Come calcolare un pavimento riscaldato utilizzando un sistema idrico come esempio

L’efficacia del riscaldamento a pavimento è influenzata da molti fattori.Senza tenerne conto, anche se l'impianto è installato correttamente e per la sua costruzione vengono utilizzati i materiali più moderni, l'efficienza termica effettiva non sarà all'altezza delle aspettative.

Per questo motivo i lavori di installazione devono essere preceduti da un calcolo competente del pavimento riscaldato, e solo allora si potrà garantire un buon risultato.

Sviluppare un progetto di sistema di riscaldamento non è economico, quindi molti artigiani domestici eseguono i calcoli da soli. D'accordo, l'idea di ridurre i costi di installazione dei pavimenti riscaldati sembra molto allettante.

Ti diremo come creare un progetto, quali criteri considerare nella scelta dei parametri di un impianto di riscaldamento e descriveremo un metodo di calcolo passo dopo passo. Per chiarezza, abbiamo preparato un esempio di calcolo di un pavimento riscaldato.

Dati iniziali per il calcolo

Inizialmente, un corso di progettazione e installazione adeguatamente pianificato eliminerà sorprese e problemi spiacevoli in futuro.

Quando si calcola un pavimento riscaldato, è necessario procedere dai seguenti dati:

• materiale delle pareti e caratteristiche del design;
• dimensioni della stanza in pianta;
• tipo di rivestimento di finitura;
• progetti di porte, finestre e loro posizionamento;
• disposizione degli elementi strutturali in pianta.

Per eseguire una progettazione competente, è necessario tenere conto del regime di temperatura stabilito e della possibilità della sua regolazione.

Per effettuare un calcolo approssimativo si presuppone che 1 m² il sistema di riscaldamento deve compensare la perdita di calore di 1 kW.Se un circuito di riscaldamento dell'acqua viene utilizzato come aggiunta al sistema principale, deve coprire solo una parte della perdita di calore

Esistono raccomandazioni relative alla temperatura del pavimento che garantisce un soggiorno confortevole nelle stanze per vari scopi:

• 29°С - settore abitativo;
• 33°С- bagno, stanze con piscina e altre con elevata umidità;
• 35°С — zone fredde (alle porte d'ingresso, alle pareti esterne, ecc.).

Il superamento di questi valori comporta un surriscaldamento sia del sistema stesso che del rivestimento di finitura, con conseguenti inevitabili danni al materiale.

Dopo aver effettuato i calcoli preliminari, è possibile scegliere la temperatura ottimale del liquido di raffreddamento in base ai propri sentimenti personali, determinare il carico sul circuito di riscaldamento e acquistare attrezzature di pompaggio che si adattano perfettamente alla stimolazione del movimento del liquido di raffreddamento. Viene selezionato con un margine del 20% del flusso di refrigerante.

Ci vuole molto tempo per riscaldare un massetto con una capacità superiore a 7 cm, pertanto, quando si installano sistemi idrici, si cerca di non superare il limite specificato. La ceramica per pavimenti è considerata il rivestimento più adatto per i pavimenti a base d'acqua; i pavimenti riscaldati non sono posati sotto il parquet a causa della sua bassissima conduttività termica

In fase di progettazione, è necessario decidere se il pavimento riscaldato sarà il principale fornitore di calore o verrà utilizzato solo come aggiunta al ramo del riscaldamento dei radiatori. Da ciò dipende la quota di perdite di energia termica che deve compensare. Può variare dal 30% al 60% con variazioni.

Il tempo di riscaldamento del pavimento ad acqua dipende dallo spessore degli elementi compresi nel massetto. L'acqua come refrigerante è molto efficace, ma il sistema stesso è difficile da installare.

Determinazione dei parametri di un pavimento riscaldato

Lo scopo del calcolo è ottenere il valore del carico termico. Il risultato di questo calcolo influenza i passi successivi adottati. A sua volta, il carico termico è influenzato dalla temperatura media invernale in una particolare regione, dalla temperatura prevista all’interno delle stanze e dal coefficiente di scambio termico del soffitto, delle pareti, delle finestre e delle porte.

La causa della perdita di calore sono le pareti, le finestre e le porte della casa scarsamente isolate. La percentuale maggiore di calore viene dispersa attraverso il sistema di ventilazione e il tetto (+)

Il risultato finale dei calcoli precedenti dispositivo di riscaldamento a pavimento il tipo di acqua dipenderà anche dalla presenza di dispositivi di riscaldamento aggiuntivi, compresa l'emissione di calore delle persone che vivono in casa e degli animali domestici. Nel calcolo va tenuta in considerazione la presenza di infiltrazioni.

Uno dei parametri importanti è la configurazione delle stanze, quindi avrai bisogno di una planimetria della casa e delle sezioni corrispondenti.

Metodo per il calcolo della perdita di calore

Determinato questo parametro, scoprirai quanto calore deve generare il pavimento per il benessere confortevole delle persone nella stanza e potrai selezionare la caldaia, la pompa e il pavimento in base alla potenza. In altre parole: il calore ceduto dai circuiti di riscaldamento deve compensare la perdita di calore dell'edificio.

La relazione tra questi due parametri è espressa dalla formula:

MP = 1,2 x Q, Dove

• deputato - potenza del circuito richiesta;
• Q - perdita di calore.

Per determinare il secondo indicatore, vengono effettuate misurazioni e calcoli dell'area di finestre, porte, soffitti e pareti esterne. Poiché il pavimento verrà riscaldato, l'area di questa struttura di recinzione non verrà presa in considerazione. Le misurazioni vengono effettuate all'esterno, compresi gli angoli dell'edificio.

Il calcolo terrà conto sia dello spessore che della conduttività termica di ciascuna struttura. Valori standard coefficiente di conducibilità termica (λ) per i materiali più comunemente utilizzati può essere ricavato dalla tabella.

Dalla tabella è possibile ricavare il valore del coefficiente per il calcolo. È importante informarsi presso il fornitore il valore della resistenza termica del materiale nel caso siano installate finestre in metallo-plastica (+)

La perdita di calore viene calcolata separatamente per ciascun elemento costruttivo utilizzando la formula:

Q = 1/R*(tâ-tí)*S x (1+∑b), Dove

• R — resistenza termica del materiale di cui è composta la struttura di recinzione;
• S — area dell'elemento strutturale;
• tв e tн — temperatura interna ed esterna, rispettivamente, con il secondo indicatore preso in base al valore più basso;
• B — ulteriori perdite di calore legate all'orientamento dell'edificio rispetto alle direzioni cardinali.

L'indice di resistenza termica (R) si trova dividendo lo spessore della struttura per il coefficiente di conducibilità termica del materiale di cui è composta.

Il valore del coefficiente b dipende dall'orientamento della casa:

• 0,1 - nord, nord-ovest o nord-est;
• 0,05 - ovest, sud-est;
• 0 - sud, sud-ovest.

Se consideriamo la domanda utilizzando un esempio di calcolo di un pavimento riscaldato ad acqua, diventa più chiara.

Esempio di calcolo specifico

Diciamo che i muri di una casa per residenza non permanente, spessi 20 cm, sono costituiti da blocchi di cemento aerato. La superficie totale dei muri di recinzione, escluse le aperture di finestre e porte, è di 60 m². Temperatura esterna -25°С, interna +20°С, la struttura è orientata a sud-est.

Considerando che il coefficiente di conducibilità termica dei blocchi è λ = 0,3 W/(m°*C), è possibile calcolare la perdita di calore attraverso le pareti: R=0,2/0,3= 0,67 m²°C/W.

Si osservano perdite di calore anche attraverso lo strato di intonaco. Se il suo spessore è 20 mm, Rpcs. = 0,02/0,3 = 0,07 m²°C/W. La somma di questi due indicatori darà il valore della perdita di calore attraverso le pareti: 0,67+0,07 = 0,74 m²°C/W.

Avendo tutti i dati iniziali, li sostituiamo nella formula e otteniamo la perdita di calore di una stanza con le seguenti pareti: Q = 1/0,74*(20 - (-25)) *60*(1+0,05) = 3831,08 W .

Allo stesso modo viene calcolata la perdita di calore attraverso altre strutture di chiusura: finestre, porte, coperture.

Il calore emesso dai circuiti di riscaldamento potrebbe non essere sufficiente a riscaldare l'aria interna dell'abitazione al valore richiesto se la loro potenza viene sottovalutata. Se c'è una potenza in eccesso, ci sarà un consumo eccessivo di refrigerante

Per determinare la perdita di calore attraverso il soffitto, la sua resistenza termica è considerata pari al valore del tipo di isolamento previsto o esistente: R = 0,18/0,041 = 4,39 m²°C / W.

La superficie del soffitto è identica alla superficie del pavimento ed è pari a 70 m². Sostituendo questi valori nella formula si ottiene la perdita di calore attraverso l'involucro superiore dell'edificio: Q sudore. = 1/4,39*(20 - (-25))* 70* (1+0,05) = 753,42 W.

Per determinare la perdita di calore attraverso la superficie delle finestre, è necessario calcolare la loro area. Se ci sono 4 finestre larghe 1,5 m e alte 1,4 m, la loro superficie totale sarà: 4 * 1,5 * 1,4 = 8,4 m².

Se il produttore indica separatamente la resistenza termica dell'unità di vetro e del profilo - 0,5 e 0,56 m²°C/W, rispettivamente, allora Rocon = 0,5*90+0,56*10)/100 = 0,56 m²°C/Mar Qui 90 e 10 sono la quota per ciascun elemento della finestra.

Sulla base dei dati ottenuti si continuano i calcoli: Qwindow = 1/0,56*(20 - (-25))*8,4*(1+0,05) = 708,75 W.

La porta esterna ha una superficie di 0,95*2,04 = 1,938 m². Poi Rdv. = 0,06/0,14 = 0,43 m²°C/W. Porta Q = 1/0,43*(20 - (-25))* 1,938*(1+0,05) = 212,95 W.

Poiché le porte esterne vengono aperte frequentemente, attraverso di esse viene dispersa una grande quantità di calore. Pertanto, è importante assicurarsi che si chiudano ermeticamente.

Di conseguenza la perdita di calore sarà: Q = 3831,08 +753,42 + 708,75 + 212,95 + 7406,25 = W.

A questo risultato aggiungere un altro 10% per le infiltrazioni d'aria, quindi Q = 7406,25 + 740,6 = 8146,85 W.

Ora puoi determinare la potenza termica del pavimento: Mp = 1,*8146,85 = 9776,22 W ovvero 9,8 kW.

Calore necessario per riscaldare l'aria

Se la casa dotato di sistema di ventilazione, allora una parte del calore ceduto dalla sorgente deve essere spesa per riscaldare l'aria proveniente dall'esterno.

Per il calcolo viene utilizzata la formula:

Qv. = c*m*(tâ—tí), Dove

• C = 0,28 kg⁰С e denota la capacità termica della massa d'aria;
• M Il simbolo indica la portata massica dell'aria esterna in kg.

L'ultimo parametro si ottiene moltiplicando il volume totale dell'aria, pari al volume di tutti gli ambienti, purché l'aria venga rinnovata ogni ora, per la densità, che varia a seconda della temperatura.

Il grafico mostra la dipendenza della densità dell'aria dalla sua temperatura.I dati sono necessari per calcolare la quantità di calore necessaria per riscaldare la massa d'aria che entra nell'abitazione a seguito della ventilazione forzata (+)

Se l'edificio riceve 400 m³/h, quindi m=400*1.422 = 568,8 kg/h. Qv. = 0,28*568,8*45 = 7166,88 P.

In questo caso, la potenza termica richiesta del pavimento aumenterà in modo significativo.

Calcolo del numero richiesto di tubi

Per l'installazione di un pavimento riscaldato ad acqua, scegli diverso metodi di posa dei tubi, di forma diversa: tre tipi di serpente: il serpente vero e proprio, angoloso, doppio e lumaca. In un circuito montato può esserci una combinazione di forme diverse. A volte viene scelta una "lumaca" per la zona centrale del pavimento e uno dei tipi di "serpente" per i bordi.

“Snail” è una scelta razionale per ambienti ampi dalla geometria semplice. Nelle stanze molto allungate o dai contorni complessi è meglio usare un “serpente” (+)

La distanza tra i tubi è chiamata passo. Quando si sceglie questa opzione, è necessario soddisfare due requisiti: il piede non deve avvertire la differenza di temperatura nelle singole aree del pavimento e l'utilizzo dei tubi è necessario nel modo più efficiente possibile.

Per le zone marginali del pavimento si consiglia di utilizzare un gradino di 100 mm. Nelle altre zone è possibile scegliere un passo che va da 150 a 300 mm.

L'isolamento termico del pavimento è importante. Al piano terra il suo spessore dovrebbe raggiungere almeno 100 mm. A questo scopo utilizzare lana minerale o polistirene espanso estruso.

Per calcolare la lunghezza del tubo esiste una semplice formula:

L = S/N*1.1, Dove

• S — zona del contorno;
• N — fase di posa;
• 1,1 — margine di piegatura 10%.

Al valore finale si aggiunge un tratto di tubo posato dal collettore alla distribuzione del circuito caldo sia sul ritorno che sulla mandata.

Esempio di calcolo.

Valori iniziali:

• piazza — 10 mq;
• distanza dal collettore — 6 metri;
• fase di posa - 0,15 m.

La soluzione al problema è semplice: 10/0,15*1,1+(6*2) = 85,3 m.

Quando si utilizzano tubi in metallo-plastica lunghi fino a 100 m, viene spesso scelto un diametro di 16 o 20 mm. Con una lunghezza del tubo di 120-125 m, la sua sezione trasversale dovrebbe essere di 20 mm².

La struttura a circuito singolo è adatta solo per ambienti di piccola superficie. Il pavimento nelle stanze grandi è diviso in diversi contorni in un rapporto di 1:2 - la lunghezza della struttura dovrebbe essere 2 volte la larghezza.

Il valore precedentemente calcolato è l'estensione tubi del pavimento generalmente. Tuttavia, per completare l'immagine, è necessario evidenziare la lunghezza di un contorno separato.

Questo parametro è influenzato dalla resistenza idraulica del circuito, determinata dal diametro dei tubi selezionati e dal volume di acqua erogata per unità di tempo. Se questi fattori vengono trascurati, la perdita di pressione sarà così grande che nessuna pompa forzerà la circolazione del refrigerante.

Determinazione della portata del tubo in base alla fase di posa selezionata

I contorni della stessa lunghezza sono un caso ideale, ma in pratica si incontrano raramente, perché l'area delle stanze per scopi diversi è molto diversa e ridurre la lunghezza dei contorni a un valore è semplicemente poco pratico. I professionisti consentono una differenza nella lunghezza dei tubi dal 30 al 40%.

Il diametro del collettore e la portata dell'unità di miscelazione determinano il numero consentito di circuiti ad esso collegati. Nel passaporto dell'unità di miscelazione è sempre possibile trovare la quantità di carico termico per il quale è progettata.

Diciamo il coefficiente di throughput (Kv) è pari a 2,23 m³/H. Con questo coefficiente alcuni modelli di pompe possono sopportare un carico compreso tra 10 e 15 W.

Per determinare il numero di circuiti, è necessario calcolare il carico termico di ciascuno.Se l'area occupata da un pavimento riscaldato è di 10 m² e il trasferimento di calore è di 1 m², l'indicatore Kv è 80 W, quindi 10*80 = 800 W. Ciò significa che l'unità di miscelazione sarà in grado di fornire 15.000/800 = 18,8 stanze o circuiti con una superficie di 10 m².

Questi valori sono massimi e possono essere applicati solo teoricamente, ma in realtà il valore deve essere ridotto di almeno 2, quindi 18 - 2 = 16 circuiti.

Obbligatorio durante la selezione unità di miscelazione (collettore) vedere se ha così tante conclusioni.

Verifica della corretta selezione dei diametri dei tubi

Per verificare se la sezione trasversale del tubo è stata selezionata correttamente, è possibile utilizzare la formula:

υ = 4*Q*10ᶾ/n*d²

Quando la velocità corrisponde al valore trovato, la sezione trasversale del tubo è selezionata correttamente. I documenti normativi consentono una velocità massima di 3 m/sec. con diametro fino a 0,25 m, ma il valore ottimale è 0,8 m/sec., poiché all'aumentare del suo valore aumenta l'effetto acustico nella tubazione.

Ulteriori informazioni sul calcolo dei tubi del riscaldamento a pavimento sono fornite in Questo articolo.

Calcolo della pompa di circolazione

Per rendere il sistema economico, è necessario scegli una pompa di circolazione, fornendo la pressione richiesta e il flusso d'acqua ottimale nei circuiti. I passaporti delle pompe solitamente indicano la pressione nel circuito più lungo e il flusso totale del refrigerante in tutti i circuiti.

La pressione è influenzata dalle perdite idrauliche:

∆h = L*Q²/k1, Dove

• l — lunghezza del contorno;
• Q — consumo di acqua l/sec;
• k1 - coefficiente che caratterizza le perdite nel sistema; l'indicatore può essere ricavato dalle tabelle di riferimento sull'idraulica o dal passaporto delle apparecchiature.

Conoscendo l’entità della pressione, calcolare la portata nel sistema:

Q = k*√H, Dove

K è il coefficiente di flusso.I professionisti presumono che la portata per ogni 10 m² di una casa sia compresa tra 0,3 e 0,4 l/s.

Tra i componenti di un pavimento ad acqua calda, un ruolo speciale è assegnato alla pompa di circolazione. Solo un'unità la cui potenza è superiore del 20% rispetto al flusso effettivo del refrigerante sarà in grado di superare la resistenza nei tubi

I dati relativi alla pressione e alla portata indicati nel passaporto non possono essere presi alla lettera: questo è il massimo, ma in realtà sono influenzati dalla lunghezza e dalla geometria della rete. Se la pressione è troppo elevata ridurre la lunghezza del circuito o aumentare il diametro delle tubazioni.

Consigli per la scelta dello spessore del massetto

Nei libri di consultazione è possibile trovare informazioni secondo cui lo spessore minimo del massetto è di 30 mm. Quando la stanza è abbastanza alta, sotto il massetto viene posto un isolante che aumenta l'efficienza di utilizzo del calore ceduto dal circuito di riscaldamento.

Il materiale di supporto più popolare è polistirene espanso estruso. La sua resistenza al trasferimento di calore è significativamente inferiore a quella del calcestruzzo.

Quando si installa un massetto, per bilanciare la dilatazione lineare del calcestruzzo, il perimetro della stanza viene decorato con un nastro smorzatore. È importante scegliere lo spessore giusto. Gli esperti consigliano di installare uno strato di compensazione di 5 mm per una superficie della stanza non superiore a 100 m².

Se i valori dell'area sono maggiori a causa della lunghezza superiore a 10 m, lo spessore si calcola utilizzando la formula:

b = 0,55*L, Dove

l è la lunghezza della stanza in m.

Conclusioni e video utile sull'argomento

Questo video riguarda il calcolo e l'installazione di un pavimento idraulico riscaldato:

Nel video vengono forniti consigli pratici per la posa del pavimento. Le informazioni ti aiuteranno a evitare gli errori che di solito fanno i dilettanti:

Il calcolo consente di progettare un sistema a “pavimento caldo” con indicatori di prestazione ottimali. È consentito installare il riscaldamento utilizzando i dati e le raccomandazioni del passaporto.

Funzionerà, ma i professionisti consigliano di dedicare ancora tempo ai calcoli in modo che il sistema alla fine consumi meno energia.

Hai esperienza nel calcolo del riscaldamento a pavimento e nella preparazione del progetto del circuito di riscaldamento? Oppure hai ancora domande sull'argomento? Per favore condividi la tua opinione e lascia commenti.