Cálculo de tubos para aquecimento de piso: fórmulas, escolha da etapa de instalação, como determinar o fluxo

Apesar da complexidade da instalação, o aquecimento de piso usando um circuito de água é considerado um dos métodos mais econômicos de aquecer a sala. Para que o sistema funcione da forma mais eficiente possível e não falhe, é necessário calcular corretamente os tubos para um piso aquecido - determine o comprimento, o passo do laço e o esquema de disposição do contorno.

A partir destes indicadores depende em grande parte do conforto do uso de aquecimento de água. Estas questões serão analisadas em nosso artigo - vamos dizer-lhe como escolher a melhor opção para tubos, levando em consideração as características técnicas de cada tipo. Além disso, depois de ler este artigo, você poderá escolher corretamente a etapa de instalação e calcular o diâmetro e o comprimento necessários do contorno do piso aquecido para uma determinada sala.

Parâmetros para calcular o circuito térmico

No estágio de projeto, é necessário resolver vários problemas que determinam recursos de design piso radiante e modo de operação - para escolher a espessura da mesa, a bomba e outros equipamentos necessários.

Aspectos técnicos da organização do ramo de aquecimento são amplamente dependentes do seu propósito. Além da nomeação, para o cálculo exato das imagens do circuito de água, serão necessários vários indicadores: a área do revestimento, a densidade do fluxo de calor, a temperatura do transportador de calor, o tipo de revestimento do piso.

Área de Cobertura de Tubos

Ao determinar as dimensões da base para colocação de tubos, é tomado um espaço que não é confuso com grandes aparelhos e móveis embutidos. É necessário pensar antecipadamente sobre o layout dos objetos na sala.

Fluxo de calor e temperatura do líquido refrigerante

A densidade do fluxo de calor é um indicador calculado que caracteriza a quantidade ideal de energia térmica para aquecer uma sala. O valor depende de vários fatores: condutividade térmica de paredes, pisos, área envidraçada, presença de isolamento e intensidade de troca de ar. Com base no fluxo de calor, o passo de colocar o laço é determinado.

A temperatura máxima do refrigerante - 60 ° C. No entanto, a espessura da betonilha e do revestimento do piso derrubam a temperatura - de fato, na superfície do piso há cerca de 30-35 ° C. A diferença entre os indicadores térmicos na entrada e na saída do circuito não deve exceder 5 ° C.

Tipo de piso

O acabamento afeta o desempenho do sistema. A condutividade térmica ideal da telha e da porcelana - a superfície aquece rapidamente. Um bom indicador da eficiência do circuito de água ao usar laminado e linóleo sem uma camada isolante de calor. A menor condutividade térmica de um revestimento de madeira.

O grau de transferência de calor depende do material de enchimento. O sistema é mais eficaz quando se utiliza concreto pesado com agregado natural, por exemplo, seixos marinhos de pequena fração.

Ao calcular tubos para aquecimento por piso radiante, é necessário ter em conta os padrões estabelecidos para o regime de temperatura do revestimento:

• 29 ° С - sala de estar;
• 33 ° С - salas de alta umidade;
• 35 ° С - zonas de passagem e cold coldts - seções ao longo das paredes finais.

Um valor importante para determinar a densidade de colocação do circuito de água irá desempenhar as características climáticas da região. Ao calcular as perdas de calor, é necessário ter em conta a temperatura mínima no inverno.

Como mostra a prática, o pré-aquecimento de toda a casa ajudará a reduzir a carga. Faz sentido isolar primeiro a sala e depois proceder ao cálculo da perda de calor e aos parâmetros do circuito da tubagem.

Avaliação de propriedades técnicas ao escolher um tubo

Devido a condições de operação não padronizadas, são colocadas altas exigências no material e tamanho da bobina de piso de água:

• inércia químicaresistência a processos corrosivos;
• tendo um revestimento interno completamente lisonão propenso à formação de crescimentos de calcário;
• força - dentro das paredes são constantemente afetados pelo refrigerante, e fora - a mesa; o tubo deve suportar pressão de até 10 bar.

É desejável que o ramo de aquecimento tenha uma pequena proporção. A torta de um chão de água e sem isto exerce uma carga significante no chão, e um gasoduto pesado só exacerba a situação.

Três categorias de produtos laminados para tubos atendem a um ou outro dos requisitos listados: polietileno reticulado, metal-plástico e cobre.

Opção nº 1 - polietileno reticulado (PEX)

O material tem uma estrutura molecular celular rica em rede. Modificado a partir de polietileno comum é caracterizado pela presença de ligamentos longitudinais e transversais. Tal estrutura aumenta a gravidade específica, resistência mecânica e resistência química.

O circuito de água feito de tubos PEX tem várias vantagens:

• alta elasticidade, permitindo colocar uma bobina com um pequeno raio de curvatura;
• segurança - quando aquecido, o material não emite componentes nocivos;
• resistência ao calor: amolecimento - a partir de 150 ° С, fusão - 200 ° С, queima - 400 ° С;
• mantém estrutura com flutuações de temperatura;
• resistência a danos - destruidores biológicos e reagentes químicos.

O oleoduto mantém sua capacidade de produção original - nenhum sedimento é depositado nas paredes. A vida útil estimada do circuito PEX é de 50 anos.

Existem quatro grupos de produtos:

1. PEX-a - reticulação de peróxido. Conseguiu a estrutura mais durável e uniforme com uma densidade de ligações até 75%.
2. PEX-b - reticulação de silano. A tecnologia usa silanetos - substâncias tóxicas que não são permitidas para uso doméstico. Os fabricantes de produtos hidráulicos substituem-no por um reagente seguro. Para instalar tubos válidos com certificado higiênico. A densidade de reticulação é de 65 a 70%.
3. PEX-c - método de radiação. O polietileno é irradiado com raios gama ou um elétron. Como resultado, os títulos são fechados a 60%. Desvantagens PEX-c: insegurança de uso, costura desigual.
4. PEX-d - nitretação. A reação para criar uma grade ocorre à custa de radicais de nitrogênio. A saída é um material com uma densidade de reticulação de cerca de 60-70%.

As características de resistência dos tubos PEX dependem do método de reticulação de polietileno.

Se você parou em tubos feitos de polietileno reticulado, recomendamos que você se familiarize com regras de organização sistemas de aquecimento de piso deles.

Opção nº 2 - plástico de metal

O líder do tubo rolou para arranjar aquecimento radiante - metal-plástico. Estruturalmente, o material inclui cinco camadas.

O metal aumenta a força da linha, reduz a taxa de expansão térmica e atua como uma barreira anti-difusão - bloqueia o fluxo de oxigênio para o refrigerante.

Características de tubos de metal:

• boa condutividade térmica;
• a capacidade de manter uma determinada configuração;
• temperatura de trabalho com preservação de propriedades - 110 ° C;
• baixo peso específico;
• movimento sem ruído do refrigerante;
• segurança de uso;
• resistência à corrosão;
• Duração da operação - até 50 anos.

A falta de tubos compósitos - a inadmissibilidade de se dobrar no eixo. Com torções repetidas, existe o risco de danificar a camada de alumínio. Recomendamos familiarizar-se com tecnologia de montagem adequada tubos de plástico que ajudarão a evitar danos.

Opção # 3 - tubos de cobre

Sobre as características técnicas e operacionais do metal amarelo será a melhor escolha. No entanto, sua demanda é limitada a alto custo.

Além do alto custo, a tubulação de cobre tem um adicional negativo - complexidade montagem. Para dobrar o contorno, você precisa de uma prensa ou dobrador de tubo.

Opção nº 4 - polipropileno e aço inoxidável

Às vezes, o ramo de aquecimento é feito de tubos de polipropileno ou corrugados inoxidáveis. A primeira opção é acessível, mas bastante difícil de dobrar - o raio mínimo dos oito diâmetros do produto.

Isto significa que os tubos com um tamanho de 23 mm terão de ser colocados a uma distância de 368 mm um do outro - um passo de instalação aumentado não assegurará um aquecimento uniforme.

Possíveis formas de colocar o contorno

Para determinar o fluxo do tubo para a disposição de um piso aquecido, é necessário determinar o layout do circuito de água. A principal tarefa do planejamento de layout é garantir um aquecimento uniforme, levando em conta as áreas frias e não aquecidas da sala.

Método # 1 - Cobra

O refrigerante é alimentado ao sistema ao longo da parede, passa através da bobina e retorna ao coletor de distribuição. Neste caso, metade da sala é aquecida com água quente e o restante é resfriado.

Ao pôr uma cobra é impossível conseguir a uniformidade do aquecimento - a diferença de temperatura pode conseguir 10 ° C. O método é aplicável em espaços estreitos.

Cobra dupla permite alcançar uma transição mais suave de temperaturas. O loop de avanço e reverso corre paralelamente um ao outro.

Método # 2 - Caracol ou Espiral

Este é considerado o esquema ideal, garantindo o aquecimento uniforme do revestimento do piso. Os ramos dianteiro e reverso são empilhados alternadamente.

Em grandes áreas, implemente um esquema combinado. A superfície é dividida em setores e cada um desenvolve um circuito separado levando a um coletor comum. No centro da sala, o oleoduto é colocado por um caracol e ao longo das paredes externas - por uma cobra.

Temos outro artigo no nosso site em que analisamos em detalhes layouts de instalação piso quente e recomendações levou para escolher a melhor opção dependendo das características de uma sala particular.

Método de cálculo do tubo

Para não ficar confuso nos cálculos, propomos dividir a solução do problema em vários estágios. Primeiro de tudo, é necessário avaliar a perda de calor da sala, determinar a etapa de colocação e, em seguida, calcular o comprimento do circuito de aquecimento.

Princípios de construção do esquema

Iniciando os cálculos e criando um esboço, você deve se familiarizar com as regras básicas para a localização do circuito de água:

1. É aconselhável colocar os tubos ao longo da abertura da janela - isto reduzirá significativamente a perda de calor do edifício.
2. A área de cobertura recomendada de um circuito de água é de 20 metros quadrados. Em grandes instalações, é necessário dividir o espaço em zonas e, para cada um, estabelecer um ramo de aquecimento separado.
3. A distância da parede até o primeiro ramo é de 25 cm. O passo permissível do tubo gira no centro da sala até 30 cm, nas bordas e em zonas frias - 10-15 cm.
4. A determinação do comprimento máximo do tubo para aquecimento radiante deve ser baseada no diâmetro da bobina.

Para um contorno com uma seção transversal de 16 mm, um máximo de 90 m é permitido, a restrição para uma tubulação com 20 mm de espessura é de 120 m, e a conformidade com as normas garantirá a pressão hidráulica normal no sistema.

Fórmula básica com explicações

O cálculo do comprimento do contorno do piso aquecido é realizado de acordo com a fórmula:

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

Onde

• L - o comprimento desejado da linha de aquecimento;
• S - área de piso coberta;
• n - passo de colocação;
• 1,1 - fator padrão de dez por cento de margem de dobra;
• k - afastamento do coletor do chão - leve em consideração a distância ao circuito de fiação no fluxo e fluxo de retorno.

A importância decisiva cobrirá a área de cobertura e os turnos de etapas.

Deve ser lembrado que a colocação de tubos de aquecimento não é recomendada para grandes aparelhos e móveis embutidos. Os parâmetros dos itens designados devem ser subtraídos da área total.

Para encontrar a distância ideal entre os ramos, é necessário realizar manipulações matemáticas mais complexas em termos de perda de calor da sala.

Cálculo térmico com a definição do passo de contorno

A densidade de colocação de tubos afeta diretamente a quantidade de fluxo de calor do sistema de aquecimento. Para determinar a carga necessária, é necessário calcular os custos de calor no inverno.

O poder do sistema de aquecimento é determinado pela fórmula:

M = 1,2 * Q,

Onde

• M - desempenho de loop;
• Q - perda total de calor do quarto.

O valor de Q pode ser decomposto em seus componentes: consumo de energia através da envolvente do edifício e os custos causados ​​pela operação do sistema de ventilação. Vamos entender como calcular cada um dos indicadores.

Perda de calor através de elementos de construção

É necessário determinar o consumo de energia térmica para todas as estruturas envolvidas: paredes, tetos, janelas, portas, etc. Fórmula de cálculo:

Q1 = (S / R) * Δt,

Onde

• S - a área do elemento;
• R - resistência térmica;
• Δt - a diferença entre a temperatura dentro e fora.

Ao determinar Δt, o indicador é usado para o período mais frio do ano.

A resistência térmica é calculada da seguinte forma:

R = A / Ct,

Onde

• Um - espessura da camada, m;
• Ct - coeficiente de condutividade térmica, W / m * K.

Para os elementos combinados da estrutura, a resistência de todas as camadas deve ser resumida.

Mais valores do coeficiente de condutividade térmica para os materiais de construção mais populares, damos na tabela contida no próximo artigo.

Perda de calor por ventilação

Para calcular o indicador, a fórmula é usada:

Q2 = (V * K / 3600) * C * P * Δt,

Onde

• V - volume do quarto, filhote. m;
• K - taxa de câmbio aéreo;
• C - calor específico do ar, J / kg * K;
• P - densidade do ar à temperatura ambiente normal - 20 ° С.

A taxa de troca de ar da maioria dos quartos é igual a um. A exceção é feita em casa com barreira de vapor interno - para manter um microclima normal, o ar deve ser atualizado duas vezes por hora.

A capacidade de calor específica é uma referência. Na temperatura padrão sem pressão, o valor é 1005 J / kg * K.

Perda de calor total

A quantidade total de perda de calor da sala será igual a: Q = Q1 * 1,1 + Q2. Coeficiente 1.1 - um aumento no consumo de energia em 10% devido à infiltração de ar através de rachaduras, vazamentos em estruturas de edifícios.

Multiplicando o valor obtido em 1,2, obtém-se a potência de aquecimento do piso necessária para compensar as perdas de calor. Usando o gráfico do fluxo de calor versus temperatura do líquido refrigerante, você pode determinar o passo e o diâmetro apropriados do tubo.

Os dados são relevantes para pisos quentes em uma argamassa de cimento areia com uma espessura de 7 mm, o material de revestimento é de cerâmica. Para outras condições, é necessário um ajuste dos valores, levando em consideração a condutividade térmica do acabamento.

Por exemplo, ao colocar carpete, o valor da temperatura do refrigerante deve ser aumentado em 4-5 ° C. Cada centímetro adicional da mesa reduz a produção de calor em 5-8%.

Seleção final do comprimento do contorno

Conhecer o passo de colocar as bobinas e a área coberta é fácil de determinar o fluxo de tubos. Se o valor obtido for maior que o valor permitido, então é necessário equipar vários contornos.

Idealmente, se os loops tiverem o mesmo comprimento - não ajuste nem equilibre nada. No entanto, na prática, é mais frequente a necessidade de interromper a linha de aquecimento para diferentes áreas.

Um exemplo específico do cálculo do ramo de aquecimento

Suponha que você queira determinar os parâmetros do circuito termal para uma casa de 60 metros quadrados.

Para o cálculo, serão necessários os seguintes dados e características:

• as dimensões da sala: altura - 2,7 m, comprimento e largura - 10 e 6 m, respectivamente;
• A casa tem 5 janelas de metal-plástico de 2 metros quadrados cada. m;
• paredes externas - betão celular, espessura - 50 cm, Kt = 0,20 W / mK;
• isolamento adicional da parede - espuma de espuma 5 cm, Kt = 0,041 W / mK;
• material do teto - placa de concreto armado, espessura - 20 cm, Kt = 1,69 W / mK;
• isolamento do sótão - placas de poliestireno expandido com 5 cm de espessura;
• as dimensões da porta de entrada são 0,9 * 2,05 m, isolamento térmico é espuma de poliuretano, uma camada é de 10 cm, CT = 0,035 W / mK.

Em seguida, consideramos um exemplo passo a passo do cálculo.

Passo 1 - cálculo da perda de calor através de elementos estruturais

Resistência térmica dos materiais da parede:

• betão arejado: R1 = 0,5 / 0,20 = 2,5 metros quadrados * K / W;
• poliestireno expandido: R2 = 0,05 / 0,041 = 1,22 m * K / W.

A resistência térmica da parede como um todo é: 2,5 + 1,22 = 3,57 sq. M. m * K / w A temperatura média na casa é tomada como +23 ° C, o mínimo fora de 25 ° C com um sinal de menos. A diferença é de 48 ° C.

Cálculo da área total da parede: S1 = 2,7 * 10 * 2 + 2,7 * 6 * 2 = 86,4 m² Da figura resultante, é necessário retirar o tamanho das janelas e portas: S2 = 86,4-10-1,85 = 74,55 m 2. m

Substituindo os parâmetros obtidos na fórmula, obtemos a perda de calor na parede: Qc = 74,55 / 3,57 * 48 = 1002 W

A resistência térmica final do teto é: 0,2 / 1,69 + 0,05 / 0,041 = 0,118 + 1,22 = 1,338 metros quadrados. m * K / w As perdas de calor serão: Qp = 60 / 1,338 * 48 = 2152 W.

Para calcular o vazamento de calor através das janelas, é necessário determinar o valor médio ponderado da resistência térmica dos materiais: uma janela com vidro duplo - 0,5 e um perfil - 0,56 metros quadrados. m * K / W, respectivamente.

Ro = 0,56 * 0,1 + 0,5 * 0,9 = 0,56 m * K / W. Aqui, 0,1 e 0,9 é a parte de cada material na construção da janela.

Perda de calor da janela: Q = 10 / 0,56 * 48 = 857 W.

Tendo em conta o isolamento térmico da porta, a sua resistência térmica será: Rd = 0,1 / 0,035 = 2,86 metros quadrados. m * K / w Qd = (0,9 * 2,05) / 2,86 * 48 = 31 W.

As perdas totais de calor através dos elementos envolventes são: 1002 + 2152 + 857 + 31 = 4042 W. O resultado deve ser aumentado em 10%: 4042 * 1,1 = 4446 watts.

Passo 2 - calor para aquecer + perda total de calor

Primeiro, calculamos o consumo de calor para aquecer o ar que entra. Volume de instalações: 2,7 * 10 * 6 = 162 cu. Assim, as perdas de calor na ventilação serão: (162 * 1/3600) * 1005 * 1,19 * 48 = 2583 W.

De acordo com os parâmetros da sala, os custos térmicos totais serão: Q = 4446 + 2583 = 7029 watts.

Etapa 3 - a potência necessária do circuito térmico

Calculamos a potência ótima do circuito necessário para compensar as perdas de calor: N = 1,2 * 7029 = 8435 W.

Além disso: q = N / S = 8435/60 = 141 W / m2

Etapa 4 - determinação do passo de assentamento e do comprimento do contorno

O valor resultante é comparado com o gráfico de dependência. Se a temperatura do líquido refrigerante no sistema for 40 ° C, então um circuito com os seguintes parâmetros se ajustará: passo - 100 mm, diâmetro - 20 mm.

Se a água circular a 50 ° C circula na linha, o intervalo entre os ramos pode ser aumentado para 15 cm e um tubo com uma seção transversal de 16 mm pode ser usado.

Contamos o comprimento do contorno: L = 60 / 0.15 * 1.1 = 440 m.

Separadamente, é necessário considerar a distância dos coletores ao sistema de aquecimento.

Como pode ser visto a partir dos cálculos, para o arranjo do piso de água terá que fazer pelo menos quatro malhas de aquecimento. E como colocar e consertar corretamente os canos, bem como outros segredos de instalação, nós revisto aqui.

Conclusões e vídeos úteis sobre o tema

Avaliações visuais de vídeo ajudarão a fazer um cálculo preliminar do comprimento e do passo do circuito termal.

Seleção da distância mais efetiva entre os ramais do sistema de aquecimento de piso:

Um guia sobre como descobrir o comprimento do loop de um piso aquecido:

O método de cálculo não pode ser chamado de simples. Ao mesmo tempo, existem muitos fatores que afetam os parâmetros do circuito. Se o piso de água é planejado para ser usado como a única fonte de calor, então é melhor que esse trabalho seja confiado a profissionais - erros na fase de planejamento podem ser caros.

Calcule o comprimento necessário de tubos para aquecimento de piso e seu diâmetro ideal você mesmo? Talvez você tenha perguntas que não abordamos neste material? Pergunte aos nossos especialistas no bloco de comentários.

Se você se especializou em calcular tubos para organizar o aquecimento por piso radiante e você tem algo a acrescentar ao material acima, por favor, escreva suas observações abaixo sob o artigo.