual ayudarán a realizar un cálculo preliminar de la longitud y el paso del circuito térmico.

Selección de la distancia más efectiva entre las ramas del sistema de calefacción por suelo radiante:

Una guía sobre cómo averiguar la longitud del bucle de un suelo con calefacción:

El método de cálculo no puede ser llamado simple. Al mismo tiempo, hay muchos factores que afectan los parámetros del circuito. Si planea usar el suelo de agua como la única fuente de calor, este trabajo es mejor confiarlo a los profesionales: los errores en la etapa de planificación pueden ser costosos.

Calcule la longitud requerida de las tuberías para la calefacción de pisos y su diámetro óptimo. Tal vez usted tiene preguntas que no hemos abordado en este material? Pregúntales a nuestros expertos en el bloque de comentarios.

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