Cálculo do calor do piso quente para otimizar a operação do sistema de aquecimento

Nomeação e cálculo de aquecimento radiante

O circuito de aquecimento de baixa pressão pode otimizar o aquecimento do radiador ou fornecer aquecimento equivalente para a casa e reduzir os custos de energia.

O elemento de aquecimento e o líquido de arrefecimento são características de design que distinguem entre água e piso radiante elétrico. Pode calcular a potência de um aquecimento eléctrico de piso através de calculadoras online publicadas em serviços especializados na Internet. Neste artigo, examinaremos mais de perto a finalidade e o cálculo da potência dos pisos aquecidos a água.

Tabela 1. Potência específica recomendada de aquecimento de piso de água por unidade de área:

Características de design de um edifício residencial		Potência de aquecimento por piso radiante, W / m2 (mínimo máximo)
Aquecimento adicional (conforto)
Ano de construção do edifício - até 1996, região climática - parte europeia da Rússia		80/120
Ano de construção do edifício - após 1996 (isolamento externo melhorado, isolamento do subsolo e do telhado, janelas com vidros duplos), região climática - a parte europeia da Rússia		50/80
Em quartos com piso de madeira (piso e contrapiso)		80/80
Loggias (varandas), equipadas com vidros duplos e isolamento		140/180
Aquecimento principal da casa
Cozinhas, salas de estar no primeiro e segundo andar (pelo menos 3/4 da área aquecida)		150/∞

Calor Q (W), que produz 1 metro quadrado de circuito de água de baixa pressão, é o fluxo total de energia radiante (≈ 4,9 W / m²) e convectiva (≈ 6,1 W / m²):

Q =

[α_eu× (t_gênero - t_{Está bem}) + α_para× (t_gênero - t_ar)] × S, (W), onde

α_eu e α_para - fluxos de energia radiante e convectiva, W / m²;

t_gênero - temperatura do revestimento do piso, ° C;

t_{Está bem} - temperatura das paredes e do teto, ° C;

t_ar - temperatura ambiente, ° C;

S - área útil do contorno, m2.

Explicação dos esquemas 1 e 2 para calcular um piso quente:

1 - laje de piso; 2 - isolação (poliestireno expandido); 3 - betonilha (mistura seca pronta ou argamassa cimento-areia); 4 - tubo; 5 - fita de compensação autoadesiva; 6 - gaiola ou malha de reforço (fixação); 7 - piso laminado ou camada adesiva para ladrilhos; 8 - acabamento do revestimento do piso; 9 - impermeabilização; 10 - parede.

a - passo do tubo (0,15 ÷ 0,3 m); b - distância da parede de apoio (0,3 m); c - espessura do isolamento (0,02 ÷ 0,1 m); f - espessura da malha de reforço (0,04 ÷ 0,1m); d - espessura total da mesa (0,03 ÷ 0,07 m); r, Dy - espessura da parede e diâmetro interno do tubo; g - espessura da betonilha acima do tubo (0,3 m); k é a espessura do substrato ou camada de adesivo para azulejos (0,005 ± 0,01 m); h é a espessura do revestimento do piso (0,015 ÷ 0,025 m).

O cálculo do aquecimento radiante determina o consumo de calor de um edifício residencial de acordo com os documentos regulamentares sobre proteção térmica de edifícios e engenharia térmica de construção:

Q = (α_eu + α_para) × S × (t_gênero - t_ar), (W);

t_gênero = Q / [(α_eu + α_para) × S] + t_ar, (° C);

em S = 1m², t_gênero = Q / (α_eu + α_para) + t_ar, (° C).

Quando a temperatura ambiente é aquecida em 1 grau, o calor da superfície do piso é transferido para o ar:

∆t = t_gênero - t_ar = 1 ° C;

Q = (α_eu + α_para) × S × ∆t = (4,9 + 6,1) × 1 × 1 = 11 (W).

As condições ideais em que a transferência de calor do circuito de água em um metro quadrado de piso aquecido para aquecer o ar na sala em 1 ° C é de 11 W / m². Quanto mais alta a temperatura da sala, mais rápido ela se aquecerá e menor será o consumo de energia do transportador de calor. O sistema de piso radiante é preferível para aquecer casas residenciais isoladas com residência permanente. A perda de calor média permitida é de 65 W / m².

Para calcular a transferência de calor de um piso quente, existem programas especiais que podem ser encontrados nos recursos da rede. Para esclarecer a questão, sugerimos que se familiarize com o vídeo "Cálculo da transferência de calor sob o piso radiante".

Temperatura do portador de calor

A temperatura do meio de aquecimento no circuito depende da carga térmica, do passo de aplicação, do diâmetro do tubo, da espessura da betonilha e do material do revestimento do piso. Os valores mínimos de temperatura no circuito são considerados para placas de parquete e pequenos produtos de madeira. Ladrilhos, metlakhskaya, ladrilhos de cerâmica, grés porcelânico, mármore podem suportar a temperatura máxima permitida do transportador de calor (55 ° C). Os esquemas de aquecimento de baixa pressão que são usados ​​na prática têm uma faixa de operação de 45/35 ° C.

Os padrões sanitários definem um limite de temperatura confortável (26 ° C) e permissível para um pé humano:

• 28 ° C nas salas de residência permanente;
• 35 ° C ao longo do perímetro das paredes de suporte de um edifício residencial;
• 33 ° C para cozinhas, banheiros e salas sanitárias.

Bases de aquecimento por piso radiante

O tipo de sobreposição afeta os materiais e a escolha das espessuras da camada acima e abaixo do tubo. O aquecimento por piso radiante baseia-se em betonilhas de cimento e sistemas de pavimentação em poliestireno ou placas de madeira intertubulares. O perfil de alumínio nos módulos da estante serve como isolamento da madeira do contato direto com o elemento de aquecimento e para a fixação de tubos.

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Tubulação de circuito em concreto lajes de piso organizar uma mesa de concreto no corpo. O volume de material e cálculos de instalação de pisos quentes são determinados após a marcação preliminar da superfície (hidráulica ou nível de laser) O plano de layout é realizado em papel (escala 1:50). A precisão com que o cálculo é realizado determina o consumo de material e a velocidade de trabalho.

A superfície limpa e tratada com primer polimérico é previamente nivelada, é feita a impermeabilização dos solos e primeiros pisos. As paredes são coladas em todo o perímetro com uma fita amortecedora a uma altura que passa por baixo da betonilha (com uma pequena margem). O material de isolamento térmico com uma base de folha protege o fluxo de calor específico para cima em uma determinada direção. A perda de calor através da folha não excede 5%.

O reforço é colocado no topo do isolamento, a moldura confere rigidez à betonilha e permite obter a correta fixação do degrau. O contorno do tubo é traçado, fixado, o contorno é testado sob pressão e preenchido com uma solução de contrapiso.

Os sistemas modulares leves são usados ​​para estruturas de madeira (pisos ou toras) que não têm a capacidade de suportar altas cargas estáticas.

Cálculos de tubos para um piso aquecido a água (comprimento, diâmetro, passo e métodos de assentamento e tubos)

O comprimento limitado do circuito de aquecimento de baixa pressão deve-se ao efeito “malha fechada”, em que a perda de pressão ultrapassa 20 kPa (0,2 bar). Um aumento na potência da bomba, neste caso não uma saída - a resistência aumentará em proporção ao aumento na pressão.

O comprimento estimado dos tubos para um piso quente é determinado pela fórmula:

L = (S / a × 1,1) + 2c, (m), onde

L - comprimento do contorno, m;

S - área, contorno, m²;

a - passo de assentamento, m;

1.1 - aumentando o tamanho do degrau de dobra (margem);

2c - o comprimento dos tubos de alimentação do coletor ao circuito, m.

Importante! A área utilizável da sala leva em consideração a área do contorno com a adição de metade do passo do tubo.

O circuito de aquecimento é colocado a uma distância de 0,3 m das paredes. Leve em consideração a área aberta do piso, que transmite um fluxo uniforme de radiação. Os especialistas não recomendam a instalação do circuito de aquecimento nos locais de colocação dos móveis. O carregamento estático prolongado pode deformar os tubos.

Com uma grande área da sala, o circuito de aquecimento é dividido em setores. As regras básicas de zoneamento são a relação de aspecto 1/2, aquecendo a área de um setor no máximo 30 m² e mantendo o mesmo comprimento e diâmetro para as correntes do mesmo coletor.

Mesa 2. A proporção dos comprimentos e diâmetros dos tubos do circuito:

Diâmetro, mm	Material de tubo	Comprimento de loop recomendado, m
16	metal-plástico	80 ÷ 100
18	polietileno reticulado	80 ÷ 120
20	metal-plástico	120 ÷ 150

 

O diâmetro e o passo do layout do tubo dependem da carga de calor, finalidade, tamanho e geometria da sala. A zona de distribuição de calor é proporcional ao raio do tubo. O tubo aquece uma seção do chão em cada lado do centro do tubo. Espaçamento balanceado do tubo: Dy 16 mm - 0,16 m; 20 mm - 0,2 m; 26 mm - 0,26 m; 32 mm - 0,32 m.

Os dados do passaporte dos produtos indicam a vazão máxima dos tubos, com base na qual é calculada a variação linear da pressão. O valor ideal da velocidade do refrigerante nos tubos aquecimento de água 0,15 ÷ 1 m / s.

Tabela 3. Dependência do degrau da área e carga do setor:

Diâmetro, mm	Distância ao longo dos eixos (espaçamento do tubo), m	Carga ideal, W / m2	Área útil total (ou dividida em seções) das instalações, m2
16	0,15	80 ÷ 180	12
20	0,20	50 ÷ 80	16
26	0,25		20
32	0,30	menos de 50	24

 

Opções de instalação de tubos: simples, canto ou duplo laço (cobras), espirais (caracóis). Para corredores estreitos e salas de forma irregular, a postura de cobra é usada. Grandes áreas são divididas em setores. A colocação combinada é permitida: na zona da borda, o tubo é disposto com uma cobra, na parte principal - com um caracol.

Em torno do perímetro, mais perto da parede externa e perto das aberturas das janelas, a alimentação do contorno passa. O espaçamento de colocação nas zonas de borda pode ser menor do que a distância entre tubos na parte central da sala. A conexão dos reforços da zona de borda é necessária para aumentar a potência do fluxo de calor.

Importante! Uma curvatura de 90 ° dos tubos em um esquema espiral para conectar um piso aquecido a água reduz menos a resistência hidráulica, em comparação com a colocação em laços (cobra).

Nos cálculos de tubos para piso aquecido a água, são usados ​​diâmetros de 16, 20, 26, 32 mm.

Para sistemas de pisos de água quente, são utilizados tubos corrugados, de aço inoxidável, cobre, metal-plástico e polietileno reticulado. A ondulação do tubo para aquecimento de piso tornou-se relativamente recente a fim de facilitar a instalação da estrutura e reduzir o custo de torneamento de aumentos de comprimento.

A tubulação de polipropileno tem um grande raio de curvatura, por isso raramente é usada em sistemas de aquecimento por piso radiante.

Revestimentos de piso

Tipos de pisos de acabamento para pisos quentes: superfície de enchimento, linóleo, laminado ou parquet, ladrilhos, ladrilhos de cerâmica e metlakh, mármore, granito, basalto e grés porcelânico.

A humidade constante da divisão é contra-indicada para pavimentos de madeira, pelo que não é utilizada em casas de banho com pavimento quente.

Tabela 4. Condutividade térmica de revestimentos para pisos:

Tipo de material	Espessura da camada δ, m	Densidade γ, kg / m³	Coeficiente de condutividade térmica λ, W / (m ° ∁)
Linóleo isolado	0,007	1600	0,29
As telhas são ladrilhadas, metlakh, cerâmicas	0,015	1800 ÷ 2400	1,05
Laminado	0,008	850	0,1
Tábua de parquet	0,015 ÷ 0,025	680	0,15
Isolamento (ursa)	0,18	200	0,041
Betonilha de cimento e areia	0,02	1800	0,76
Laje de concreto armado	0,2	2500	1,92

 

Equipamento de bombeamento para cálculos de aquecimento por piso radiante

A redução da temperatura do refrigerante permite que você obtenha uma operação eficiente das bombas de circulação.

O circuito do piso radiante é horizontal e cobre uma grande área. A força que a bomba circulante transmite ao fluxo é gasta na superação das resistências lineares e locais. O cálculo da bomba para o piso radiante depende do diâmetro, da rugosidade da tubagem, dos acessórios e do comprimento do circuito.

O principal parâmetro de cálculo é o desempenho da bomba no circuito de baixa pressão:

H = (P × L + ΣK) / 1000, (m), onde

H é a altura da bomba de circulação, m;

P - perda hidráulica por metro corrido de comprimento (dados do passaporte do fabricante), pascal / metro;

L é o comprimento máximo dos tubos no circuito, m;

K é o fator de potência para resistências locais.

K = K1 + K2 + K3Onde

K1 - resistência em adaptadores e tees, conexões (1,2);

K2 é a resistência nas válvulas (1,2);

K3 - resistência na unidade misturadora do sistema de aquecimento (1.3).

O grau de desempenho possuído pela bomba de circulação é determinado pela fórmula:

G = Q / (1,16 × ∆t), (m³ / hora), onde

Q é a carga de calor do circuito de aquecimento (W);

1,16 - capacidade calorífica específica da água (Wh / kgC);

∆t - remoção de calor no sistema (para circuitos de baixa pressão 5 ÷ 10 ° С).

Tabela 5. Dependência da potência da unidade na área das instalações aquecidas (para cálculo hidráulico do piso quente):

Área útil, m2		Capacidade da bomba de circulação para piso radiante, m³ / h
80 ÷ 120		1,5
120 ÷ 160		2,0
160 ÷ 200		2,5
200 ÷ 240		3,0
240 ÷ 280		4,0

 

Conselho útil! A potência da unidade consiste na soma dos custos de todos os circuitos. Em caso de clima frio anormal, é necessário fornecer uma reserva de capacidade da bomba de 15 ÷ 20%.

Cálculo do custo do aquecimento por piso radiante

Aquecedor de água à Gas e um circuito hidráulico de piso conecta o manifold. Um fluxo uniforme do transportador de calor é fornecido por regulação automática, usando válvulas de balanceamento e termostáticas. A válvula de retenção protege a unidade de mistura da bomba.

Tabela 6. Elementos de um conjunto completo de piso radiante:

Nome do item	Tamanho e unidade	Preço unitário (RUB)
Impermeabilização	rolo (1,5 × 50 m)	de 2000
Fita mais úmida	25 m	de 500
Isolamento térmico de blindagem (poliestireno expandido)	1100 × 800 × 38 mm	769
Trompete	16 ÷ 20 mm	50 ÷ 80
Mesa de concreto: cimento misturas secas	50 Kg 25 Kg	125 200
Grupo coletor montado	2 saídas	4600
Bomba e unidade de mistura: cabeça termostática, válvulas de balanceamento e termostáticas, bomba de circulação	conjunto	de 20.000

 

O custo total do piso radiante é determinado pela área da divisão, equipamento, qualidade do material e método de trabalho. A formação de lotes de um piso quente fornece compatibilidade de elementos e aquecimento efetivo em faixas de temperatura. O equipamento da fábrica reduz o custo dos materiais em 1,5-2 vezes.

O dono da casa pode fazer um cálculo de pisos aquecidos a água, montar o sistema com as próprias mãos, se tiver conhecimento suficiente em engenharia térmica, hidráulica, ciência dos materiais e experiência na execução de trabalhos de canalização. A massa de exemplos positivos da vida é inspiradora. No entanto, todos devem levar "sua própria pasta", sua própria casa não é um trampolim para experimentos.