Calcolo dei tubi per pavimenti riscaldati: selezione dei tubi in base ai parametri, scelta della fase di posa + esempio di calcolo
Nonostante la complessità dell'installazione, il riscaldamento a pavimento tramite un circuito idraulico è considerato uno dei metodi più economici per riscaldare una stanza. Affinché il sistema funzioni nel modo più efficiente possibile e non causi guasti, è necessario calcolare correttamente i tubi per i pavimenti riscaldati: determinare la lunghezza, il passo del circuito e lo schema di posa del circuito.
Il comfort nell'utilizzo del riscaldamento dell'acqua dipende in gran parte da questi indicatori. Sono queste domande che esamineremo nel nostro articolo: ti diremo come scegliere l'opzione migliore per i tubi, tenendo conto delle caratteristiche tecniche di ciascun tipo. Inoltre, dopo aver letto questo articolo, sarai in grado di scegliere la fase di installazione corretta e calcolare il diametro e la lunghezza richiesti del contorno del pavimento riscaldato per una stanza specifica.
Il contenuto dell'articolo:
Parametri per il calcolo del circuito termico
In fase di progettazione, è necessario risolvere una serie di problemi che determinano caratteristiche del progetto pavimento caldo e modalità operativa: selezionare lo spessore del massetto, della pompa e delle altre attrezzature necessarie.
Gli aspetti tecnici dell'organizzazione di un ramo di riscaldamento dipendono in gran parte dal suo scopo. Oltre allo scopo, per calcolare con precisione le riprese del circuito dell'acqua, saranno necessari una serie di indicatori: area di copertura, densità del flusso di calore, temperatura del liquido di raffreddamento, tipo di rivestimento del pavimento.
Area di copertura del tubo
Quando si determinano le dimensioni della base per la posa dei tubi, tenere conto dello spazio che non è ingombrato da attrezzature di grandi dimensioni 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, soffitti, superficie vetrata, presenza di isolamento e tasso di ricambio d'aria. In base al flusso di calore viene determinata la fase di posa del circuito.
La temperatura massima del liquido di raffreddamento è di 60 °C. Tuttavia, lo spessore del massetto e del rivestimento del pavimento riducono la temperatura: sulla superficie del pavimento si osservano infatti circa 30-35 ° C. La differenza tra gli indicatori di temperatura all'ingresso e all'uscita del circuito non deve superare i 5 °C.
Tipologia di pavimentazione
La finitura influisce sull'efficienza del sistema. Conduttività termica ottimale di piastrelle e gres porcellanato: la superficie si riscalda rapidamente.Un buon indicatore dell'efficienza del circuito dell'acqua quando si utilizzano laminati e linoleum senza strato di isolamento termico. I rivestimenti in legno hanno la conduttività termica più bassa.
Il grado di trasmissione del calore dipende anche dal materiale di riempimento. Il sistema è più efficace quando si utilizza calcestruzzo pesante con aggregati naturali, ad esempio ciottoli marini fini.
Quando si calcolano i tubi per i pavimenti riscaldati, è necessario tenere conto degli standard stabiliti per il regime di temperatura del rivestimento:
- 29 °C - soggiorno;
- 33 °C – ambienti con elevata umidità;
- 35 °C – zone di passaggio e zone fredde – zone lungo le pareti di testata.
Le caratteristiche climatiche della regione giocheranno un ruolo importante nel determinare la densità del circuito idrico. Nel calcolare la perdita di calore è necessario tenere conto della temperatura minima invernale.
Come dimostra la pratica, l'isolamento preliminare dell'intera casa aiuterà a ridurre il carico. È opportuno isolare prima termicamente la stanza, quindi iniziare a calcolare la perdita di calore e i parametri del circuito delle tubazioni.
Valutazione delle proprietà tecniche nella scelta dei tubi
A causa delle condizioni operative non standard, vengono posti requisiti elevati sul materiale e sulle dimensioni della batteria a pavimento ad acqua:
- inerzia chimica, resistenza ai processi di corrosione;
- Rivestimento interno assolutamente liscio, non soggetto alla formazione di accumuli di calcare;
- forza – le pareti sono costantemente esposte al liquido refrigerante dall'interno e al massetto dall'esterno; il tubo deve resistere ad una pressione fino a 10 bar.
È auspicabile che il ramo di riscaldamento abbia un peso specifico ridotto.La torta del pavimento dell'acqua esercita già un carico significativo sul soffitto e una tubazione pesante non farà altro che aggravare la situazione.
Tre categorie di tubi laminati soddisfano in un modo o nell'altro i requisiti elencati: polietilene reticolato, metallo-plastica e rame.
Opzione n. 1: polietilene reticolato (PEX)
Il materiale ha una struttura a maglie larghe di legami molecolari. Il polietilene modificato differisce dal polietilene convenzionale per la presenza di legamenti sia longitudinali che trasversali. Questa struttura aumenta il peso specifico, la resistenza meccanica e la resistenza chimica.
Un circuito idraulico realizzato con tubi PEX presenta numerosi vantaggi:
- elevata elasticità, consentendo l'installazione di una bobina con raggio di curvatura ridotto;
- sicurezza – quando riscaldato, il materiale non emette componenti nocivi;
- resistenza al calore: rammollimento – da 150 °C, fusione – 200 °C, combustione – 400 °C;
- mantiene la struttura durante le fluttuazioni di temperatura;
- resistenza ai danni - distruttori biologici e reagenti chimici.
La tubazione conserva la sua portata originale: sulle pareti non si depositano sedimenti. La vita utile stimata di un circuito PEX è di 50 anni.
Esistono quattro gruppi di prodotti:
- PEX-a – reticolazione perossidica. Si ottiene la struttura più durevole e uniforme con una densità di legame fino al 75%.
- PEX-b – reticolazione del silano. La tecnologia utilizza silanidi, sostanze tossiche inaccettabili per l'uso domestico. I produttori di prodotti idraulici lo sostituiscono con un reagente sicuro. Per l'installazione sono ammessi tubi con certificato igienico. Densità di reticolazione – 65-70%.
- PEX-c – metodo di radiazione. Il polietilene viene irradiato con un flusso di raggi gamma o un elettrone. Di conseguenza, le obbligazioni vengono compattate fino al 60%. Svantaggi di PEX-c: uso non sicuro, reticolazione non uniforme.
- PEX-d – nitrurazione. La reazione per creare una rete avviene a causa dei radicali azotati. Il risultato 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 hai deciso di utilizzare tubi in polietilene reticolato, ti consigliamo di familiarizzare con regole di disposizione sistemi di riscaldamento a pavimento da loro.
Opzione n. 2: metallo-plastica
Il leader nei tubi laminati per l'installazione di pavimenti riscaldati è in metallo-plastica. Strutturalmente, il materiale comprende cinque strati.
Il metallo aumenta la resistenza del filo, riduce il tasso di dilatazione termica e agisce come una barriera antidiffusione: blocca il flusso di ossigeno al liquido di raffreddamento.
Caratteristiche dei tubi metallo-plastica:
- buona conduttività termica;
- capacità di mantenere una determinata configurazione;
- temperatura operativa con conservazione delle proprietà – 110 °C;
- basso peso specifico;
- movimento silenzioso del liquido di raffreddamento;
- sicurezza d'uso;
- resistenza alla corrosione;
- durata di servizio – fino a 50 anni.
Lo svantaggio dei tubi compositi è l'inammissibilità della flessione attorno all'asse.Torsioni ripetute rischiano di danneggiare lo strato di alluminio. Ti consigliamo di leggere corretta tecnologia di installazione tubi in metallo-plastica, che aiuteranno a evitare danni.
Opzione n. 3: tubi di rame
In termini di caratteristiche tecniche e operative, il metallo giallo sarà la scelta migliore. Tuttavia, la sua domanda è limitata dal suo costo elevato.
Oltre ad essere costose, le tubazioni in rame presentano un ulteriore svantaggio: la complessità installazione. Per piegare il contorno avrai bisogno di una pressa o piegatubi.
Opzione n. 4: polipropilene e acciaio inossidabile
A volte un ramo di riscaldamento viene creato da tubi corrugati in polipropilene o acciaio inossidabile. La prima opzione è economica, ma piuttosto rigida nella piegatura: il raggio minimo è otto volte il diametro del prodotto.
Ciò significa che i tubi di dimensione standard di 23 mm dovranno essere posizionati a una distanza di 368 mm l'uno dall'altro: una fase di posa maggiore non garantirà un riscaldamento uniforme.
Possibili modi per tracciare il contorno
Per determinare il consumo del tubo per la sistemazione di un pavimento riscaldato, è necessario decidere la disposizione del circuito dell'acqua. Il compito principale della pianificazione del layout è garantire un riscaldamento uniforme, tenendo conto delle zone fredde e non riscaldate della stanza.
Metodo n. 1: serpente
Il liquido refrigerante viene fornito al sistema lungo la parete, passa attraverso la serpentina e ritorna collettore di distribuzione. In questo caso metà della stanza viene riscaldata con acqua calda e il resto con acqua raffreddata.
Quando si posa con un serpente, è impossibile ottenere un riscaldamento uniforme: la differenza di temperatura può raggiungere i 10 ° C. Il metodo è applicabile in spazi ristretti.
Il doppio serpente consente una transizione di temperatura più morbida. I circuiti avanti e indietro corrono paralleli tra loro.
Metodo n. 2: lumaca o spirale
Questo è considerato lo schema ottimale per garantire un riscaldamento uniforme del rivestimento del pavimento. I rami diretti e inversi vengono posati alternativamente.
Per le grandi aree viene implementato uno schema combinato. La superficie è divisa in settori e per ciascuno si sviluppa un circuito separato che porta ad un collettore comune. Al centro della stanza la conduttura è disposta come una lumaca e lungo le pareti esterne come un serpente.
Abbiamo un altro articolo sul nostro sito web in cui abbiamo discusso in dettaglio schemi di installazione riscaldamento a pavimento e ha fornito consigli sulla scelta dell'opzione ottimale in base alle caratteristiche di una particolare stanza.
Metodo di calcolo dei tubi
Per non confondersi nei calcoli, suggeriamo di dividere la soluzione del problema in più fasi.Innanzitutto è necessario stimare la dispersione termica dell'ambiente, determinare la fase di posa, quindi calcolare la lunghezza del circuito di riscaldamento.
Principi di progettazione dei circuiti
Quando si avviano i calcoli e si crea uno schizzo, è necessario familiarizzare con le regole di base per la posizione del circuito idrico:
- Si consiglia di posare i tubi lungo l'apertura della finestra: ciò ridurrà significativamente la perdita di calore dell'edificio.
- L'area di copertura consigliata di un circuito idrico è di 20 metri quadrati. M. Nelle stanze grandi è necessario dividere lo spazio in zone e posare un ramo di riscaldamento separato per ciascuna.
- La distanza dal muro al primo ramo è di 25 cm, il passo consentito delle curve del tubo al centro della stanza è fino a 30 cm, lungo i bordi e nelle zone fredde - 10-15 cm.
- La determinazione della lunghezza massima del tubo per il riscaldamento a pavimento dovrebbe essere basata sul diametro della serpentina.
Per un circuito con una sezione di 16 mm non è consentito più di 90 m, il limite per una tubazione con uno spessore di 20 mm è di 120 m Il rispetto delle norme garantirà la normale pressione idraulica nel sistema.
Formula base con spiegazioni
La lunghezza del contorno del pavimento riscaldato viene calcolata utilizzando la formula:
L=S/n*1,1+k,
Dove:
- l — la lunghezza richiesta della conduttura del riscaldamento;
- S – superficie coperta;
- N – fase di posa;
- 1,1 – fattore standard del 10% di riserva di flessione;
- K – distanza del collettore dal pavimento – viene presa in considerazione la distanza dal cablaggio del circuito di mandata e di ritorno.
L'area di copertura e il passo delle curve giocheranno un ruolo decisivo.
Va ricordato che non è consigliabile posizionare i tubi del riscaldamento sotto i grandi elettrodomestici e i mobili da incasso. I parametri degli elementi designati devono essere sottratti dall'area totale.
Per selezionare la distanza ottimale tra i rami, è necessario eseguire manipolazioni matematiche più complesse, operando con la perdita di calore della stanza.
Calcolo termotecnico con determinazione del passo del circuito
La densità dei tubi influisce direttamente sulla quantità di flusso di calore emanato dall'impianto di riscaldamento. Per determinare il carico richiesto, è necessario calcolare i costi del riscaldamento in inverno.
La potenza del sistema di riscaldamento è determinata dalla formula:
M=1,2*Q,
Dove:
- M – prestazioni del circuito;
- Q – perdita di calore totale dell’ambiente.
Il valore di Q può essere scomposto in componenti: consumo energetico attraverso le strutture di contenimento e costi causati dal funzionamento del sistema di ventilazione. Scopriamo come calcolare ciascuno degli indicatori.
Perdita di calore attraverso gli elementi costruttivi
È necessario determinare il consumo di energia termica per tutte le strutture circostanti: pareti, soffitti, finestre, porte, ecc. Formula di calcolo:
Q1=(S/R)*Δt,
Dove:
- S – area dell'elemento;
- R - resistenza termica;
- Δt – la differenza tra la temperatura interna ed esterna.
Per determinare Δt viene utilizzato l'indicatore del periodo più freddo dell'anno.
La resistenza termica si calcola come segue:
R=A/Kt,
Dove:
- UN – spessore dello strato, m;
- CT – coefficiente di conducibilità termica, W/m*K.
Per gli elementi combinati di una struttura, la resistenza di tutti gli strati deve essere sommata.
Abbiamo fornito più valori del coefficiente di conducibilità termica per i materiali da costruzione più diffusi nella tabella contenuta nel prossimo articolo.
Perdita di calore per ventilazione
Per calcolare l'indicatore, viene utilizzata la formula:
Q2=(V*K/3600)*C*P*Δt,
Dove:
- V – volume del locale, metri cubi. M;
- K – tasso di ricambio dell'aria;
- C – capacità termica specifica dell'aria, J/kg*K;
- P – densità dell'aria a temperatura ambiente normale – 20 °C.
Il tasso di ricambio d'aria della maggior parte delle stanze è pari a uno. L'eccezione riguarda le case con barriera al vapore interna: per mantenere un microclima normale, l'aria deve essere rinnovata due volte ogni ora.
La capacità termica specifica è un indicatore di riferimento. A temperatura standard senza pressione, il valore è 1005 J/kg*K.
Perdita di calore totale
La quantità totale di perdita di calore nella stanza sarà pari a: Q=Q1*1.1+Q2. Coefficiente 1.1 – aumento dei costi energetici del 10% a causa delle infiltrazioni d’aria attraverso crepe e perdite nelle strutture degli edifici.
Moltiplicando il valore ottenuto per 1,2, otteniamo la potenza richiesta dal pavimento riscaldato per compensare la perdita di calore. Utilizzando un grafico del flusso di calore rispetto alla temperatura del liquido di raffreddamento, è possibile determinare il passo e il diametro appropriati del tubo.
I dati sono rilevanti per pavimenti riscaldati su massetto in sabbia-cemento con uno spessore di 7 mm, il materiale di rivestimento è piastrelle di ceramica. Per altre condizioni, i valori devono essere adeguati per tenere conto della conduttività termica della finitura.
Ad esempio, quando si posa la moquette, la temperatura del liquido di raffreddamento dovrebbe essere aumentata di 4-5 °C. Ogni centimetro aggiuntivo di massetto riduce la trasmissione del calore del 5-8%.
Scelta finale della lunghezza del contorno
Conoscendo il passo di posa delle spire e la superficie coperta è facile determinare la portata delle tubazioni. Se il valore ottenuto è maggiore del valore consentito, è necessario installare più circuiti.
È ottimale se gli anelli hanno la stessa lunghezza: non è necessario regolare o bilanciare nulla. Tuttavia, in pratica, è più spesso necessario suddividere la conduttura del riscaldamento in diverse sezioni.
Un esempio specifico di calcolo di un ramo di riscaldamento
Supponiamo che sia necessario determinare i parametri del circuito termico per una casa con una superficie di 60 metri quadrati.
Per il calcolo avrai bisogno dei seguenti dati e caratteristiche:
- 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 mq. M;
- pareti esterne - calcestruzzo aerato, spessore - 50 cm, Kt = 0,20 W/mK;
- isolamento aggiuntivo della parete – polistirolo espanso 5 cm, Kt=0,041 W/mK;
- materiale del soffitto – lastra in cemento armato, spessore – 20 cm, Kt=1,69 W/mK;
- isolamento del sottotetto – pannelli di polistirene espanso spessi 5 cm;
- dimensioni della porta d'ingresso - 0,9 * 2,05 m, isolamento termico - schiuma di poliuretano, strato - 10 cm, Kt = 0,035 W/mK.
Successivamente, esaminiamo un esempio passo passo dell'esecuzione del calcolo.
Passaggio 1: calcolo della perdita di calore attraverso gli elementi strutturali
Resistenza termica dei materiali delle pareti:
- calcestruzzo aerato: R1=0,5/0,20=2,5 mq*K/W;
- polistirene espanso: R2=0,05/0,041=1,22 mq*K/W.
La resistenza termica della parete nel suo insieme è: 2,5 + 1,22 = 3,57 mq. m*K/W. Consideriamo che la temperatura media in casa sia di +23 °C, la temperatura minima all'esterno sia di 25 °C con il segno meno. La differenza negli indicatori è di 48 °C.
Calcolo dell'area totale della parete: S1=2,7*10*2+2,7*6*2=86,4 mq. M. Dall'indicatore ottenuto è necessario sottrarre la dimensione delle finestre e delle porte: S2 = 86,4-10-1,85 = 74,55 mq. M.
Sostituendo nella formula gli indicatori ottenuti, otteniamo la dispersione termica 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=1,338 mq. m*K/W. La perdita di calore sarà: Qp=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: finestra con doppi vetri - 0,5 e profilo - 0,56 mq. m*K/W rispettivamente.
Ro=0,56*0,1+0,5*0,9=0,56 mq*K/W. Qui 0,1 e 0,9 sono la proporzione di ciascun materiale nella struttura della finestra.
Dispersione termica dalla finestra: Qо=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 mq. m*K/W. Qd=(0,9*2,05)/2,86*48=31 W.
La perdita di calore totale attraverso gli elementi dell'involucro è: 1002+2152+857+31=4042 W. Il risultato deve essere aumentato del 10%: 4042*1.1=4446 W.
Fase 2: calore per il riscaldamento + perdita di calore generale
Innanzitutto, calcoliamo il consumo di calore per il riscaldamento dell'aria in entrata. Volume della stanza: 2,7*10*6=162 metri cubi. m. Di conseguenza, la perdita di calore per ventilazione sarà: (162*1/3600)*1005*1,19*48=2583 W.
Secondo questi parametri della stanza, i costi totali del riscaldamento saranno: Q=4446+2583=7029 W.
Passaggio 3: potenza richiesta del circuito termico
Calcoliamo la potenza ottimale del circuito necessaria per compensare la perdita di calore: N=1,2*7029=8435 W.
Successivo: q=N/S=8435/60=141 W/mq.
Fase 4: determinazione del passo 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, è adatto un circuito con i seguenti parametri: passo – 100 mm, diametro – 20 mm.
Se nel condotto principale circola acqua riscaldata a 50 °C, l'intervallo tra le diramazioni può essere aumentato a 15 cm e si può utilizzare un tubo con una sezione di 16 mm.
Calcoliamo la lunghezza della curva: L=60/0,15*1,1=440 m.
Separatamente, è necessario tenere conto della distanza dai collettori all'impianto di riscaldamento.
Come si può vedere dai calcoli, per installare un pavimento ad acqua sarà necessario realizzare almeno quattro circuiti di riscaldamento. Come posare e fissare correttamente i tubi, nonché altri segreti di installazione, noi recensito qui.
Conclusioni e video utile sull'argomento
Le revisioni video visive ti aiuteranno a effettuare un calcolo preliminare della lunghezza e del passo del circuito termico.
Scelta della distanza più efficace tra i rami di un impianto di riscaldamento a pavimento:
Una guida su come scoprire la lunghezza del circuito del pavimento riscaldato in uso:
Il metodo di calcolo non può essere definito semplice. Allo stesso tempo, dovrebbero essere presi in considerazione molti fattori che influenzano i parametri del circuito. Se prevedi di utilizzare il pavimento dell'acqua come unica fonte di calore, è meglio affidare questo lavoro ai professionisti: gli errori in fase di pianificazione possono essere costosi.
Calcoli tu stesso la metratura richiesta dei tubi per i pavimenti riscaldati e il loro diametro ottimale? Forse hai ancora domande che non abbiamo trattato in questo materiale? Chiedili ai nostri esperti nella sezione commenti.
Se sei specializzato nel calcolo dei tubi per la sistemazione dei pavimenti riscaldati ad acqua e hai qualcosa da aggiungere al materiale presentato sopra, scrivi i tuoi commenti qui sotto sotto l'articolo.
Tutto è ben descritto, con competenza. Ma voglio avvisare tutti coloro che intendono realizzare un pavimento caldo, devono scegliere il rivestimento del pavimento giusto. Non lo sapevo, non l'ho letto da nessuna parte e ho comprato le piastrelle per pavimenti più comuni. E ha iniziato a rompersi. Quando il pavimento riscaldato inizia a funzionare, compaiono nuove crepe. Il disordine è completo. Forse la mia storia metterà in guardia qualcuno e lo aiuterà a non commettere errori.
Ciao. Il motivo non è la piastrella. Molto probabilmente, non hai aspettato che il massetto o l'adesivo per piastrelle si asciugassero completamente dopo l'installazione. Quando accendi il TP, l'asciugatura accelera, la piastrella tira e, di conseguenza, si rompe. La temperatura non è sufficientemente elevata da rompere le piastrelle di ceramica. Ecco la mia versione o la versione con piastrelle difettose. Non ci sono prodotti speciali per TP.
Può anche darsi che la colla non sia stata utilizzata per pavimenti riscaldati.
È un peccato che questa nota non abbia attirato la mia attenzione quando stavo progettando di realizzare un pavimento riscaldato nella mia casa di campagna. Mi sono fidato di una squadra di operai non molto brava e loro hanno costruito un ramo di riscaldamento in acciaio inossidabile.E ora tutto è come hai descritto: il calore è distribuito in modo non uniforme nelle stanze, perché i tubi sono lontani l'uno dall'altro. Dovremo rifarlo.