Hogyan végezze el a padlófűtés számítását egy vizes rendszer példáján?

A padlófűtés hatékonyságát számos tényező befolyásolja. Ezek figyelembevétele nélkül, még akkor is, ha a rendszer megfelelően van telepítve és a legmodernebb anyagokat használták, a tényleges hőhatékonyság nem fogja igazolni az elvárásokat.

Emiatt a szerelési munkákat mindenképpen meg kell előznie egy jól megtervezett padlófűtés-számításnak, és csak akkor garantálható a jó eredmény.

A fűtési rendszer projektjének kidolgozása nem olcsó, ezért sok házilag barkácsoló saját maga végzi el a számításokat. Ismerje el, a padlófűtés kialakításának költségcsökkentési ötlete nagyon csábítónak tűnik.

Mi segítünk Önnek a projekt létrehozásában, hogy milyen szempontokat vegyen figyelembe a fűtési rendszer paramétereinek kiválasztásakor, és lépésről lépésre ismertetjük a számítási módszertant. A szemléltetés kedvéért készítettünk egy példát a padlófűtés kiszámítására.

A számítás kiindulási adatai

A projekt- és szerelési munkák kezdetben helyesen megtervezett menete megóvja Önt a későbbi váratlan és kellemetlen problémáktól.

A padlófűtés számításánál a következő adatokból kell kiindulni:

• a falak anyaga és szerkezeti jellemzői;
• a helyiség alaprajzi méretei;
• a végleges burkolat típusa;
• az ajtók, ablakok szerkezete és elhelyezése;
• a szerkezeti elemek elhelyezkedése az alaprajzon.

A szakszerű tervezéshez feltétlenül figyelembe kell venni a beállított hőmérsékleti rendszert és annak szabályozási lehetőségét.

A hozzávetőleges számításnál azt feltételezzük, hogy 1 m² fűtési rendszernek 1 kW hőveszteséget kell pótolnia. Ha a vizes fűtőkört a főrendszer kiegészítéseként használják, akkor csak a hőveszteség egy részét kell fedeznie.

Vannak ajánlások a padló hőmérsékletére vonatkozóan, amelyek biztosítják a kényelmes tartózkodást a különböző rendeltetésű helyiségekben:

• 29°C – lakóterület;
• 33°C – fürdőszoba, medencés helyiségek és más magas páratartalmú terek;
• 35°C – hideg zónák (bejárati ajtóknál, külső falaknál stb.).

Ezen értékek túllépése a rendszer és a végleges burkolat túlmelegedését vonja maga után, ami az anyag későbbi elkerülhetetlen károsodásához vezet.

Az előzetes számítások elvégzése után kiválasztható a személyes érzeteknek megfelelő hőhordozó hőmérséklet, meghatározható a fűtőkör terhelése, és beszerezhető az a szivattyúberendezés, amely kifogástalanul megbirkózik a hőhordozó mozgásának ösztönzésével. Ezt a hőhordozó áramlási sebességére vonatkozóan 20%-os ráhagyással választják ki.

A 7 cm-nél vastagabb esztrich felmelegítése sok időt vesz igénybe. Ezért a vízfűtésű rendszerek kialakításánál igyekeznek nem túllépni ezt a határt. A vízfűtésű padlókhoz legalkalmasabb burkolatnak a padlókerámia számít, a parketta alá rendkívül alacsony hővezető képessége miatt nem telepítenek padlófűtést.

A tervezés szakaszában el kell dönteni, hogy a padlófűtés a hőellátás fő forrása lesz-e, vagy csak a radiátoros fűtési ág kiegészítéseként használják. Ettől függ, hogy mekkora hőenergia-veszteséget kell kompenzálnia. Ez az arány 30% és 60% között változhat.

A vízfűtésű padló felmelegedési ideje az esztrichbe épített elemek vastagságától függ. A víz mint hőhordozó nagyon hatékony, de maga a rendszer bonyolult beépíteni.

A padlófűtés paramétereinek meghatározása

A számítás célja a hőterhelés nagyságának meghatározása. Ennek a számításnak az eredménye befolyásolja a későbbi lépéseket. A hőterhelésre hatással van az adott régió téli átlaghőmérséklete, a helyiségek várható belső hőmérséklete, valamint a mennyezet, a falak, az ablakok és az ajtók hőátbocsátási tényezője.

A hőveszteség oka a rosszul szigetelt falak, ablakok és ajtók. A hő legnagyobb százaléka a szellőzőrendszeren és a tetőn keresztül távozik (+)

A számítások végeredménye a padlófűtés beépítése előtt függ a további fűtőberendezések jelenlététől, beleértve a házban lakó emberek és háziállatok hőleadását is. A számításban feltétlenül figyelembe kell venni a beszivárgás jelenlétét.

Az egyik fontos paraméter a szobák elrendezése, ezért szükség lesz a ház alaprajzára és a megfelelő metszetekre.

A hőveszteség számításának módszertana

Ha meghatározza ezt a paramétert, megtudhatja, mennyi hőt kell termelnie a padlónak a szobában tartózkodó emberek komfortérzetéhez, és ki tudja választani a kazánt, a szivattyút és a padlót a teljesítmény alapján. Más szóval: a fűtő körök által leadott hőnek kompenzálnia kell az épület hőveszteségét.

A két paraméter közötti kapcsolatot a következő képlet fejezi ki:

Mp = 1,2 x Q, ahol

• Mp — körök szükséges teljesítménye;
• Q — hőveszteség.

A második mutató meghatározásához méréseket és számításokat végeznek az ablakok, ajtók, födémek és külső falak területére vonatkozóan. Mivel a padló fűtve lesz, ennek a határoló szerkezetnek a területét nem veszik figyelembe. A méréseket a külső oldalon végzik, az épület sarkait is beleértve.

A számítás során a vastagságot és a hővezetési tényezőt is figyelembe veszik minden egyes szerkezet esetében. A leggyakrabban használt anyagok hővezetési tényező (λ) normatív értékeit a táblázatból veheti.

A táblázatból kivehető a számításhoz szükséges együttható értéke. Fontos megtudni a szállító cégtől az anyag hőellenállásának értékét, amennyiben fém-műanyag ablakokat szerelnek be (+).

A hőveszteség számítását minden épületelemre külön-külön végzik el a következő képlet segítségével:

Q = 1/R*(tv-tn)*S х (1+∑b), ahol

• R – az anyag hőellenállása, amelyből a burkolószerkezet készült;
• S – a szerkezeti elem területe;
• tv és tn — a belső és a külső hőmérséklet, az utóbbit a legalacsonyabb érték alapján veszik;
• b — az épület tájolásával kapcsolatos további hőveszteségek.

A hőellenállás (R) mutatóját úgy határozzák meg, hogy a szerkezet vastagságát elosztják annak az anyagnak a hővezetési együtthatójával, amelyből készült.

A b együttható értéke a ház tájolásától függ:

• 0,1 – észak, északnyugat vagy északkelet;
• 0,05 – nyugat, délkelet;
• 0 – dél, délnyugat.

Ha bármilyen vízfűtéses padlófűtés számítási példáján megvizsgáljuk a kérdést, az érthetőbbé válik.

Konkrét számítási példa

Tegyük fel, hogy egy nem állandó lakhatásra szolgáló ház falai 20 cm vastagságúak, és pórusbeton blokkokból készültek. A határoló falak összes felülete, levonva az ablak- és ajtónyílásokat, 60 m². A külső hőmérséklet -25°C, a belső +20°C, a szerkezet délkeleti tájolású.

Figyelembe véve, hogy a tömbök hővezetési tényezője λ = 0,3 W/(m°C), kiszámítható a falakon keresztüli hőveszteség: R=0,2/0,3= 0,67 m²°C/W.

Hőveszteség figyelhető meg a vakolatrétegen keresztül is. Ha a vastagsága 20 mm, akkor Rvak. = 0,02/0,3 = 0,07 m²°C/W. E két mutató összege adja a falakon keresztüli hőveszteség értékét: 0,67+0,07 = 0,74 m²°C/W.

Az összes kiindulási adat birtokában behelyettesítik a képletbe, és megkapják a szoba hőveszteségét ilyen falakkal: Q = 1/0,74*(20 — (-25)) *60*(1+0,05) = 3831,08 W.

Ugyanígy számítják ki a hőveszteséget a többi határoló szerkezeten keresztül: ablakok, ajtónyílások, tető.

A fűtőkörök által leadott hő nem biztos, hogy elegendő a ház levegőjének a kívánt mértékű felmelegítéséhez, ha a teljesítményük alul van méretezve. Túlzott teljesítmény esetén a hőhordozó túlfogyasztása lép fel.

A mennyezeten keresztüli hőveszteség meghatározásához a hőellenállását a tervezett vagy meglévő szigetelőanyag típusának értékével veszik egyenlőnek: R = 0,18/0,041 = 4,39 m²°C/W.

A mennyezet területe megegyezik a padló területével, és 70 m². Ezeket az értékeket a képletbe behelyettesítve megkapják a felső határoló szerkezeten keresztüli hőveszteséget: Q menny. = 1/4,39*(20 — (-25))* 70* (1+0,05) = 753,42 W.

Az ablakok felületén keresztüli hőveszteség meghatározásához ki kell számítani a területüket. 4 darab, 1,5 m széles és 1,4 m magas ablak esetén a teljes terület: 4*1,5*1,4 = 8,4 m².

Ha a gyártó külön adja meg a hőellenállást a hőszigetelő üvegezésre és a profilra – 0,5 és 0,56 m²°C/W –, akkor R ablak = 0,5*90+0,56*10)/100 = 0,56 m²°C/W. Itt a 90 és 10 az ablak egyes elemeire jutó arány.

A kapott adatok alapján folytatják a további számításokat: Q ablak = 1/0,56*(20 — (-25))*8,4*(1+0,05) = 708,75 W.

A külső ajtó területe 0,95*2,04 = 1,938 m². Ekkor R ajtó = 0,06/0,14 = 0,43 m²°C/W. Q ajtó = 1/0,43*(20 — (-25))* 1,938*(1+0,05) = 212,95 W.

Mivel a külső ajtók gyakran nyílnak, rajtuk keresztül nagy mennyiségű hő veszítődik el. Ezért fontos biztosítani a szoros záródásukat.

Végül a hőveszteség: Q = 3831,08 + 753,42 + 708,75 + 212,95 + 7406,25 = W.

Ehhez az eredményhez hozzáadnak még 10%-ot a levegő beszivárgására, akkor Q = 7406,25+740,6 = 8146,85 W.

Most meghatározható a padló hőteljesítménye is: M padló = 1,*8146,85 = 9776,22 W vagy 9,8 kW.

A levegő felmelegítéséhez szükséges hő

Ha a ház szellőzőrendszerrel van felszerelve, akkor a forrás által leadott hő egy részét a kívülről érkező levegő felmelegítésére kell fordítani.

A számításhoz a következő képletet alkalmazzák:

Q belső = c*m*(t belső — t külső), ahol

• c = 0,28 kg·°C és a levegő tömegének hőkapacitását jelöli;
• m szimbólum a külső levegő tömegáramát jelöli kg-ban.

Az utolsó paramétert úgy kapják meg, hogy a teljes levegőmennyiséget (ami egyenlő az összes helyiség térfogatával, feltételezve, hogy a levegő óránként frissül) megszorozzák a hőmérséklettől függően változó sűrűséggel.

A grafikon a levegő sűrűségének a hőmérséklettől való függését ábrázolja. Az adatok a kényszerszellőztetés hatására a házba belépő levegőtömeg felmelegítéséhez szükséges hőmennyiség kiszámításához szükségesek. (+)

Ha az épületbe 400 m³/h levegő áramlik be, akkor m=400*1,422 = 568,8 kg/h. Qv. = 0,28*568,8*45 = 7166,88 W.

Ebben az esetben a padló szükséges hőteljesítménye jelentősen megnő.

A szükséges csövek mennyiségének kiszámítása

A vízfűtéses padló kialakításához különböző csőfektetési módszereket választanak, amelyek alakjukban különböznek: háromféle kígyóvonal – maga a kígyóvonal, sarok-kígyóvonal, dupla kígyóvonal – és csigavonal. Egyetlen szerelt körben különböző formák kombinációja is előfordulhat. Néha a padló középső zónájához a «csigavonalat», a szélekhez pedig a «kígyóvonal» egyik típusát választják.

A «csigavonal» racionális választás a nagy, egyszerű geometriájú helyiségekhez. A nagyon hosszúkás vagy bonyolult alaprajzú helyiségekben érdemesebb a «kígyóvonalat» alkalmazni. (+)

A csövek közötti távolságot osztásköznak nevezik. Ennek a paraméternek a kiválasztásakor két követelménynek kell megfelelni: a láb ne érezzen hőmérsékletkülönbséget a padló egyes zónái között, és a csöveket a lehető leghatékonyabban kell használni.

A padló szélső zónáihoz 100 mm-es osztásközt javasolnak. A többi területen az osztásköz 150 és 300 mm között választható meg.

A padló hőszigetelése nagy jelentőséggel bír. A földszinten vastagságának legalább 100 mm-nek kell lennie. E célból ásványgyapotot vagy extrudált polisztirolhabot használnak.

A csőhossz kiszámításához van egy egyszerű képlet:

L = S/N*1,1, ahol

• S – a fűtőkör területe;
• N – a fektetési osztásköz;
• 1,1 – a kanyarokra számolt 10%-os tartalék.

A végeredményhez hozzáadják a kollektortól a fűtőkör elosztásáig vezető csőszakaszt mind a visszatérő, mind az előremenő ágon.

Számítási példa.

Kiinduló adatok:

• terület – 10 m²;
• távolság a kollektorig – 6 m;
• fektetési osztásköz – 0,15 m.

A feladat megoldása egyszerű: 10/0,15*1,1+(6*2) = 85,3 m.

A legfeljebb 100 m hosszú műanyag-bevonatú fémcsövek esetében leggyakrabban a 16 vagy 20 mm-es átmérőt választják. 120-125 m csőhossz esetén a keresztmetszetnek 20 mm²-nek kell lennie.

Az egykörös kialakítás csak kis alapterületű helyiségekhez alkalmas. A padlót a nagyobb szobákban több körre osztják 1:2 arányban – a szerkezet hosszának kétszeresen kell meghaladnia a szélességét.

A korábban kiszámított érték a padlócső teljes hossza. A teljesség kedvéért azonban ki kell emelni az egyes körök hosszát.

Ezt a paramétert a kör hidraulikus ellenállása befolyásolja, amelyet a kiválasztott csövek átmérője és az egységnyi idő alatt szállított vízmennyiség határoz meg. Ha ezeket a tényezőket figyelmen kívül hagyjuk, a nyomásveszteség olyan nagy lesz, hogy egyetlen szivattyú sem tudja a hőhordozót cirkuláltatni.

A csőfelhasználás meghatározása a kiválasztott fektetési lépésköz függvényében

Az azonos hosszúságú körök ideális esetet jelentenek, de a gyakorlatban ritkán fordulnak elő, mivel a különböző rendeltetésű helyiségek alapterülete nagyon eltérő, és a körök hosszát egyetlen értékre hozni egyszerűen célszerűtlen. A szakemberek 30–40%-os eltérést engednek meg a csőhosszakban.

A gyűjtőcső átmérője és a keverőegység áteresztőképessége határozza meg a hozzá csatlakoztatható hurkok megengedett számát. A keverőegység adatlapján mindig megtalálható a tervezési hőterhelés értéke.

Tegyük fel, hogy az áteresztőképességi együttható (Kvs) 2,23 m³/h. Ilyen együttható mellett bizonyos szivattyúmodellek 10–15 W terhelést bírnak el.

A körök számának meghatározásához ki kell számítani mindegyik hőterhelését. Ha a padlófűtés által elfoglalt terület 10 m², és 1 m² hőleadása 80 W, akkor a Kvs mutató 80 W, tehát 10*80 = 800 W. Ez azt jelenti, hogy a keverőegység 15 000/800 = 18,8 helyiséget vagy 10 m² területű kört tud ellátni.

Ezek az értékek maximálisak, és elméletileg alkalmazhatók, a gyakorlatban azonban a számot legalább 2-vel csökkenteni kell, így 18 – 2 = 16 kör.

A keverőegység (gyűjtőcső) kiválasztásakor meg kell nézni, hogy rendelkezik-e ilyen számú kimenettel.

A csőátmérő helyes kiválasztásának ellenőrzése

Annak ellenőrzéséhez, hogy a csövek keresztmetszetét helyesen választották-e ki, használhatja a következő képletet:

υ = 4*Q*10ᶾ/n*d²

Ha a sebesség megegyezik a talált értékkel, a cső keresztmetszetét helyesen választották ki. A szabályozó dokumentumok legfeljebb 3 m/s sebességet engedélyeznek 0,25 m átmérőig, de az optimális érték 0,8 m/s, mivel a sebesség növekedésével a csővezetékben a zajhatás megnő.

A padlófűtés csövek számításával kapcsolatos további információkat ebben a cikkben talál.

A keringető szivattyú kiszámítása

A rendszer gazdaságos működéséhez olyan cirkulációs szivattyút kell kiválasztani, amely biztosítja a szükséges nyomást és az optimális vízmennyiséget a körökben. A szivattyúk adatlapjain általában feltüntetik a leghosszabb kör nyomását és a hőhordozó teljes áramlási sebességét az összes hurokban.

A nyomást a hidraulikus veszteségek befolyásolják:

∆ h = L*Q²/k1, ahol

• L — a kör hossza;
• Q — a víz áramlási sebessége l/s;
• k1 — a rendszer veszteségeit jellemző együttható; az érték a hidraulikai táblázatokból vagy a berendezés adatlapjából vehető.

A nyomás nagyságának ismeretében kiszámítják a rendszer áramlási sebességét:

Q = k*√H, ahol

k — az áramlási együttható. A szakemberek a ház minden 10 m²-ére 0,3-0,4 l/s közötti áramlást vesznek figyelembe.

A meleg vizes padlófűtés alkotóelemei között különleges szerep jut a cirkulációs szivattyúnak. Csak az az egység, amelynek teljesítménye 20%-kal meghaladja a hőhordozó tényleges áramlási sebességét, képes legyőzni a csövek ellenállását.

A nyomás és áramlás értékeire vonatkozó, az adatlapon feltüntetett számokat nem szabad szó szerint venni — ezek maximumok, és valójában befolyásolja őket a hálózat hossza és geometriája. Túl nagy nyomás esetén csökkentik a kör hosszát vagy növelik a csövek átmérőjét.

Javaslatok az aljzat vastagságának kiválasztásához

A kézikönyvekben megtalálhatók az információk arról, hogy az aljzat minimális vastagsága 30 mm. Ha a helyiség meglehetősen magas, az aljzat alá szigetelést helyeznek, amely növeli a fűtési kör által leadott hő hatékonyságát.

A legnépszerűbb alátét anyag az extrudált polisztirolhab. Hőátadási ellenállása lényegesen alacsonyabb, mint a betoné.

Az aljzat kialakításakor a beton lineáris tágulásának kiegyenlítésére a helyiség kerületét dilatációs szalaggal látják el. Fontos, hogy helyesen válasszuk meg a vastagságát. A szakemberek azt javasolják, hogy a 100 m²-nél nem nagyobb helyiség esetén 5 mm-es kiegyenlítő réteget alkalmazzanak.

Ha a terület értéke a 10 m-t meghaladó hosszúság miatt nagyobb, a vastagságot a következő képlettel számítják ki:

b = 0,55*L, ahol

L – a szoba hossza méterben.

Következtetések és hasznos vidéó a témából

A melegvizes padlófűtés számításáról és beépítéséről szól ez a videóanyag:

A videó gyakorlati tanácsokat ad a padló lerakásához. Az információ segít elkerülni azokat a hibákat, amelyeket általában amatőrök követnek el:

A számítás lehetővé teszi a „padlófűtés” rendszer optimális üzemi paraméterekkel történő tervezését. Megengedett a fűtés felszerelése a gyári adatok és ajánlások felhasználásával.

Működni fog, de a szakemberek azt tanácsolják, hogy mégis szánjanak időt a számításra, hogy a rendszer végül kevesebb energiát fogyasszon.

Van tapasztalata a padlófűtés számításában és a fűtési kör projektjének elkészítésében? Vagy maradtak kérdései a témával kapcsolatban? Kérjük, ossza meg véleményét és hagyjon megjegyzéseket.