Cálculo de tubos para aquecimento por piso radiante: seleção de tubos de acordo com os parâmetros, escolha da etapa de assentamento + exemplo de cálculo

Apesar da complexidade da instalação, o aquecimento de piso usando um circuito de água é considerado um dos métodos mais econômicos de aquecer uma sala. Para que o sistema funcione da maneira mais eficiente possível e não cause mau funcionamento, é necessário calcular corretamente os tubos para o aquecimento do piso - determine o comprimento, a inclinação do circuito e o padrão de assentamento do circuito.

O conforto do uso do aquecimento da água depende em grande parte desses indicadores. Analisaremos essas questões em nosso artigo - mostraremos como escolher a melhor opção de tubo, levando em consideração as características técnicas de cada variedade. 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 quente para uma sala específica.

Parâmetros para calcular o circuito de aquecimento

Na fase de projeto, é necessário resolver uma série de questões que determinam recursos de design aquecimento por piso radiante e modo de operação - selecione a espessura da mesa, bomba e outro equipamento necessário.

Os aspectos técnicos da organização do ramo de aquecimento dependem amplamente de sua finalidade. Além do objetivo, para um cálculo preciso das imagens do circuito de água, serão necessários vários indicadores: área de cobertura, densidade do fluxo de calor, temperatura do transportador de calor, tipo de piso.

Cobertura de tubulação

Ao determinar as dimensões da base para a colocação de tubos, é considerado um espaço que não é confuso com equipamentos grandes e móveis embutidos. Você precisa pensar sobre o layout dos itens na sala com antecedência.

Se o piso de água for usado como o principal fornecedor de calor, sua capacidade deverá ser suficiente para compensar 100% das perdas de calor. Se a bobina é uma adição ao sistema do radiador, ela deve cobrir 30-60% dos custos de energia térmica da sala

Fluxo de calor e temperatura do líquido de refrigeração

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: a condutividade térmica das paredes, pisos, vidros, a presença de isolamento e a intensidade das trocas de ar. Com base no fluxo de calor, a etapa de assentamento do loop é determinada.

O indicador máximo da temperatura do líquido de refrigeração é 60 ° C. No entanto, a espessura da mesa e o revestimento do piso diminuem a temperatura - de fato, são observados cerca de 30-35 ° C na superfície do piso. 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. Ótima condutividade térmica de ladrilhos e grés de porcelana - a superfície aquece rapidamente. Um bom indicador da eficiência do circuito de água ao usar um laminado e linóleo sem uma camada de isolamento térmico. A menor condutividade térmica de um revestimento de madeira.

O grau de transferência de calor também depende do material de preenchimento. O sistema é mais eficaz ao usar concreto pesado com agregado natural, por exemplo, seixos marinhos de fração fina.

A argamassa de cimento e areia fornece um nível médio de transferência de calor ao aquecer o líquido de refrigeração a 45 ° C. A eficiência do circuito diminui significativamente quando o dispositivo é mesa semi-seca

Ao calcular tubos para um piso quente, as normas estabelecidas do regime de temperatura do revestimento devem ser levadas em consideração:

• 29 ° C - sala de estar;
• 33 ° C - instalações de alta umidade;
• 35 ° C - zonas de passagem e zonas frias - seções ao longo das paredes finais.

As características climáticas da região desempenharão um papel importante na determinação da densidade de assentamento do circuito da água. Ao calcular as perdas de calor, a temperatura mínima no inverno deve ser levada em consideração.

Como mostra a prática, o aquecimento preliminar de toda a casa ajudará a reduzir a carga. Faz sentido primeiro isolar a sala e depois prosseguir com o cálculo da perda de calor e dos parâmetros do circuito do tubo.

Avaliação de propriedades técnicas na escolha de tubos

Devido a condições operacionais não padronizadas, são impostas altas exigências ao material e tamanho da bobina do piso de água:

• inércia químicaresistência a processos de corrosão;
• revestimento interior absolutamente lisonão propenso à formação de crescimentos calcários;
• durabilidade - por dentro, o líquido de refrigeração atua constantemente nas paredes e, por fora, uma mesa; o tubo deve suportar uma pressão de até 10 bar.

É desejável que o ramo de aquecimento tenha uma pequena gravidade específica. Um bolo no chão de água já exerce uma carga significativa no teto, e um oleoduto pesado apenas agrava a situação.

De acordo com o SNiP em sistemas de aquecimento fechados, é proibido o uso de tubos soldados, independentemente do tipo de costura: espiral ou reta

Três categorias de produtos para tubos correspondem a esses requisitos em um grau ou outro: polietileno reticulado, metal-plástico, cobre.

Opção 1 - Polietileno reticulado (PEX)

O material possui uma ampla estrutura celular de ligações moleculares. O polietileno modificado do comum é distinguido pela presença de ligamentos longitudinais e transversais. Essa estrutura aumenta a gravidade específica, a força mecânica e a resistência química.

O circuito de água dos 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 perigosos;
• resistência ao calor: amolecimento - a partir de 150 ° C, fusão - 200 ° C, combustão - 400 ° C;
• mantém a estrutura com flutuações de temperatura;
• resistência a danos - destruidores biológicos e produtos químicos.

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

As desvantagens do polietileno reticulado são: medo da luz solar, o impacto negativo do oxigênio quando ele penetra na estrutura, a necessidade de fixação rígida da bobina durante a instalação

Existem quatro grupos de produtos:

1. PEX-a - reticulação de peróxido. A estrutura mais durável e uniforme com uma densidade de ligação de até 75% é alcançada.
2. PEX-b - reticulação de silano. A tecnologia utiliza silanidas - substâncias tóxicas inaceitáveis ​​para uso doméstico. Os fabricantes de produtos para encanamento substituem-no por um reagente seguro. Tubos com um certificado de higiene são permitidos para instalação. A densidade de reticulação é 65-70%.
3. PEX-c - método de radiação. O polietileno é irradiado com um fluxo de raios gama ou elétron. Como resultado, os títulos são condensados ​​em até 60%. Desvantagens do PEX-c: uso inseguro, reticulação desigual.
4. PEX-d - nitretação. A reação para criar a rede ocorre devido aos radicais de nitrogênio. A saída é um material com uma densidade de reticulação de cerca de 60 a 70%.

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

Se você ficou em tubos de polietileno reticulado, recomendamos que você se familiarize com regras de arranjo sistemas de aquecimento de piso deles.

Opção # 2 - metal-plástico

O líder em aluguel de tubos para o arranjo de piso radiante é o metal-plástico. Estruturalmente, o material inclui cinco camadas.

O revestimento interno e o revestimento externo - polietileno de alta densidade, proporcionando ao tubo a suavidade e resistência ao calor necessárias. Camada intermediária - junta de alumínio

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 líquido de refrigeração.

Características dos tubos de plástico:

• boa condutividade térmica;
• capacidade de manter uma determinada configuração;
• temperatura de operação com preservação de propriedades - 110 ° C;
• baixa gravidade específica;
• movimento silencioso do líquido de refrigeração;
• segurança de uso;
• resistência à corrosão;
• duração da operação - até 50 anos.

A desvantagem dos tubos compostos é a inadmissibilidade de dobrar o eixo. Com torções repetidas, existe o risco de danificar a camada de alumínio. Recomendamos que você se familiarize com tecnologia de instalação adequada tubos de plástico, o que ajudará a evitar danos.

Opção # 3 - tubos de cobre

De acordo com as características técnicas e operacionais, o metal amarelo será a melhor escolha. No entanto, sua relevância é limitada pelo alto custo.

Comparado a tubulações sintéticas, o circuito de cobre vence de várias maneiras: condutividade térmica, resistência térmica e física, variabilidade ilimitada à flexão, impermeabilidade absoluta ao gás

Além do alto custo, a tubulação de cobre possui uma complexidade adicional montagem. Para dobrar o circuito, você precisa de uma prensa ou dobrador de tubos.

Opção 4 - polipropileno e aço inoxidável

Às vezes, um ramo de aquecimento é criado a partir de tubos corrugados de polipropileno ou aço inoxidável. A primeira opção é acessível, mas bastante rígida para dobrar - o raio mínimo de oito diâmetros de produto.

Isso significa que os tubos com um tamanho de 23 mm deverão estar localizados a uma distância de 368 mm um do outro - um passo maior não garantirá aquecimento uniforme.

Tubos à prova de corrosão são caracterizados por alta condutividade térmica e boa flexibilidade. Contras: a fragilidade das bandas de borracha, a criação de uma ondulação de forte resistência hidráulica

Formas possíveis de definir o contorno

Para determinar a vazão de um tubo para organizar um piso quente, você deve decidir sobre o layout do circuito de água. A principal tarefa do planejamento do layout é garantir um aquecimento uniforme, levando em consideração as áreas frias e sem aquecimento da sala.

As seguintes opções de layout são possíveis: cobra, cobra dupla e caracol. Ao escolher um esquema, você deve considerar o tamanho, a configuração da sala e a localização das paredes externas

Método # 1 - a cobra

O líquido de refrigeração é fornecido ao sistema ao longo da parede, passa através da bobina e retorna ao distribuidor de distribuição. Nesse caso, metade da sala é aquecida com água quente e o restante é refrigerado.

Ao deitar com uma cobra, é impossível obter um aquecimento uniforme - a diferença de temperatura pode chegar a 10 ° C. O método é aplicável em salas estreitas.

O esquema de serpentes angulares é ideal se for necessário isolar a zona fria na parede final ou no corredor

Uma cobra dupla permite uma transição de temperatura mais suave. Os circuitos dianteiro e reverso são paralelos um ao outro.

Método # 2 - caracol ou espiral

Este é considerado o esquema ideal que garante aquecimento uniforme do revestimento do piso. As ramificações direta e reversa são empilhadas alternadamente.

Uma vantagem adicional de “cascas” é a instalação de um circuito de aquecimento com uma curva suave da curva. Este método é relevante ao trabalhar com tubos com flexibilidade insuficiente.

Em grandes áreas, um esquema combinado é implementado. A superfície é dividida em setores e, para cada um, desenvolve um circuito separado que vai para o coletor comum. No centro da sala, o oleoduto é disposto com um caracol e ao longo das paredes externas - com uma cobra.

Temos outro artigo em nosso site, no qual examinamos em detalhes diagramas de fiação de instalação aquecimento de piso e recomendações para escolher a melhor opção, dependendo das características de uma sala em particular.

Procedimento de cálculo do tubo

Para não ficar confuso nos cálculos, propomos dividir a solução da questão em várias etapas. Antes de tudo, é necessário avaliar a perda de calor da sala, determinar a etapa de instalação e depois calcular o comprimento do circuito de aquecimento.

Princípios de construção de um circuito

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 canos ao longo da abertura da janela - isso reduzirá significativamente a perda de calor do edifício.
2. A área de cobertura recomendada com um circuito de água é de 20 m². m) Em salas grandes, é necessário dividir o espaço em zonas e, para cada uma, colocar um ramo de aquecimento separado.
3. A distância entre a parede e o primeiro galho é de 25 cm, e a inclinação permitida das voltas dos canos no centro da sala é de até 30 cm, nas bordas e nas zonas frias - 10-15 cm.
4. A determinação do comprimento máximo do tubo para um piso quente deve ser baseada no diâmetro da bobina.

Para um circuito com seção transversal de 16 mm, não são permitidos mais de 90 m, a restrição para uma tubulação com uma espessura de 20 mm é de 120 M. O cumprimento das normas garantirá a pressão hidráulica normal no sistema.

A tabela mostra a taxa de fluxo estimada do tubo, dependendo da etapa do loop. Para obter dados atualizados, deve-se levar em consideração a margem de giro e a distância do coletor.

Fórmula básica com explicações

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

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

Onde:

• L - o comprimento desejado do cano principal de aquecimento;
• S - área coberta;
• n - passo de postura;
• 1,1 - margem padrão de dez por cento para dobras;
• k - afastamento do coletor do chão - a distância da fiação do circuito na alimentação e retorno é levada em consideração.

Crucial tocará a área de cobertura e o tom das curvas.

Para maior clareza, no papel, é necessário elaborar um plano da sala indicando as dimensões exatas e designar a passagem do circuito da água

Deve-se lembrar que a instalação de tubos de aquecimento não é recomendada em grandes eletrodomésticos e móveis embutidos. Os parâmetros dos objetos marcados devem ser subtraídos da área total.

Para escolher a distância ideal entre os galhos, é necessário realizar manipulações matemáticas mais complexas, operando com as perdas de calor da sala.

Cálculo termotécnico com a definição da etapa do circuito

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

Os custos de calor através de elementos estruturais do edifício e ventilação devem ser totalmente compensados ​​pela energia térmica gerada no circuito de água

A potência do sistema de aquecimento é determinada pela fórmula:

M = 1,2 * Q,

Onde:

• M - desempenho do circuito;
• Q - perda de calor geral da sala.

O valor de Q pode ser decomposto em componentes: consumo de energia através da envolvente do edifício e os custos associados à operação do sistema de ventilação. Vamos descobrir 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 anexas: paredes, teto, janelas, portas, etc. A fórmula de cálculo:

Q1 = (S / R) * Δt,

Onde:

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

Ao determinar Δt, o indicador para a época mais fria do ano é usado.

A resistência térmica é calculada da seguinte forma:

R = A / Kt,

Onde:

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

Para elementos de construção combinados, a resistência de todas as camadas deve ser somada.

O coeficiente de condutividade térmica de materiais de construção e aquecedores pode ser obtido no diretório ou na documentação que acompanha um determinado produto

Mais valores do coeficiente de condutividade térmica para os materiais de construção mais populares que apresentamos na tabela 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 da sala, cubo m;
• K - taxa de câmbio aéreo;
• C - calor específico do ar, J / kg * K;
• P - densidade do ar à temperatura ambiente normal - 20 ° C.

A multiplicidade de trocas aéreas na maioria dos quartos é igual a um. A exceção são as casas com barreira de vapor interna - para manter um microclima normal, o ar deve ser atualizado duas vezes por hora.

Calor específico é um indicador de referência. À temperatura padrão sem pressão, o valor é 1005 J / kg * K.

A tabela mostra a dependência da densidade do ar na temperatura ambiente sob pressão atmosférica - 1,0132 bar (1 Atm)

Perda total de calor

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

Multiplicando o valor obtido por 1,2, obtemos a potência necessária do piso quente para compensar a perda de calor. Usando um gráfico da dependência do fluxo de calor na temperatura do líquido de arrefecimento, você pode determinar o passo e o diâmetro do tubo apropriados.

A escala vertical é o regime de temperatura média do circuito de água, o horizontal é o indicador de produção de calor pelo sistema de aquecimento por 1 km². m

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

Por exemplo, no carpete, a temperatura do líquido de arrefecimento deve ser aumentada em 4-5 ° C. Cada centímetro adicional da mesa reduz a transferência de calor em 5-8%.

Seleção final do comprimento do contorno

Conhecendo o passo da colocação das curvas e a área coberta, é fácil determinar a taxa de fluxo dos tubos. Se o valor obtido for maior que o valor permitido, será necessário equipar vários circuitos.

Idealmente, se os loops tiverem o mesmo comprimento - você não precisará ajustar e equilibrar nada.No entanto, na prática, mais frequentemente, é necessário dividir o aquecedor principal em seções diferentes.

A propagação dos comprimentos dos contornos deve permanecer entre 30-40%. Dependendo da finalidade, a forma da sala pode ser "reproduzida" pelos diâmetros do passo e do tubo

Um exemplo específico de cálculo de uma ramificação de aquecimento

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

Para o cálculo, você precisa dos seguintes dados e características:

• 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. m;
• paredes externas - concreto aerado, espessura - 50 cm, CT = 0,20 W / mK;
• isolamento adicional da parede - poliestireno 5 cm, CT = 0,041 W / mK;
• material de teto - laje de concreto armado, espessura - 20 cm, CT = 1,69 W / mK;
• isolamento do sótão - placas de poliestireno com 5 cm de espessura;
• dimensões da porta da frente - 0,9 * 2,05 m, isolamento térmico - espuma de poliuretano, camada - 10 cm, CT = 0,035 W / mK.

A seguir, consideramos um exemplo passo a passo do cálculo.

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

Resistência térmica de materiais de parede:

• concreto aerado: R1 = 0,5 / 0,20 = 2,5 m² * K / W;
• poliestireno expandido: R2 = 0,05 / 0,041 = 1,22 m2 * K / W.

A resistência térmica da parede como um todo é: 2,5 + 1,22 = 3,57 sq. m * K / W. Tomamos a temperatura média em casa como +23 ° C, o mínimo na rua 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 metros quadrados. m) A partir do indicador obtido, é necessário subtrair o valor das janelas e portas: S2 = 86,4-10-1,85 = 74,55 sq. m

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

Por analogia, os custos de aquecimento são calculados através de janelas, uma porta e um teto. Para avaliar as perdas de energia através do sótão, são consideradas a condutividade térmica do material do piso e o isolamento

A resistência térmica total do teto é: 0,2 / 1,69 + 0,05 / 0,041 = 0,118 + 1,22 = 1,338 sq. m * K / W. As perdas de calor serão: Qп = 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: janela com vidro duplo - 0,5 e perfil - 0,56 sq. m * K / W, respectivamente.

R® = 0,56 * 0,1 + 0,5 * 0,9 = 0,56 m2 * K / W. Aqui, 0,1 e 0,9 são as ações de cada material na estrutura da janela.

Perda de calor na 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 sq. m * K / W. Qd = (0,9 * 2,05) / 2,86 * 48 = 31 W.

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

Etapa 2 - aquecimento por aquecimento + perda geral de calor

Primeiro, calculamos o consumo de calor para aquecer o ar que entra. Volume da sala: 2.7 * 10 * 6 = 162 cu. Por conseguinte, a perda de calor da ventilação será: (162 * 1/3600) * 1005 * 1,19 * 48 = 2583 W.

De acordo com esses parâmetros da sala, os custos totais de aquecimento serão: Q = 4446 + 2583 = 7029 W.

Etapa 3 - a potência necessária do circuito de calor

Calculamos a potência ideal do loop necessária para compensar a perda de calor: N = 1,2 * 7029 = 8435 W.

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

Com base no desempenho exigido do sistema de aquecimento e na área ativa da sala, é possível determinar a densidade do fluxo de calor por 1 m². m

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

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

Se a água circular no tronco, aquecida a 50 ° C, o intervalo entre os galhos poderá ser aumentado para 15 cm e um tubo com uma seção transversal de 16 mm.

Consideramos o comprimento do contorno: L = 60 / 0,15 * 1,1 = 440 m.

Separadamente, é necessário levar em consideração a distância dos coletores ao sistema térmico.

Como pode ser visto nos cálculos, para a disposição do piso da água terá que fazer pelo menos quatro alças de aquecimento. E como colocar e prender corretamente os tubos, bem como outros segredos da instalação, nós revisado aqui.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

As revisões de vídeo visual ajudarão a fazer um cálculo preliminar da duração e altura do circuito térmico.

Escolhendo a distância mais eficaz entre os ramais do sistema de aquecimento de piso:

Um guia sobre como descobrir a duração do ciclo de um aquecimento de piso explorado:

O método de cálculo não pode ser chamado de simples. Ao mesmo tempo, muitos fatores que afetam os parâmetros do circuito devem ser considerados.Se você planeja usar o piso de água como a única fonte de calor, é melhor confiar esse trabalho a profissionais - erros no estágio de planejamento podem ser caros.

Calcule a filmagem necessária dos tubos para um piso quente e o diâmetro ideal deles? Talvez você ainda tenha perguntas que não abordamos neste artigo? Peça-lhes aos nossos especialistas na seção de comentários.

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