Υπολογισμός σωλήνων για θερμαινόμενο δάπεδο: επιλογή σωλήνων βάσει παραμέτρων, επιλογή βήματος τοποθέτησης + παράδειγμα υπολογισμού

Παρά την πολυπλοκότητα της εγκατάστασης, η ενδοδαπέδια θέρμανση με υδραυλικό κύκλωμα θεωρείται μία από τις πιο οικονομικές μεθόδους θέρμανσης ενός χώρου. Για να λειτουργεί το σύστημα όσο το δυνατόν πιο αποτελεσματικά και χωρίς βλάβες, πρέπει να γίνει σωστά ο υπολογισμός των σωλήνων για την ενδοδαπέδια θέρμανση – να προσδιοριστεί το μήκος, το βήμα του βρόχου και το σχέδιο τοποθέτησης του κυκλώματος.

Από αυτούς τους δείκτες εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό η άνεση χρήσης της υδραυλικής θέρμανσης. Αυτά ακριβώς τα θέματα θα αναλύσουμε στο άρθρο μας – θα σας πούμε πώς να επιλέξετε τη βέλτιστη επιλογή σωλήνων, λαμβάνοντας υπόψη τα τεχνικά χαρακτηριστικά κάθε τύπου. Επίσης, μετά την ανάγνωση αυτού του άρθρου, θα μπορείτε να επιλέξετε σωστά το βήμα τοποθέτησης και να υπολογίσετε την απαιτούμενη διάμετρο και μήκος του κυκλώματος ενδοδαπέδιας θέρμανσης για ένα συγκεκριμένο δωμάτιο.

Παράμετροι για τον υπολογισμό του θερμικού κυκλώματος

Στο στάδιο του σχεδιασμού, πρέπει να επιλυθεί μια σειρά ζητημάτων που καθορίζουν τα κατασκευαστικά χαρακτηριστικά της ενδοδαπέδιας θέρμανσης και τον τρόπο λειτουργίας – επιλογή του πάχους της τσιμεντοκονίας, της αντλίας και άλλου απαραίτητου εξοπλισμού.

Οι τεχνικές πτυχές της οργάνωσης του κλάδου θέρμανσης εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από τον σκοπό του. Εκτός από τον σκοπό, για τον ακριβή υπολογισμό του μήκους του υδραυλικού κυκλώματος θα χρειαστούν διάφοροι δείκτες: επιφάνεια κάλυψης, πυκνότητα θερμικής ροής, θερμοκρασία του μέσου μεταφοράς θερμότητας, τύπος επικάλυψης δαπέδου.

Επιφάνεια κάλυψης από σωλήνες

Κατά τον προσδιορισμό των διαστάσεων της βάσης για την τοποθέτηση σωλήνων, λαμβάνεται υπόψη ο χώρος που δεν είναι γεμάτος με μεγάλο εξοπλισμό και εντοιχισμένα έπιπλα. Πρέπει να σχεδιαστεί εκ των προτέρων η διάταξη των αντικειμένων στο δωμάτιο.

Εάν το δάπεδο νερού χρησιμοποιείται ως κύρια πηγή θερμότητας, η ισχύς του πρέπει να επαρκεί για την αντιστάθμιση του 100% των θερμικών απωλειών. Εάν το πηνίο είναι συμπλήρωμα στο σύστημα καλοριφέρ, τότε πρέπει να καλύπτει το 30-60% των απωλειών θερμικής ενέργειας του χώρου.

Θερμική ροή και θερμοκρασία του μέσου μεταφοράς θερμότητας

Η πυκνότητα θερμικής ροής – είναι ένας υπολογιστικός δείκτης που χαρακτηρίζει τη βέλτιστη ποσότητα θερμικής ενέργειας για τη θέρμανση ενός δωματίου. Η τιμή εξαρτάται από διάφορους παράγοντες: τη θερμική αγωγιμότητα των τοίχων, των οροφών, την επιφάνεια υαλοπινάκων, την ύπαρξη μόνωσης και την ένταση ανταλλαγής αέρα. Βάσει της θερμικής ροής, καθορίζεται το βήμα τοποθέτησης του βρόχου.

Η μέγιστη θερμοκρασία του θερμαντικού μέσου είναι 60 °C. Ωστόσο, το πάχος της επίστρωσης και η επένδυση δαπέδου μειώνουν τη θερμοκρασία – στην πραγματικότητα, στην επιφάνεια του δαπέδου παρατηρείται περίπου 30-35 °C. Η διαφορά μεταξύ των θερμοκρασιών στην είσοδο και την έξοδο του κυκλώματος δεν πρέπει να υπερβαίνει τους 5 °C.

Τύπος επικάλυψης δαπέδου

Η τελική επένδυση επηρεάζει την αποτελεσματικότητα του συστήματος. Η βέλτιστη θερμική αγωγιμότητα παρουσιάζεται στα πλακάκια και στο πορσελάνινο κεραμικό – η επιφάνεια θερμαίνεται γρήγορα. Καλή απόδοση του υδραυλικού κυκλώματος επιτυγχάνεται με τη χρήση laminate και λινολέουμ χωρίς θερμομονωτική στρώση. Η χαμηλότερη θερμική αγωγιμότητα παρατηρείται στο ξύλινο δάπεδο.

Ο βαθμός μεταφοράς θερμότητας εξαρτάται επίσης από το υλικό της επίστρωσης. Το σύστημα είναι μέγιστα αποτελεσματικό όταν χρησιμοποιείται βαρύ σκυρόδεμα με φυσικό αδρανές υλικό, για παράδειγμα, θαλάσσιο βότσαλο λεπτής κοκκομετρίας.

Το τσιμεντοαμμοκονίαμα παρέχει ένα μέσο επίπεδο μεταφοράς θερμότητας όταν το θερμαντικό μέσο θερμαίνεται έως 45 °C. Η απόδοση του κυκλώματος μειώνεται σημαντικά κατά την τοποθέτηση ημίξηρης επίστρωσης.

Κατά τον υπολογισμό των σωλήνων για θερμαινόμενο δάπεδο, πρέπει να ληφθούν υπόψη τα καθιερωμένα πρότυπα θερμοκρασιακού καθεστώτος της επένδυσης:

• 29 °C – καθιστικό;
• 33 °C – χώροι υψηλής υγρασίας;
• 35 °C – ζώνες διέλευσης και ζώνες ψύχους – τμήματα κατά μήκος των ακραίων τοίχων.

Σημαντική σημασία για τον καθορισμό της πυκνότητας τοποθέτησης του υδραυλικού κυκλώματος διαδραματίζουν τα κλιματικά χαρακτηριστικά της περιοχής. Κατά τον υπολογισμό των θερμικών απωλειών, πρέπει να λαμβάνεται υπόψη η ελάχιστη θερμοκρασία το χειμώνα.

Όπως δείχνει η πρακτική, η προκαταρκτική μόνωση ολόκληρου του σπιτιού θα βοηθήσει στη μείωση του φορτίου. Έχει νόημα να μονώσετε πρώτα το χώρο και στη συνέχεια να προχωρήσετε στον υπολογισμό των θερμικών απωλειών και των παραμέτρων του κυκλώματος σωλήνων.

Αξιολόγηση τεχνικών ιδιοτήτων κατά την επιλογή σωλήνων

Λόγω των μη τυπικών συνθηκών λειτουργίας, στο υλικό και στο μέγεθος του πηνίου του δαπέδου νερού τίθενται υψηλές απαιτήσεις:

• χημική αδράνεια, αντοχή σε διαβρωτικές διεργασίες;
• ύπαρξη απόλυτα λείας εσωτερικής επικάλυψης, που δεν είναι επιρρεπής στο σχηματισμό ασβεστολιθικών αποθέσεων;
• αντοχή – από το εσωτερικό, τα τοιχώματα δέχονται συνεχή πίεση από το θερμαντικό μέσο, ενώ από το εξωτερικό από την επίστρωση· ο σωλήνας πρέπει να αντέχει πίεση έως 10 Bar.

Είναι προτιμότερο ο κλάδος θέρμανσης να έχει μικρό ειδικό βάρος. Η δομή του υδάτινου δαπέδου ασκεί ήδη σημαντική πίεση στην οροφή, και ο βαρύς σωλήνας θα επιδεινώσει την κατάσταση.

Σύμφονα με το ΣΝΙΠ, σε κλειστά συστήματα θέρμανσης απαγορεύεται η χρήση συγκολλημένων σωλήνων ανεξαρτήτως τύπού ραφής: ελικοειδούς ή ευθείας.

Σε αύτές τις απαιτήσεις ανταποκρίνονται σε κάποιο βαθμό τρείς κατηγόριες σωλήνων: διασταυρούμενο πολυαιθυλένιο (PEX), μεταλλοπλαστικό, χαλκός.

Επιλογή #1 – διασταυρωμένο πολυαιθυλένιο (PEX)

Το υλικό έχει μια πλεγματική δομή ευρέων κυψελώ ν μοριά κών δεσμών. Το τροποποιημένο πολ υαιθυλ ένιο διαφέρει από το συμβατικό πολ υαιθυλ ένιο λόγω της ύπαρξης τόσο δ ιαμήκων όσ ο και εγκαρσίων δεσμών. Αυτή η δομή αυξάνει το ειδικό βάρος, τη μηχανική αντίσταση και τη χημική α νθεκτικότητα.

Το υδ άτινο κύκλωμα από σωλήνες PEX έχει μία σειρά πλεονεκτημάτων:

• υψηλή ελαστικότητα, που επιτρέπει την τοποθέτηση σπειροειδούς σωλήνα με μικρή ακτίνα κάμψης;
• ασφάλεια – κατά τη θέρμανση το υλικό δεν απελευθερώνει επιβλαβή συστατικά;
• θερμοα ντοχή: μαλ άκωση – από 150 °C, τήξη – 200 °C, καύση – 400 °C;
• διατηρεί τ ηδομή σε θερμοκρασιακές δ ιακυμάνσεις;
• αν τοχή σε ζημιές – β ιολ ογικ ούς καταστρ οφείς και χημικά α ντιδραστήρια.

Ο σωλήνας διατηρεί τ ην αρχική του ικανότητα ροής – στους τ οίχους δεν εναποτίθεται ίζημα. Η εκτι μ ώ μενη δ ιάρκεια ζωής του κυκλώματος PEX ε ίναι 50 έτη.

Στα μειονεκτήματα του δ ιασταυρούμενου πο λυα ιθυλενίου σ υμπεριλαμβάνονται: η ευαισθησία στο ηλιακό φως, η αρνητική επ ίδραση του οξυγόνου όταν διεισδύει στη δομή, η ανάγκη άκαμπτης στερέωσης της σπείρας κατά την τοποθέτηση.

Δ ιακρίνονται τέσσερις ομάδες προϊόντων:

1. PEX-a – υπεροξειδική δ ιασύνδεση. Επιτυγχάνεται η πιο ισχυρή και ομοιόμορφη δομή με πυκνότητα δεσμών έως 75%.
2. PEX-b – σιλανική δ ιασύνδεση. Στην τεχνολογία χρησιμοποιούνται σιλανίδια – τοξικές ουσίες που δεν επιτρέπονται για οικιακή χρήση. Οι κατασκευαστές προϊόντων υδραυλικών τα αντικαθιστούν με ένα ασφαλές αντιδραστήριο. Επιτρέπεται η εγκατάσταση σωλήνων με πιστοποιητικό υγιεινής. Πυκνότητα δ ιασύνδεσης – 65-70%.
3. PEX-c – μέθοδος ακτινοβολίας. Το πολυα ιθυλένιο υποβάλλεται σε ακτινοβόληση με ροή ακτίνων γάμμα ή ηλεκτρονίων. Ως αποτέλεσμα, οι δεσμοί σ υμπυκνώνονται έως 60%. Μειονεκτήματα του PEX-c: μη ασφαλής εφαρμογή, ανομοιόμορφη δ ιασύνδεση.
4. PEX-d – αζωτοποίηση. Η αντίδραση δημιουργίας δικτύου προχωρά μέσω ριζών αζώτου. Το παραγόμενο υλικό έχει πυκνότητα δ ιασύνδεσης της τάξης 60-70%.

Τα χαρακτηριστικά α ντοχής των σωλήνων PEX εξαρτώνται από τη μέθοδο δ ιασύνδεσης του πο λυα ιθυλενίου.

Εάν έχετε επιλέξει σωλήνες από δ ιασταυρούμενο πο λυα ιθυλένιο, σας σ υνιστούμε να εξοικειωθείτε με τους κανόνες εγκατάστασης του σ υστήματος θερμού δαπέδου από αυτούς.

Επιλογή #2 – μεταλλοπλαστικό

Το μεταλλοπλαστικό είναι ηγέτης στη σωλήνωση για την εγκατάσταση θερμαινόμενων δαπέδων. Δομικά, το υλικό περιλαμβάνει πέντε στρώσεις.

Η εσωτερική επένδυση και το εξωτερικό περίβλημα είναι πολυαιθυλένιο υψηλής πυκνότητας, που δίνει στον σωλήνα την απαραίτητη λείανση και θερμοαντοχή. Το ενδιάμεσο στρώμα είναι ένα αλουμινένιο στρώμα.

Το μέταλλο αυξάνει την αντοχή του αγωγού, μειώνει τον συντελεστή θερμικής διαστολής και λειτουργεί ως αντιδιάχυτος φραγμός – εμποδίζει την είσοδο οξυγόνου στο θερμαντικό μέσο.

Χαρακτηριστικά μεταλλοπλαστικών σωλήνων:

• καλή θερμική αγωγιμότητα;
• ικανότητα διατήρησης της δεδομένης διαμόρφωσης;
• θερμοκρασία λειτουργίας με διατήρηση ιδιοτήτων – 110 °C;
• μικρό ειδικό βάρος;
• αθόρυβη μετακίνηση του θερμαντικού μέσου;
• ασφάλεια χρήσης;
• αντοχή στη διάβρωση;
• διάρκεια λειτουργίας – έως 50 χρόνια.

Το μειονέκτημα των σύνθετων σωλήνων είναι η απαγόρευση κάμψης σε σχέση με τον άξονα. Με επαναλαμβανόμενη συστροφή υπάρχει κίνδυνος ζημίας του αλουμινένου στρώματος. Συστήνουμε να ενημερωθείτε με τη σωστή τεχνολογία εγκατάστασης μεταλλοπλαστικών σωλήνων, πράγμα που θα βοηθήσει να αποφύγετε ζημίες.

Επιλογή #3 – σωλήνες από χαλκό

Βάσει των τεχνικών και λειτουργικών χαρακτηριστικών, ο χαλκός είναι η καλύτερη επιλογή. Ωστόσο, η ζήτησή του περιορίζεται από το υψηλό κόστος.

Σε σύγκριση με τους συνθετικούς αγωγούς, το χάλκινο κύκλωμα υπερέχει σε πολλά σημεία: θερμική αγωγιμότητα, θερμική και φυσική αντοχή, απεριόριστη δυνατότητα κάμψης, απόλυτη αδιαπερατότητα στα αέρια.

Εκτός από το υψηλό κόστος, το χάλκινο σύστημα σωλήνων έχει ένα επιπλέον μειονέκτημα – η δυσκολία εγκατάστασης. Για την κάμψη του κυκλώματος θα χρειαστεί μία πρέσσα ή ένας καμπτήρας σωλήνων.

Επιλογή #4 – πολυπροπυλένιο και ανοξείδωτο χάλυβα

Μερικές φορές, η θερμική γραμμή δημιουργείται από πολυπροπυλενικούς ή ανοξείδωτους κυματοειδείς σωλήνες. Η πρώτη επιλογή είναι προσιτή σε τιμή, αλλά αρκετά άκαμπτη στην κάμψη – ελάχιστη ακτίνα από οκτώ διαμέτρους του προϊόντος.

Αυτό σημαίνει ότι σωλήνες μεγέθους 23 mm θα πρέπει να τοποθετούνται σε απόσταση 368 mm – το αυξημένο βήμα τοποθέτησης δεν εγγυάται ομοιόμορφη θέρμανση.

Οι ανοξείδωτοι σωλήνες διαθέτουν υψηλή θερμική αγωγιμότητα και καλή ευκαμψία. Μειονεκτήματα: μικρή διάρκεια ζωής των ελαστικών στεγανοποιητικών παρεμβυσμάτων, δημιουργία ισχυρής υδραυλικής αντίστασης από την κυμάτωση.

Πιθανοί τρόποι τοποθέτησης του κυκλώματος

Για να προσδιορίσετε την κατανάλωση σωλήνα για την εγκατάσταση ενδοδαπέδιας θέρμανσης, πρέπει να αποφασίσετε σχετικά με τη διάταξη του υδάτινου κυκλώματος. Ο κύριος στόχος του σχεδιασμού της διάταξης είναι η εξασφάλιση ομοιόμορφης θέρμανσης, λαμβάνοντας υπόψη τις ψυχρές και μη θερμαινόμενες ζώνες του χώρου.

Είναι δυνατές οι ακόλουθες επιλογές διάταξης: φίδι, διπλό φίδι και σαλίγκαρος. Κατά την επιλογή της διάταξης, πρέπει να ληφθούν υπόψη οι διαστάσεις, η διαμόρφωση του χώρου και η θέση των εξωτερικών τοίχων.

Μέθοδος #1 – φίδι

Το θερμαντικό μέσο τροφοδοτείται στο σύστημα κατά μήκος του τοίχου, περνά μέσα από το πηνίο και επιστρέφει στον διανεμητικό συλλέκτη. Σε αυτήν την περίπτωση, το μισό δωμάτιο θερμαίνεται με ζεστό νερό και το υπόλοιπο με κρύο.

Με την τοποθέτηση σε φίδι δεν είναι δυνατόν να επιτευχθεί ομοιόμορφη θέρμανση – η διαφορά θερμοκρασίας μπορεί να φτάσει τους 10 °C. Η μέθοδος εφαρμόζεται σε στενούς χώρους.

Η διάταξη γωνιακού φιδιού είναι η βέλτιστη εάν είναι απαραίτητο να μονωθεί στο μέγιστο η ψυχρή ζώνη στον τοίχο του άκρου ή στο χολ

Το διπλό φίδι επιτρέπει μια πιο ήπια μετάβαση θερμοκρασίας. Το ευθύ και το επιστρεφόμενο κύκλωμα περνούν παράλληλα μεταξύ τους.

Μέθοδος #2 – σαλιγκάρι ή σπείρα

Αυτή θεωρείται η βέλτιστη διάταξη, που εξασφαλίζει ομοιόμορφη θέρμανση του δαπέδου. Τα ευθέα και τα επιστρεφόμενα κλαδιά τοποθετούνται εναλλάξ.

Ένα πρόσθετο πλεονέκτημα του «κοχλία» – η εγκατάσταση του κυκλώματος θέρμανσης με ομαλή καμπύλη κάμψης. Αυτή η μέθοδος είναι σχετική όταν εργάζεστε με σωλήνες ανεπαρκούς ευκαμψίας.

Σε μεγάλες επιφάνειες εφαρμόζεται συνδυασμένη διάταξη. Η επιφάνεια χωρίζεται σε τομείς και για κάθε έναν αναπτύσσεται ξεχωριστό κύκλωμα που οδηγείται σε κοινό συλλέκτη. Στο κέντρο του χώρου ο σωλήνας τοποθετείται σε σαλίγκαρο, ενώ κατά μήκος των εξωτερικών τοίχων – σε φίδι.

Στην ιστοσελίδα μας υπάρχει άλλο άρθρο, στο οποίο εξετάσαμε λεπτομερώς τις διατάξεις τοποθέτησης της ενδοδαπέδιας θέρμανσης και δώσαμε συστάσεις για την επιλογή της βέλτιστης επιλογής ανάλογα με τα χαρακτηριστικά του συγκεκριμένου χώρου.

Μεθοδολογία υπολογισμού σωλήνων

Για να μην μπερδευτείτε στους υπολογισμούς, προτείνουμε να χωρίσετε τη λύση του ζητήματος σε διάφορα στάδια. Πρώτα απ' όλα, πρέπει να εκτιμηθούν οι απώλειες θερμότητας του χώρου, να προσδιοριστεί το βήμα τοποθέτησης και στη συνέχεια να υπολογιστεί το μήκος του κυκλώματος θέρμανσης.

Αρχές κατασκευής του σχεδίου

Ξεκινώντας τους υπολογισμούς και τη δημιουργία σκίτσου, πρέπει να εξοικειωθείτε με τους βασικούς κανόνες τοποθέτησης του υδάτινου κυκλώματος:

1. Συνιστάται η τοποθέτηση σωλήνων κατά μήκος του ανοίγματος του παραθύρου – αυτό μειώνει σημαντικά τις απώλειες θερμότητας του κτιρίου.
2. Η συνιστώμενη επιφάνεια κάλυψης από ένα υδάτινο κύκλωμα είναι 20 τετραγωνικά μέτρα. Σε μεγάλους χώρους είναι απαραίτητο να χωριστεί ο χώρος σε ζώνες και για κάθε μία να τοποθετηθεί ξεχωριστό κλαδί θέρμανσης.
3. Η απόσταση από τον τοίχο μέχρι το πρώτο κλαδί είναι 25 εκ. Το επιτρεπόμενο βήμα των σπειρών σωλήνα στο κέντρο του δωματίου είναι έως 30 εκ., στις άκρες και στις ψυχρές ζώνες είναι 10-15 εκ.
4. Ο καθορισμός του μέγιστου μήκους σωλήνα για το σύστημα ενδοδαπέδιας θέρμανσης πρέπει να βασίζεται στη διάμετρο του σπειροειδούς σωλήνα.

Για κύκλωμα διατομής 16 mm επιτρέπεται το πολύ 90 m, ο περιορισμός για σωλήνα διαμέτρου 20 mm είναι 120 m. Η τήρηση των προτύπων εξασφαλίζει κανονική υδραυλική πίεση στο σύστημα.

Στον πίνακα παρουσιάζεται η ενδεικτική κατανάλωση σωλήνα, ανάλογα με το βήμα του βρόχου. Για λήψη ακριβέστερων δεδομένων πρέπει να ληφθεί υπόψη το απόθεμα για τις στροφές και η απόσταση μέχρι τον συλλέκτη.

Βασικός τύπος με επεξηγήσεις

Ο υπολογισμός του μήκους του κυκλώματος ενδοδαπέδιας θέρμανσης γίνεται με τον τύπο:

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

Όπου:

• L – το ζητούμενο μήκος του κυκλώματος θέρμανσης·
• S – η καλυπτόμενη επιφάνεια του δαπέδου·
• n – το βήμα τοποθέτησης·
• 1,1 – ο τυπικός συντελεστής αποθέματος 10% για τις καμπύλες·
• k – η απόσταση του συλλέκτη από το δάπεδο – λαμβάνεται υπόψη η απόσταση έως τη διανομή του κυκλώματος στην προσαγωγή και επιστροφή.

Καθοριστική σημασία έχουν η επιφάνεια κάλυψης και το βήμα των σπειρών.

Για λόγους σαφήνειας, πρέπει να συντάξετε σε χαρτί ένα σχέδιο του δωματίου με ακριβείς διαστάσεις και να σημειώσετε τη διέλευση του υδάτινου κυκλώματος.

Πρέπει να θυμάστε ότι η τοποθέτηση σωλήνων θέρμανσης δεν συνιστάται κάτω από μεγάλες οικιακές συσκευές και εντοιχισμένα έπιπλα. Οι διαστάσεις των αναφερόμενων αντικειμένων πρέπει να αφαιρεθούν από τη συνολική επιφάνεια.

Για να επιλέξετε τη βέλτιστη απόσταση μεταξύ των κλαδιών, πρέπει να κάνετε πιο περίπλοκους μαθηματικούς υπολογισμούς, λαμβάνοντας υπόψη τις απώλειες θερμότητας του δωματίου.

Θερμοτεχνικός υπολογισμός με προσδιορισμό του βήματος του κυκλώματος

Η πυκνότητα τοποθέτησης των σωλήνων επηρεάζει άμεσα την ποσότητα θερμικής ροής που εκπέμπεται από το σύστημα θέρμανσης. Για τον προσδιορισμό του απαιτούμενου φορτίου, πρέπει να υπολογιστούν οι απώλειες θερμότητας τον χειμώνα.

Οι θερμικές απώλειες μέσω των δομικών στοιχείων του κτιρίου και του αερισμού πρέπει να αντισταθμίζονται πλήρως από τη θερμική ενέργεια που παράγεται από το υδάτινο κύκλωμα.

Η ισχύς του συστήματος θέρμανσης καθορίζεται από τον τύπο:

M=1,2*Q,

Όπου:

• М – η απόδοση του κυκλώματος·
• Q – οι συνολικές απώλειες θερμότητας του δωματίου.

Η τιμή Q μπορεί να αναλυθεί σε συνιστώσες: η κατανάλωση ενέργειας μέσω των δομικών στοιχείων και οι απώλειες λόγω της λειτουργίας του συστήματος εξαερισμού. Ας δούμε πώς να υπολογίσουμε κάθε δείκτη.

Απώλειες θερμότητας μέσω στοιχείων του κτιρίου

Είναι απαραίτητο να προσδιορίσετε την κατανάλωση θερμικής ενέργειας για όλες τις δομικές κατασκευές: τοίχους, οροφή, παράθυρα, πόρτες κ.λπ. Ο τύπος υπολογισμού:

Q1=(S/R)*Δt,

Όπου:

• S – εμβαδόν του στοιχείου;
• R – θερμική αντίσταση;
• Δt – διαφορά μεταξύ της θερμοκρασίας εντός του χώρου και εξωτερικά.

Κατά τον προσδιορισμό του Δt χρησιμοποιείται η τιμή για την πιο ψυχρή περίοδο του έτους.

Η θερμική αντίσταση υπολογίζεται ως εξής:

R=A/Kt,

Όπου:

• A – πάχος του στρώματος, m;
• Kt – συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας, W/(m·K).

Για συνδυασμένα στοιχεία της κατασκευής, πρέπει να αθροίσετε την αντίσταση όλων των στρωμάτων.

Ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας των δομικών υλικών και των μονωτικών μπορείτε να τον λάβετε από ένα εγχειρίδιο αναφοράς ή να τον δείτε στη συνοδευτική τεκμηρίωση του συγκεκριμένου προϊόντος.

Περισσότερες τιμές του συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας για τα πιο δημοφιλή δομικά υλικά παραθέτουμε στον πίνακα που περιέχεται στο επόμενο άρθρο.

Απώλειες θερμότητας λόγω αερισμού

Για τον υπολογισμό της τιμής χρησιμοποιείται ο τύπος:

Q2=(V*K/3600)*C*P*Δt,

Όπου:

• V – όγκος του χώρου, m³;
• K – συντελεστής εναλλαγής αέρα;
• C – ειδική θερμοχωρητικότητα του αέρα, J/(kg·K);
• P – πυκνότητα του αέρα σε κανονική θερμοκρασία δωματίου – 20 °C.

Ο συντελεστής εναλλαγής αέρα των περισσότερων χώρων είναι ίσος με ένα. Εξαίρεση αποτελούν τα σπίτια με εσωτερική στεγανοποίηση υδρατμών – για τη διατήρηση ενός φυσιολογικού μικροκλίματος, ο αέρας πρέπει να ανανεώνεται δύο φορές την ώρα.

Η ειδική θερμοχωρητικότητα είναι μια σταθερή τιμή αναφοράς. Σε τυπική θερμοκρασία χωρίς πίεση, η τιμή είναι 1005 J/(kg·K).

Στον πίνακα παρατίθεται η εξάρτηση της πυκνότητας του αέρα από την περιβαλλοντική θερμοκρασία υπό ατμοσφαιρική πίεση – 1,0132 bar (1 Atm).

Συνολικές απώλειες θερμότητας

Η συνολική ποσότητα απωλειών θερμότητας του χώρου θα είναι: Q=Q1*1,1+Q2. Ο συντελεστής 1,1 αντιπροσωπεύει αύξηση των ενεργειακών δαπανών κατά 10% λόγω διείσδυσης αέρα μέσω χαραμάδων και ατελειών των δομικών κατασκευών.

Πολλαπλασιάζοντας την ληφθείσα τιμή επί 1,2, θα λάβετε την απαιτούμενη ισχύ του θερμαινόμενου δαπέδου για την αντιστάθμιση των απωλειών θερμότητας. Χρησιμοποιώντας το γράφημα της εξάρτησης της θερμικής ροής από τη θερμοκρασία του θερμαντικού μέσου, μπορείτε να προσδιορίσετε την κατάλληλη απόσταση και διάμετρο του σωλήνα.

Η κάθετη κλίμακα αντιστοιχεί στη μέση θερμοκρασία του υδραυλικού κυκλώματος, η οριζόντια στην απόδοση θερμικής ενέργειας του συστήματος θέρμανσης ανά τετραγωνικό μέτρο.

Τα δεδομένα ισχύουν για θερμαινόμενα δάπεδα με τσιμεντοκονία άμμου-τσιμέντου πάχους 7 mm, με υλικό επικάλυψης κεραμικά πλακίδια. Για άλλες συνθήκες, απαιτείται διόρθωση των τιμών λαμβάνοντας υπόψη τη θερμική αγωγιμότητα της τελικής επιστρώσεως.

Παράδειγμα, κατά την τοποθέτηση μοκέτας, η θερμοκρασία του θερμαντικού μέσου θα πρέπει να αυξηθεί κατά 4-5 °C. Κάθε επιπλέον εκατοστό της τσιμεντοκονίας μειώνει την απόδοση θερμότητας κατά 5-8%.

Τελική επιλογή μήκους κυκλώματος

Γνωρίζοντας το βήμα τοποθέτησης των σπειρών και την καλυπτόμενη επιφάνεια, είναι εύκολο να προσδιοριστεί η κατανάλωση σωλήνων. Εάν η προκύπτουσα τιμή είναι μεγαλύτερη από την επιτρεπόμενη, τότε πρέπει να διαμορφωθούν πολλαπλά κυκλώματα.

Είναι βέλτιστο εάν οι βρόχοι έχουν το ίδιο μήκος – δεν χρειάζεται να ρυθμίσετε ή να εξισορροπήσετε τίποτα. Ωστόσο, στην πράξη, συχνά προκύπτει η ανάγκη διαχωρισμού της κεντρικής θέρμανσης σε διαφορετικά τμήματα.

Η διακύμανση των μηκών των κυκλωμάτων πρέπει να παραμένει εντός 30-40%. Ανάλογα με τη χρήση και το σχήμα του χώρου, μπορείτε να «παίξετε» με το βήμα του βρόχου και τις διαμέτρους των σωλήνων.

Συγκεκριμένο παράδειγμα υπολογισμού του κλάδου θέρμανσης

Ας υποθέσουμε ότι απαιτείται ο προσδιορισμός των παραμέτρων ενός θερμικού κυκλώματος για ένα σπίτι εμβαδού 60 τετραγωνικών μέτρων.

Για τον υπολογισμό θα χρειαστούν τα ακόλουθα δεδομένα και χαρακτηριστικά:

• διαστάσεις χώρου: ύψος – 2,7 m, μήκος και πλάτος – 10 και 6 m αντίστοιχα;
• στο σπίτι υπάρχουν 5 μεταλλικά-πλαστικά παράθυρα των 2 m² το καθένα;
• εξωτερικοί τοίχοι – αεριωμένο σκυρόδεμα, πάχος – 50 cm, Kt=0,20 W/mK;
• πρόσθετη μόνωση τοίχων – διογκωμένη πολυστερίνη 5 cm, Kt=0,041 W/mK;
• υλικό οροφής – πλάκα οπλισμένου σκυροδέματος, πάχος – 20 cm, Kt=1,69 W/mK;
• μόνωση σοφίτας – πλάκες διογκωμένης πολυστερίνης πάχους 5 cm;
• διαστάσεις εξώπορτας – 0,9*2,05 m, θερμομόνωση – πολυουρεθάνη, στρώση – 10 cm, Kt=0,035 W/mK.

Στη συνέχεια, θα εξετάσουμε ένα βήμα-προς-βήμα παράδειγμα εκτέλεσης του υπολογισμού.

Βήμα 1 — υπολογισμός απωλειών θερμότητας μέσω δομικών στοιχείων

Θερμική αντίσταση υλικών τοίχου:

• αεριωμένο σκυρόδεμα: R1=0,5/0,20=2,5 m²*K/W;
• διογκωμένη πολυστερίνη: R2=0,05/0,041=1,22 m²*K/W.

Η συνολική θερμική αντίσταση του τοίχου είναι: 2,5+1,22=3,57 m²*K/W. Η μέση θερμοκρασία στο σπίτι λαμβάνεται ως +23 °C, η ελάχιστη εξωτερική 25 °C με αρνητικό πρόσημο. Η διαφορά είναι 48 °C.

Υπολογισμός συνολικής επιφάνειας τοίχου: S1=2,7*10*2+2,7*6*2=86,4 m². Από την τιμή που προκύπτει πρέπει να αφαιρεθεί το εμβαδόν των παραθύρων και της πόρτας: S2=86,4-10-1,85=74,55 m².

Αντικαθιστώντας τις τιμές στον τύπο, λαμβάνουμε θερμικές απώλειες τοίχου: Qc=74,55/3,57*48=1002 W

Κατ' αναλογία υπολογίζονται οι θερμικές απώλειες μέσω των παραθύρων, της πόρτας και της οροφής. Για την εκτίμηση των ενεργειακών απωλειών μέσω της σοφίτας, λαμβάνεται υπόψη η θερμική αγωγιμότητα του υλικού της οροφής και της μόνωσης.

Η συνολική θερμική αντίσταση της οροφής είναι: 0,2/1,69+0,05/0,041=0,118+1,22=1,338 m²*K/W. Οι θερμικές απώλειες θα είναι: Qp=60/1,338*48=2152 W.

Για να υπολογιστεί η απώλεια θερμότητας μέσω των παραθύρων, πρέπει να προσδιοριστεί η σταθμισμένη μέση τιμή θερμικής αντίστασης των υλικών: του διπλού τζαμιού – 0,5 και του προφίλ – 0,56 m²*K/W αντίστοιχα.

Ro=0,56*0,1+0,5*0,9=0,56 τ.μ.*K/W. Εδώ 0,1 και 0,9 είναι το ποσοστό κάθε υλικού στην κατασκευή του παραθύρου.

Απώλειες θερμότητας παραθύρου: Qo=10/0,56*48=857 W.

Λαμβάνοντας υπόψη τη θερμομόνωση της πόρτας, η θερμική της αντίσταση θα είναι: Rδ=0,1/0,035=2,86 τ.μ.*K/W. Qδ=(0,9*2,05)/2,86*48=31 W.

Συνολικά, οι απώλειες θερμότητας μέσω των στοιχείων περιβλήματος είναι: 1002+2152+857+31=4042 W. Το αποτέλεσμα πρέπει να αυξηθεί κατά 10%: 4042*1,1=4446 W.

Βήμα 2 — θερμότητα για θέρμανση + συνολικές απώλειες θερμότητας

Αρχικά, υπολογίζουμε την κατανάλωση θερμότητας για τη θέρμανση του εισερχόμενου αέρα. Όγκος δωματίου: 2,7*10*6=162 κ.μ. Αντίστοιχα, οι απώλειες θερμότητας αερισμού θα είναι: (162*1/3600)*1005*1,19*48=2583 W.

Σύμφωνα με αυτές τις παραμέτρους του δωματίου, οι συνολικές θερμικές απώλειες θα είναι: Q=4446+2583=7029 W.

Βήμα 3 — απαιτούμενη ισχύς θερμικού κυκλώματος

Υπολογίζουμε τη βέλτιστη ισχύ του κυκλώματος που απαιτείται για την αντιστάθμιση των απωλειών θερμότητας: N=1.2*7029=8435 W.

Στη συνέχεια: q=N/S=8435/60=141 W/τ.μ.

Με βάση την απαιτούμενη απόδοση του συστήματος θέρμανσης και την ενεργή επιφάνεια του δωματίου, μπορεί να καθοριστεί η πυκνότητα ροής θερμότητας ανά 1 τ.μ.

Βήμα 4 — προσδιορισμός βήματος τοποθέτησης και μήκους κυκλώματος

Συγκρίνουμε την τιμή που προκύπτει με το γράφημα εξάρτησης. Εάν η θερμοκρασία του θερμαντικού μέσου στο σύστημα είναι 40 °C, τότε είναι κατάλληλο ένα κύκλωμα με παραμέτρους: απόσταση – 100 mm, διάμετρος – 20 mm.

Εάν στο δίκτυο κυκλοφορεί νερό που έχει θερμανθεί στους 50 °C, τότε το διάστημα μεταξύ των κλάδων μπορεί να αυξηθεί έως 15 cm και να χρησιμοποιηθεί σωλήνας διατομής 16 mm.

Υπολογίζουμε το μήκος του κυκλώματος: L=60/0,15*1,1=440 m.

Ξεχωριστά, πρέπει να ληφθεί υπόψη η απόσταση από τους συλλέκτες έως το θερμικό σύστημα.

Όπως φαίνεται από τους υπολογισμούς, για την εγκατάσταση ενός υδραυλικού δαπέδου θα χρειαστεί να γίνουν τουλάχιστον τέσσερις βρόχοι θέρμανσης. Σχετικά με το πώς να τοποθετήσετε και να στερεώσετε σωστά τους σωλήνες, καθώς και άλλα μυστικά εγκατάστασης, τα εξετάσαμε εδώ.

Συμπεράσματα και χρήσιμο βίντεο για το θέμα

Οι επεξηγηματικές βιντεοανασκοπήσεις θα βοηθήσουν στον προκαταρκτικό υπολογισμό του μήκους και της απόστασης του θερμικού κυκλώματος.

Επιλογή της πιο αποτελεσματικής απόστασης μεταξύ των κλάδων του συστήματος θέρμανσης δαπέδου:

Οδηγός για το πώς να μάθετε το μήκος του βρόχου ενός λειτουργικού θερμού δαπέδου:

Η μεθοδολογία υπολογισμού δεν μπορεί να χαρακτηριστεί απλή. Ταυτόχρονα, πρέπει να ληφθούν υπόψη πολλοί παράγοντες που επηρεάζουν τις παραμέτρους του κυκλώματος. Εάν το υδραυλικό δάπεδο πρόκειται να χρησιμοποιηθεί ως η μοναδική πηγή θερμότητας, τότε αυτή η εργασία είναι καλύτερα να ανατεθεί σε επαγγελματίες – τα λάθη στο στάδιο του σχεδιασμού μπορεί να αποβούν δαπανηρά.

Υπολογίζετε μόνοι σας το απαιτούμενο μήκος σωλήνων για το θερμό δάπεδο και τη βέλτιστη διάμετρό τους; Μήπως έχετε απορίες που δεν θίξαμε σε αυτό το υλικό; Ρωτήστε τους ειδικούς μας στο τμήμα σχολίων.

Εάν ειδικεύεστε στον υπολογισμό σωλήνων για την εγκατάσταση υδραυλικού θερμού δαπέδου και έχετε κάτι να προσθέσετε στο υλικό που παρουσιάστηκε παραπάνω, γράψτε, παρακαλώ, τα σχόλιά σας παρακάτω κάτω από το άρθρο.