Calcolo di tubi per riscaldamento a pavimento: formule, scelta della fase di installazione, come determinare il flusso

Nonostante la complessità dell'installazione, il riscaldamento a pavimento mediante un circuito idraulico è considerato uno dei metodi più economici per riscaldare la stanza. Affinché il sistema funzioni nel modo più efficiente possibile e non fallisca, è necessario calcolare correttamente le tubazioni per un pavimento riscaldato - determinare la lunghezza, il passo del loop e lo schema di posa dei contorni.

Da questi indicatori dipende in gran parte il comfort di utilizzare il riscaldamento dell'acqua. Queste domande verranno analizzate nel nostro articolo: ti diremo come scegliere l'opzione migliore per le tubature, tenendo conto delle caratteristiche tecniche di ciascun tipo. Inoltre, dopo aver letto questo articolo, sarai in grado di scegliere correttamente la fase di installazione e calcolare il diametro e la lunghezza richiesti del contorno del pavimento riscaldato per una stanza particolare.

Parametri per il calcolo del circuito termico

In fase di progettazione, è necessario risolvere una serie di problemi che determinano caratteristiche di design riscaldamento a pavimento e modalità di funzionamento: scegliere lo spessore del massetto, la pompa e le altre attrezzature necessarie.

Gli aspetti tecnici dell'organizzazione del ramo del riscaldamento dipendono in larga misura dal suo scopo. Oltre all'appuntamento, per il calcolo esatto del filmato del circuito idrico, sarà necessario un numero di indicatori: l'area del rivestimento, la densità del flusso di calore, la temperatura del portatore di calore, il tipo di rivestimento del pavimento.

Area di copertura del tubo

Nel determinare le dimensioni della base per la posa dei tubi, viene preso uno spazio non ingombrante di grandi elettrodomestici e mobili da incasso. È necessario pensare in anticipo alla disposizione degli oggetti nella stanza.

Flusso di calore e temperatura del liquido di raffreddamento

La densità del flusso di calore è un indicatore calcolato che caratterizza la quantità ottimale di energia termica per il riscaldamento di una stanza. Il valore dipende da una serie di fattori: conduttività termica di pareti, pavimenti, superficie vetrata, presenza di isolamento e intensità di scambio d'aria. In base al flusso di calore, viene determinata la fase di posa del ciclo.

La temperatura massima del liquido di raffreddamento - 60 ° C. Tuttavia, lo spessore del massetto e del rivestimento del pavimento abbattono la temperatura - in effetti sulla superficie del pavimento ci sono circa 30-35 ° C. La differenza tra gli indicatori termici all'ingresso e all'uscita del circuito non deve superare 5 ° С.

Tipo di pavimento

La finitura influisce sulle prestazioni del sistema. La conduttività termica ottimale di piastrelle e porcellana: la superficie si riscalda rapidamente. Un buon indicatore dell'efficienza del circuito idraulico quando si utilizzano laminati e linoleum senza uno strato termoisolante. La più bassa conduttività termica di un rivestimento in legno.

Il grado di trasferimento del calore dipende dal materiale di riempimento. Il sistema è più efficace quando si utilizza calcestruzzo pesante con aggregato naturale, ad esempio ciottoli di mare di piccola frazione.

Nel calcolare i tubi per il riscaldamento a pavimento, è necessario tenere conto degli standard stabiliti per il regime di temperatura del rivestimento:

• 29 ° С - soggiorno;
• 33 ° С - stanze di alta umidità;
• 35 ° С - zone di passaggio e cinghie a freddo - sezioni lungo le pareti terminali.

Un valore importante per determinare la densità di posa del circuito dell'acqua giocherà le caratteristiche climatiche della regione. Nel calcolo delle perdite di calore, è necessario tenere conto della temperatura minima in inverno.

Come dimostra la pratica, il preriscaldamento dell'intera casa contribuirà a ridurre il carico. Ha senso isolare prima la stanza, quindi procedere al calcolo della perdita di calore e dei parametri del circuito del tubo.

Valutazione delle proprietà tecniche nella scelta dei tubi

A causa di condizioni operative non standard, vengono richiesti requisiti elevati sul materiale e sulle dimensioni della bobina del fondo dell'acqua:

• inerzia chimicaresistenza ai processi corrosivi;
• avendo un rivestimento interno completamente liscionon incline alla formazione di crescite calciche;
• forza - le pareti sono costantemente interessate dal liquido refrigerante e all'esterno - il massetto; il tubo deve sopportare una pressione fino a 10 bar.

È auspicabile che il ramo di riscaldamento avesse una piccola proporzione. La torta di un pavimento di acqua e senza quello esercita un carico significativo sul pavimento, e una conduttura pesante solo esacerba la situazione.

Tre categorie di prodotti laminati per tubi soddisfano l'uno o l'altro dei requisiti elencati: polietilene reticolato, metallo-plastica e rame.

Opzione n. 1 - polietilene reticolato (PEX)

Il materiale ha una struttura molecolare cellulare ricca di rete. Modificato dal comune polietilene è caratterizzato dalla presenza di legamenti longitudinali e trasversali. Tale struttura aumenta il peso specifico, la resistenza meccanica e la resistenza chimica.

Il circuito dell'acqua realizzato con tubi PEX presenta diversi vantaggi:

• alta elasticità, permettendo di posare una bobina con un piccolo raggio di curvatura;
• sicurezza - quando riscaldato, il materiale non emette componenti dannosi;
• resistenza al calore: ammorbidimento - da 150 ° С, fusione - 200 ° С, combustione - 400 ° С;
• mantiene la struttura con fluttuazioni di temperatura;
• resistenza ai danni - distruttori biologici e reagenti chimici.

Il gasdotto mantiene la sua capacità produttiva originale - nessun deposito viene depositato sulle pareti. La vita utile stimata del circuito PEX è di 50 anni.

Esistono quattro gruppi di prodotti:

1. PEX-a - reticolazione del perossido. Raggiunto la struttura più duratura e uniforme con una densità di legami fino al 75%.
2. PEX-b - reticolazione silanica. La tecnologia utilizza silanidi - sostanze tossiche che non sono consentite per uso domestico. I produttori di prodotti idraulici lo sostituiscono con un reagente sicuro. Per installare tubi validi con certificato igienico. La densità di reticolazione è 65-70%.
3. PEX-c - metodo di radiazione. Il polietilene è irradiato con raggi gamma o un elettrone. Di conseguenza, le obbligazioni sono sigillate al 60%. Svantaggi PEX-c: insicurezza di utilizzo, cuciture irregolari.
4. PEX-d - nitrurazione. La reazione a creare una griglia procede a spese dei radicali azotati. L'uscita è un materiale con una densità di reticolazione di circa il 60-70%.

Le caratteristiche di resistenza dei tubi PEX dipendono dal metodo di reticolazione del polietilene.

Se ti fermi su tubi in polietilene reticolato, ti consigliamo di familiarizzare con te regole di arrangiamento sistemi di riscaldamento a pavimento di loro.

Opzione n. 2: plastica metallica

Il leader del tubo arrotolato per organizzare il riscaldamento a pavimento - metallo-plastica. Strutturalmente, il materiale include cinque strati.

Il metallo aumenta la resistenza della linea, riduce il tasso di espansione termica e agisce da barriera anti-diffusione - blocca il flusso di ossigeno al liquido di raffreddamento.

Caratteristiche dei tubi metallici:

• buona conducibilità termica;
• la capacità di mantenere una determinata configurazione;
• temperatura di lavoro con conservazione delle proprietà - 110 ° C;
• basso peso specifico;
• movimento silenzioso del liquido refrigerante;
• sicurezza d'uso;
• resistenza alla corrosione;
• Durata dell'operazione - fino a 50 anni.

La mancanza di tubi compositi - l'inammissibilità della flessione sull'asse. Con torsioni ripetute esiste il rischio di danneggiare lo strato di alluminio. Raccomandiamo di fare la conoscenza corretta tecnologia di montaggio tubi di plastica che aiuteranno a evitare danni.

Opzione 3: tubi di rame

Sulle caratteristiche tecniche e operative del metallo giallo sarà la scelta migliore. Tuttavia, la sua domanda è limitata a costi elevati.

Oltre ai costi elevati, le tubazioni in rame presentano una ulteriore complessità negativa montaggio. Per piegare il contorno, serve una macchina da stampa o curvatubi.

Opzione n. 4: polipropilene e acciaio inossidabile

A volte il ramo di riscaldamento è realizzato in polipropilene o tubi corrugati in acciaio inossidabile. La prima opzione è economica, ma abbastanza difficile da piegare: il raggio minimo degli otto diametri del prodotto.

Ciò significa che i tubi con una dimensione di 23 mm dovranno essere posizionati ad una distanza di 368 mm l'uno dall'altro - un passo di installazione maggiore non garantisce un riscaldamento uniforme.

Possibili modi di posare il contorno

Per determinare il flusso del tubo per la disposizione di un pavimento riscaldato, è necessario determinare la disposizione del circuito dell'acqua. Il compito principale della pianificazione del layout è garantire un riscaldamento uniforme, tenendo conto delle aree fredde e non riscaldate della stanza.

Metodo n. 1 - Serpente

Il liquido di raffreddamento è alimentato al sistema lungo la parete, passa attraverso la bobina e ritorna in collettore di distribuzione. In questo caso, metà della stanza viene riscaldata con acqua calda e il resto viene raffreddato.

Quando si deposita un serpente è impossibile raggiungere l'uniformità del riscaldamento - la differenza di temperatura può raggiungere i 10 ° C. Il metodo è applicabile in spazi ristretti.

Il doppio serpente consente di ottenere una transizione più morbida delle temperature. I loop in avanti e indietro sono paralleli tra loro.

Metodo n. 2 - Chiocciola o spirale

Questo è considerato lo schema ottimale, garantendo un riscaldamento uniforme del rivestimento del pavimento. I rami di andata e di ritorno sono impilati alternativamente.

Nelle grandi aree implementare uno schema combinato. La superficie è divisa in settori e ciascuno sviluppa un circuito separato che porta a un collettore comune. Al centro della stanza, l'oleodotto viene steso da una chiocciola e lungo le pareti esterne da un serpente.

Abbiamo un altro articolo sul nostro sito web in cui abbiamo esaminato in dettaglio layout di installazione pavimento caldo e raccomandazioni guidate per la scelta dell'opzione migliore in base alle caratteristiche di una particolare stanza.

Metodo di calcolo del tubo

Per non confonderci nei calcoli, proponiamo di dividere la soluzione del problema in più fasi. Prima di tutto, è necessario valutare la perdita di calore della stanza, determinare la fase di posa e quindi calcolare la lunghezza del circuito di riscaldamento.

Principi di costruzione dello schema

Avvio dei calcoli e creazione di uno schizzo, è necessario familiarizzare con le regole di base per la posizione del circuito idrico:

1. È consigliabile posare i tubi lungo l'apertura della finestra: ciò ridurrà significativamente la dispersione di calore dell'edificio.
2. L'area di copertura consigliata di un circuito d'acqua è di 20 metri quadrati. In locali di grandi dimensioni è necessario dividere lo spazio in zone e collocare ciascuno un ramo di riscaldamento separato.
3. La distanza dal muro al primo ramo è di 25 cm. Il passo ammesso del tubo si gira al centro della stanza fino a 30 cm, sui bordi e nelle zone fredde - 10-15 cm.
4. La determinazione della lunghezza massima del tubo per il riscaldamento a pavimento deve essere basata sul diametro della bobina.

Per un contorno con una sezione trasversale di 16 mm è ammesso un massimo di 90 m, la restrizione per una condotta di 20 mm di spessore è di 120 m Il rispetto delle norme garantirà la normale pressione idraulica nel sistema.

Formula base con spiegazioni

Il calcolo della lunghezza del contorno del pavimento riscaldato viene eseguito secondo la formula:

L = S / n * 1.1 + k,

dove:

• L - la lunghezza desiderata della linea di riscaldamento;
• S - superficie coperta;
• n - fase di posa;
• 1,1 - fattore standard del margine di flessione del dieci percento;
• k - distanza del collettore dal pavimento - tenere conto della distanza dal circuito elettrico sul flusso e sul flusso di ritorno.

Un'importanza decisiva riguarderà l'area di copertura e i turni di passo.

Va ricordato che il posizionamento di tubi di riscaldamento non è consigliato per grandi elettrodomestici e mobili da incasso. I parametri degli articoli designati devono essere sottratti dall'area totale.

Per trovare la distanza ottimale tra i rami, è necessario effettuare manipolazioni matematiche più complesse in termini di perdita di calore dalla stanza.

Calcolo termico con la definizione del passo del contorno

La densità di posizionamento dei tubi influenza direttamente la quantità di flusso di calore dal sistema di riscaldamento. Per determinare il carico richiesto, è necessario calcolare i costi di riscaldamento in inverno.

La potenza del sistema di riscaldamento è determinata dalla formula:

M = 1,2 * Q,

dove:

• M - prestazioni del ciclo;
• Q - perdita di calore totale della stanza.

Il valore di Q può essere scomposto nei suoi componenti: il consumo di energia attraverso l'involucro dell'edificio e i costi causati dal funzionamento del sistema di ventilazione. Capiremo come calcolare ciascuno degli indicatori.

Perdita di calore attraverso elementi costruttivi

È necessario determinare il consumo di energia termica per tutte le strutture che racchiudono: pareti, soffitti, finestre, porte, ecc. Formula di calcolo:

Q1 = (S / R) * Δt,

dove:

• S - l'area dell'elemento;
• R - resistenza termica;
• At - la differenza tra la temperatura all'interno e all'esterno.

Quando si determina Δt, l'indicatore viene utilizzato per la stagione più fredda.

La resistenza termica è calcolata come segue:

R = A / Ct,

dove:

• la - spessore dello strato, m;
• kt - coefficiente di conducibilità termica, W / m * K.

Per gli elementi combinati della struttura, la resistenza di tutti gli strati deve essere riassunta.

Più valori del coefficiente di conducibilità termica per i materiali da costruzione più popolari, che abbiamo dato nella tabella contenuta nel prossimo articolo.

Perdita di calore di ventilazione

Per calcolare l'indicatore, viene utilizzata la formula:

Q2 = (V * K / 3600) * C * P * Δt,

dove:

• V - volume della stanza, cucciolo. m;
• K - tasso di ricambio dell'aria;
• C - calore specifico dell'aria, J / kg * K;
• P - densità dell'aria a temperatura ambiente normale - 20 ° С.

Il tasso di ricambio dell'aria della maggior parte delle stanze è uguale a uno. L'eccezione è fatta a casa con barriera al vapore interna - per mantenere un normale microclima, l'aria deve essere aggiornata due volte all'ora.

La capacità termica specifica è un riferimento. A temperatura standard senza pressione, il valore è 1005 J / kg * K.

Perdita di calore totale

La quantità totale di perdita di calore della stanza sarà uguale a: Q = Q1 * 1.1 + Q2. Coefficiente 1.1 - un aumento del consumo di energia del 10% a causa di infiltrazioni d'aria attraverso fessure, perdite nelle strutture dell'edificio.

Moltiplicando il valore ottenuto per 1.2, otteniamo la potenza necessaria per il riscaldamento del pavimento per compensare le perdite di calore. Utilizzando il grafico del flusso di calore in funzione della temperatura del liquido di raffreddamento, è possibile determinare il passo e il diametro appropriati del tubo.

I dati sono rilevanti per i pavimenti caldi su un massetto di cemento sabbiato con uno spessore di 7 mm, il materiale di rivestimento è in piastrelle di ceramica. Per altre condizioni, è necessario un adeguamento dei valori, tenendo conto della conducibilità termica della finitura.

Ad esempio, durante la posa del tappeto, il valore della temperatura del liquido di raffreddamento deve essere aumentato di 4-5 ° C. Ogni centimetro aggiuntivo del massetto riduce la produzione di calore del 5-8%.

Selezione della lunghezza del contorno finale

Conoscere la fase di posa delle bobine e l'area coperta è facile determinare il flusso dei tubi. Se il valore ottenuto è maggiore del valore consentito, è necessario equipaggiare diversi contorni.

In modo ottimale, se i loop hanno la stessa lunghezza, non regolare e bilanciare nulla. Tuttavia, in pratica, più spesso è necessario interrompere la linea di riscaldamento in diverse aree.

Un esempio specifico del calcolo del ramo di riscaldamento

Supponiamo di voler determinare i parametri del circuito termico per una casa di 60 metri quadrati.

Per il calcolo saranno necessari i seguenti dati e caratteristiche:

• le dimensioni della stanza: altezza - 2,7 m, lunghezza e larghezza - 10 e 6 m, rispettivamente;
• La casa ha 5 finestre in metallo-plastica di 2 metri quadrati ciascuna. m;
• pareti esterne - calcestruzzo aerato, spessore - 50 cm, Kt = 0.20 W / mK;
• isolamento supplementare delle pareti - schiuma espansa 5 cm, Kt = 0,041 W / mK;
• materiale del soffitto - piastra di cemento armato, spessore - 20 cm, Kt = 1,69 W / mK;
• isolamento attico - lastre di polistirolo espanso spesse 5 cm;
• le dimensioni della porta d'ingresso sono 0,9 * 2,05 m, l'isolamento termico è in schiuma di poliuretano, uno strato di 10 cm, CT = 0,035 W / mK.

Successivamente, consideriamo un esempio passo per passo del calcolo.

Fase 1: calcolo della perdita di calore attraverso elementi strutturali

Resistenza termica dei materiali delle pareti:

• calcestruzzo aerato: R1 = 0,5 / 0,20 = 2,5 metri quadrati * K / W;
• polistirene espanso: R2 = 0,05 / 0,041 = 1,22 m * K / W

La resistenza termica del muro nel suo complesso è: 2,5 + 1,22 = 3,57 mq. m * K / W. La temperatura media della casa è pari a +23 ° C, il minimo all'esterno di 25 ° C con un segno meno. La differenza è 48 ° C.

Calcolo dell'area totale del muro: S1 = 2,7 * 10 * 2 + 2,7 * 6 * 2 = 86,4 mq. m. Dalla figura risultante, è necessario togliere la dimensione di finestre e porte: S2 = 86,4-10-1,85 = 74,55 mq. m.

Sostituendo i parametri ottenuti nella formula, otteniamo la perdita di calore della parete: Qc = 74,55 / 3,57 * 48 = 1002 W

La resistenza termica finale del soffitto è: 0,2 / 1,69 + 0,05 / 0,041 = 0,118 + 1,22 = 1,333 metri quadrati. m * K / W. Le perdite di calore saranno: Qп = 60 / 1,338 * 48 = 2152 W.

Per calcolare la perdita di calore attraverso le finestre, è necessario determinare il valore medio ponderato della resistenza termica dei materiali: una finestra a doppio vetro - 0,5 e un profilo - 0,56 metri quadrati. m * K / W, rispettivamente.

Ro = 0,56 * 0,1 + 0,5 * 0,9 = 0,56 m * K / W Qui, 0.1 e 0.9 è la quota di ciascun materiale nella costruzione della finestra.

Perdita di calore della finestra: Q = 10 / 0,56 * 48 = 857 W.

Tenendo conto dell'isolamento termico della porta, la sua resistenza termica sarà: Rd = 0,1 / 0,035 = 2,86 metri quadrati. m * K / W. Qd = (0.9 * 2.05) / 2.86 * 48 = 31 W.

Le perdite di calore totali attraverso gli elementi di chiusura sono: 1002 + 2152 + 857 + 31 = 4042 W. Il risultato dovrebbe essere aumentato del 10%: 4042 * 1,1 = 4446 watt.

Fase 2: calore da riscaldare + perdita di calore totale

Innanzitutto, calcoliamo il consumo di calore per il riscaldamento dell'aria in entrata. Volume dei locali: 2,7 * 10 * 6 = 162 cu. Di conseguenza, le perdite di calore per la ventilazione saranno: (162 * 1/3600) * 1005 * 1.19 * 48 = 2583 W.

Secondo i parametri della stanza, i costi termici totali saranno: Q = 4446 + 2583 = 7029 watt.

Fase 3: la potenza richiesta del circuito termico

Calcoliamo la potenza ottimale del circuito necessaria per compensare le perdite di calore: N = 1,2 * 7029 = 8435 W.

Inoltre: q = N / S = 8435/60 = 141 W / sq.m.

Fase 4: determinazione della fase di posa e della lunghezza del contorno

Il valore risultante viene confrontato con il grafico delle dipendenze. Se la temperatura del liquido di raffreddamento nel sistema è 40 ° C, allora si adatta un circuito con i seguenti parametri: passo - 100 mm, diametro - 20 mm.

Se l'acqua circola a 50 ° C circola nella linea, l'intervallo tra i rami può essere aumentato a 15 cm e può essere utilizzato un tubo con una sezione trasversale di 16 mm.

Contiamo la lunghezza del contorno: L = 60 / 0,15 * 1,1 = 440 m.

Separatamente, è necessario considerare la distanza dai collettori al sistema di riscaldamento.

Come si può vedere dai calcoli, per la sistemazione del fondo dell'acqua dovrà fare almeno quattro anelli di riscaldamento. E come posare e fissare correttamente i tubi, così come altri segreti di installazione, noi recensito qui.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Le revisioni video visive aiuteranno a fare un calcolo preliminare della lunghezza e del passo del circuito termico.

Selezione della distanza più efficace tra i rami dell'impianto di riscaldamento a pavimento:

Una guida su come scoprire la lunghezza del loop di un pavimento riscaldato:

Il metodo di calcolo non può essere definito semplice. Allo stesso tempo, ci sono molti fattori che influenzano i parametri del circuito. Se il pavimento dell'acqua è progettato per essere usato come unica fonte di calore, allora questo lavoro è meglio affidarlo ai professionisti - gli errori in fase di progettazione possono essere costosi.

Calcola tu stesso la lunghezza necessaria dei tubi per il riscaldamento a pavimento e il loro diametro ottimale? Forse hai domande che non abbiamo toccato in questo materiale? Chiedile ai nostri esperti nel blocco dei commenti.

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