Cálculo de tubos para piso radiante: seleção de tubos de acordo com os parâmetros, escolha da etapa de colocação + exemplo de cálculo

O que é necessário para o cálculo

Para que a casa fique quente, o sistema de aquecimento deve compensar todas as perdas de calor através da envolvente do edifício, janelas e portas e sistema de ventilação. Portanto, os principais parâmetros que serão necessários para os cálculos são:

• o tamanho da casa;
• materiais de parede e teto;
• dimensões, número e desenho de janelas e portas;
• potência de ventilação (volume de troca de ar), etc.

Você também precisa levar em consideração o clima da região (temperatura mínima de inverno) e a temperatura do ar desejada em cada cômodo.

Esses dados permitirão calcular a potência térmica necessária do sistema, que é o principal parâmetro para determinar a potência da bomba, temperatura do líquido refrigerante, comprimento do tubo e seção transversal, etc.

A calculadora postada nos sites de muitas empresas de construção que prestam serviços para sua instalação ajudará a realizar um cálculo de engenharia de calor de um tubo para um piso quente.

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Projeto de piso radiante

Projeto profissional de sistemas de piso radiante (aquecimento de piso de água) para edifícios de várias finalidades e designs (casa de campo, shopping center, centro de negócios, estação de serviço, oficina, etc.)

O projeto é necessário para a instalação de um piso aquecido a água e é um passaporte do sistema, incl. para manutenção futura do sistema.

O projeto inclui o cálculo das perdas de calor do edifício, tendo em conta a zona climática. Materiais, espessura e construção de paredes, tetos, isolamento da fundação e do telhado, preenchimento de aberturas de portas e janelas, plantas baixas são levados em consideração. Ao projetar, todas as características do edifício e os desejos individuais dos clientes são levados em consideração. O projeto concluído do sistema de piso radiante inclui as seguintes seções principais:

• resultados do cálculo de engenharia térmica,
• passaporte do sistema,
• diagramas de fiação para colocação de tubos de piso radiante, rede elétrica, fita amortecedora, disposição do termostato,
• mesas de balanceamento para coletores de piso radiante,
• especificação de materiais e componentes.

Em nossos projetos, a colocação de tubos é realizada por um projetista experiente, e os tubos são colocados de acordo com o método Thermotech "meandro" ("caracol") e com passo variável com a alocação de zonas de borda (soldadura). Ao contrário de algumas empresas que trabalham sob o “guarda-chuva” de marcas famosas, onde o layout dos tubos é realizado automaticamente por um programa de computador “proprietário” que utiliza uma “cobra” primitiva com o mesmo tom. Na Europa quente, a “cobra” é usada para edifícios com perdas de calor muito baixas (até 30 W / m2), com perdas de calor aumentadas, os projetistas são forçados a mudar para o “caracol” e usar zonas de vermelhidão ao longo das paredes externas para compensar o aumento das perdas de calor. Os programas ainda não fazem isso.

Mas, via de regra, em nossas condições climáticas, e com os padrões atrasados ​​​​de isolamento de estruturas de fechamento, bem como a falta maciçamente praticada de isolamento térmico externo na construção individual, tudo é muito pior com as perdas de calor. É bom que a perda de calor da casa esteja dentro do valor de 75-80 W / m2 do piso, mas também não é incomum, mas o contrário em edifícios particulares. Mas nossos especialistas estão envolvidos há muito tempo e com sucesso no projeto e implementação de sistemas de piso radiante nas condições adversas da Sibéria e têm uma enorme experiência nesta área. Isso nos permite realizar projetos que melhor se adaptem às nossas (e quaisquer) condições climáticas e às características individuais de uma determinada instalação.

Para desenvolver um projeto de piso aquecido a água, idealmente, você precisa de um projeto de construção ou, no mínimo, de plantas baixas, preferencialmente no formato AutoCad. Na sua ausência, são necessárias plantas baixas com todas as dimensões desenhadas à mão.Além disso, os termos de referência para o projeto são elaborados e acordados.

O projeto do sistema de aquecimento de piso é realizado levando em consideração as características do edifício e os desejos do cliente. Para tetos fracos ou sistemas finos, sistemas leves de piso radiante com placas de distribuição de calor de alumínio ou um sistema de folha podem ser usados ​​no projeto.

O resultado do projeto é um pacote de documentação técnica contendo um passaporte do sistema com o resultado de cálculos térmicos, diagramas de fiação para colocação de tubos para aquecimento por piso radiante e disposição de termostatos de ambiente, tabelas de balanceamento para coletores e uma especificação de materiais, equipamentos e componentes.

O projeto concluído permite equipar totalmente o sistema com equipamentos, componentes e materiais de acordo com a especificação anexa e instalar e comissionar um sistema viável.

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Métodos para colocar tubos de aquecimento por piso radiante

A escolha do esquema de colocação de tubos é equiparada à forma da sala (sala). As configurações da bobina podem ser divididas em dois tipos principais de tubulação: paralela. e espiral Colocação paralela: neste tipo de colocação, a temperatura do piso varia muito - a mais alta será no início da bobina e correspondentemente mais baixa no final. Normalmente, esse esquema é usado em salas pequenas (por exemplo, em banheiros).Com este esquema, o tubo mais quente, ou seja, o local onde o refrigerante entra na serpentina, deve estar localizado na zona mais fria da sala (por exemplo, na parede externa) ou na zona de maior conforto (por exemplo, em banheiros sem paredes externas). Este esquema permite a colocação de tubos em pisos inclinados (por exemplo, em direção a um ralo de piso) Colocação em espiral: neste tipo de colocação, a temperatura do piso permanece constante em toda a sala - direções de fluxo opostas alternadas, com a seção mais quente do tubo adjacente ao mais frio. O uso deste esquema é recomendado em locais onde a diferença de temperatura é indesejável e, claro, em grandes salas (halls). Este esquema não é adequado para colocação em pisos inclinados.
Qualquer combinação de tipos básicos de colocação é possível. Nas zonas mais frias (perto das paredes externas), recomenda-se dar um passo de layout menor (distância entre os tubos) ou dividir o layout dos tubos em zonas separadas da sala - mais frias e mais quentes. A zona mais fria da divisão será sempre a zona ao longo da parede exterior e é nesta zona que se devem localizar os tubos mais quentes.
A etapa de layout do tubo (B) é considerada levando em consideração o raio mínimo de curvatura dos tubos (é maior para tubos de polietileno). Normalmente, B \u003d 50, 100, 150, 200, 250, 300 e 350 mm são selecionados. O comprimento aproximado dos tubos da bobina por 1 m². a área do piso pode ser calculada usando a seguinte fórmula: L=1000/B(mm/m2). O comprimento total dos tubos (rm) é igual a L / 1000 x F (área de piso aquecido m2) Para a fixação dos tubos são utilizados suportes especiais, com distância aproximada entre eles de 0,4-0,5 m.

Vantagens e desvantagens do piso radiante como aquecimento principal

A principal vantagem é o conforto. O piso quente sob seus pés cria uma sensação de calor e conforto muito mais rápido do que o ar quente da sala. Há outros benefícios também:

• Aquecimento uniforme da sala. O calor vem de toda a área do piso, enquanto as baterias aquecem parcialmente as paredes e distribuem o calor apenas em uma determinada área.
• O sistema é completamente silencioso.
• Como os elementos de aquecimento são fechados em uma mesa, o aquecimento tem menos efeito sobre o nível de umidade.
• Você pode escolher uma opção com inércia térmica diferente. O piso de água lentamente aquece e esfria por quase um dia. O filme IR aquece instantaneamente a superfície do piso e esfria com a mesma rapidez.
• O aquecimento com piso aquecido a água é mais barato que radiadores. O custo do aquecimento elétrico não é tão atraente.
• Eles montam sistemas nas menores plataformas, mesmo em escadas.
• As baterias não decoram a sala e não se encaixam no interior. Os elementos de aquecimento de um piso com isolamento térmico estão escondidos dos olhos.

Imperfeições:

• Organizar um piso quente é um processo trabalhoso e demorado. O isolamento hidráulico e térmico é colocado na base da base. Em seguida, coloque a malha de reforço ou tapetes de assentamento. Os tubos são colocados, a conexão é feita, a betonilha é derramada, o substrato é colocado e o piso de acabamento é colocado. Isso leva tempo e dinheiro.
• O aquecimento do piso de água leva pelo menos 10 cm de altura e elétrico - de 3 a 5 cm.
• O reparo é muito difícil: em caso de danos, é necessário remover o revestimento, quebrar a betonilha, eliminar defeitos e recolocar o piso.

O dispositivo de um piso aquecido a água na casa

O transportador de calor no piso é montado na forma de uma espiral simples ou dupla. O comprimento total do tubo depende da escolha da localização do contorno.A opção ideal são as bobinas do mesmo tamanho. No entanto, na prática, criar loops uniformes é difícil e impraticável.

Quando o piso é feito em toda a casa, os parâmetros das instalações são levados em consideração. No banheiro, banheiro, corredor, que ocupam uma área menor em comparação com a sala, quarto ou outros cômodos, é difícil criar bobinas longas. Eles não requerem muitos tubos para aquecê-los. Seu comprimento pode ser limitado a alguns metros.

Alguns proprietários prudentes, ao organizar um circuito de água, ignoram essas instalações. Isso economiza materiais, trabalho e tempo. Em salas pequenas, é mais difícil instalar um piso quente do que em salas espaçosas.

Se o sistema contornar esses cubículos, é importante calcular corretamente os parâmetros de pressão máxima no sistema. Para fazer isso, use uma válvula de balanceamento. Ele é projetado para equalizar a perda de pressão em diferentes circuitos.

Ele é projetado para equalizar a perda de pressão em diferentes circuitos.

Distância mínima entre soldas

A distância entre soldas em estruturas metálicas é determinada sob diferentes condições. Abaixo estão os principais exemplos com restrições de distância.

Existem regras que permitem colocar as costuras a uma distância menor, que será inferior a 0,9 do diâmetro do próprio furo. Isso se aplica aos casos em que se planeja soldar conexões e tubos. Existem certas condições para tudo isso. Por exemplo, antes de fazer furos, as juntas soldadas devem ser submetidas à análise radiográfica. Testes ultrassônicos também podem ser usados. O cálculo da tolerância será realizado a uma distância de pelo menos uma raiz quadrada do diâmetro. É necessário fazer um cálculo preliminar, que deve mostrar se o produto atende aos parâmetros de resistência especificados.

Distância mínima entre soldas de tubulação

A distância mínima entre as soldas da tubulação da rede de aquecimento também é regulamentada por certos documentos. Levando em conta que o reparo de tubos e a instalação de dutos por soldagem são mais frequentemente realizados por especialistas que trabalham com estruturas críticas, o cumprimento das normas é mais relevante aqui.

Os cálculos da própria tubulação são realizados com antecedência para que todas as curvas, conexões adicionais e outras nuances das estruturas cumpram as regras aceitas. Durante os reparos, muitas vezes são cometidos erros e nem sempre as regras são seguidas, mas isso não garante que a costura feita dure muito tempo. Afinal, todas as tolerâncias para as distâncias entre as costuras são tomadas com base na experiência de trabalhos anteriores. A distância mínima entre as soldas da tubulação é determinada de acordo com o GOST 32569-2013. Todos os dados relativos à operação, instalação e reparo de tubulações tecnológicas são indicados aqui.

Conclusão

A relevância da observação de distâncias diz respeito sobretudo a estruturas críticas que são executadas com determinadas tecnologias.A maioria das pessoas que só solda em casa pode nem ter ouvido falar de tais restrições. Para os profissionais que trabalham com uma tarefa técnica específica, onde todas as regras devem ser observadas rigorosamente, o cálculo da distância mínima é obrigatório.

Um exemplo específico de cálculo de um ramo de aquecimento

Suponha que você queira determinar os parâmetros do circuito térmico para uma casa com uma área de 60 metros quadrados.

Para o cálculo, serão necessários os seguintes dados e características:

• dimensões da sala: altura - 2,7 m, comprimento e largura - 10 e 6 m, respectivamente;
• na casa existem 5 janelas de metal-plástico de 2 m². m;
• paredes externas - concreto aerado, espessura - 50 cm, Kt \u003d 0,20 W / mK;
• isolamento de parede adicional - espuma de poliestireno 5 cm, Kt \u003d 0,041 W / mK;
• material do teto - laje de concreto armado, espessura - 20 cm, Kt = 1,69 W / mK;
• isolamento do sótão - placas de espuma de poliestireno com 5 cm de espessura;
• dimensões da porta de entrada - 0,9 * 2,05 m, isolamento térmico - espuma de poliuretano, camada - 10 cm, Kt = 0,035 W / mK.

Vamos dar uma olhada no passo a passo exemplo de cálculo.

Passo 1 - cálculo das perdas de calor através de elementos estruturais

Resistência térmica de materiais de parede:

• concreto aerado: R1=0,5/0,20=2,5 m²*K/W;
• poliestireno expandido: R2=0,05/0,041=1,22 m²*K/W.

A resistência térmica da parede como um todo é: 2,5 + 1,22 = 3,57 sq. m*K/W. Tomamos a temperatura média da casa como +23 ° C, a mínima externa é de 25 ° C com um sinal de menos. A diferença nos indicadores é de 48 ° C.

Cálculo da área total da parede: S1=2,7*10*2+2,7*6*2=86,4 m². m. É necessário subtrair o valor das janelas e portas do indicador obtido: S2 \u003d 86,4-10-1,85 \u003d 74,55 metros quadrados. m.

Substituindo os indicadores obtidos na fórmula, obtemos as perdas de calor da parede: Qc = 74,55 / 3,57 * 48 = 1002 W

Por analogia, os custos de aquecimento são calculados através de janelas, portas e tetos. Para avaliar as perdas de energia através do sótão, a condutividade térmica do material do piso e do isolamento é levada em consideração

A resistência térmica final do teto é: 0,2 / 1,69 + 0,05 / 0,041 \u003d 0,118 + 1,22 \u003d 1,338 metros quadrados. m*K/W. As perdas de calor serão: Qp=60/1,338*48=2152 W.

Para calcular o vazamento de calor através das janelas, é necessário determinar o valor médio ponderado da resistência térmica dos materiais: uma janela com vidro duplo - 0,5 e um perfil - 0,56 sq. m * K / W, respectivamente.

Ro \u003d 0,56 * 0,1 + 0,5 * 0,9 \u003d 0,56 m² * K / W. Aqui 0,1 e 0,9 são a participação de cada material na estrutura da janela.

Perda de calor da janela: Q®=10/0,56*48=857 W.

Levando em consideração o isolamento térmico da porta, sua resistência térmica será: Rd \u003d 0,1 / 0,035 \u003d 2,86 metros quadrados. m*K/W. Qd \u003d (0,9 * 2,05) / 2,86 * 48 \u003d 31 W.

A perda total de calor através dos elementos de fechamento é: 1002+2152+857+31=4042 W. O resultado deve ser aumentado em 10%: 4042 * 1,1 = 4446 W.

Passo 2 - calor para aquecimento + perda total de calor

Primeiro, calculamos o consumo de calor para aquecer o ar de entrada. Volume da sala: 2,7 * 10 * 6 \u003d 162 metros cúbicos. m. Assim, a perda de calor da ventilação será: (162*1/3600)*1005*1,19*48=2583 W.

De acordo com os parâmetros da sala, os custos totais de aquecimento serão: Q=4446+2583=7029 W.

Passo 3 - a potência necessária do circuito térmico

Calculamos a potência ideal do circuito necessária para compensar as perdas de calor: N=1,2*7029=8435 W.

Além disso: q=N/S=8435/60=141 W/m².

Com base no desempenho necessário do sistema de aquecimento e na área ativa da sala, é possível determinar a densidade do fluxo de calor por 1 sq. m

Passo 4 - determinando o passo de assentamento e o comprimento do contorno

O valor resultante é comparado com o gráfico de dependência.Se a temperatura do refrigerante no sistema for de 40 ° C, um circuito com parâmetros é adequado: passo - 100 mm, diâmetro - 20 mm.

Se a água aquecida a 50 ° C circular na linha, o intervalo entre as ramificações pode ser aumentado para 15 cm e um tubo com seção transversal de 16 mm pode ser usado.

Consideramos o comprimento do contorno: L \u003d 60 / 0,15 * 1,1 \u003d 440 m.

Separadamente, é necessário levar em consideração a distância dos coletores ao sistema de aquecimento.

Como pode ser visto nos cálculos, pelo menos quatro loops de aquecimento terão que ser feitos para equipar o piso de água. E como colocar e consertar corretamente os tubos, bem como outros segredos de instalação, examinamos aqui.

Variedades de tubos

O piso é uma conexão de tubos conectados ao coletor. Medições de dados corretas são a base para calcular a potência do equipamento térmico. Para calcular a distância entre os tubos e o comprimento necessário para o assentamento, vale a pena se familiarizar com os principais tipos de estruturas e suas características. Para a instalação de um piso de água quente, são utilizados tubos feitos dos seguintes materiais:

• Polietileno reticulado. Este material é difícil de instalar e tem um custo bastante alto. No entanto, também tem muitas vantagens, por exemplo, tem a propriedade de memória, não corrói e é resistente a mudanças de temperatura.
• Cobre. Um dos materiais mais resistentes, caracterizado por alta resistência, resistência à corrosão. A desvantagem é que o cobre é bastante caro, tais tubos são difíceis de instalar.

• Metal-plástico. As vantagens do material são sua economia, resistência e segurança, do ponto de vista da ecologia.
• Polipropileno. Os tubos de polipropileno são caracterizados pelo baixo custo com altas características tecnológicas, incluindo baixa condutividade térmica.

Para calcular o número necessário de tubos, é necessário levar em consideração as características de colocação que tornarão a operação o mais eficiente possível:

• o diâmetro médio do tubo é de 16 mm e a espessura da mesa é de 6 cm;
• o passo médio de colocação na espiral de contorno é de 10 a 15 cm;
• o comprimento do tubo no circuito de aquecimento não deve exceder 100 metros, devendo-se ter em mente que o tubo deve sair e entrar no coletor sem interrupções;
• a distância entre o tubo e a parede deve permanecer entre 8 e 25 cm;

• a extensão total do circuito deve ser de 100 metros com uma área total de 20 m2;
• entre os comprimentos das curvas vale a pena observar a diferença não superior a 15 metros;
• a pressão mínima permitida dentro do coletor é de 20 kPa;
• quanto menor a tubulação, menor a necessidade de instalar uma bomba potente, pois o nível de queda de pressão é reduzido;
• a temperatura do refrigerante na entrada não deve diferir da temperatura de saída em mais de 5 graus.

Benefícios do piso radiante infravermelho

Os designs modernos de piso infravermelho têm várias vantagens inegáveis. Em primeiro lugar, distinguem-se pela simplicidade e rapidez de instalação. A instalação dos pisos, em média, não leva mais de duas horas. Eles não requerem um dispositivo de amarração. Estes pisos são fáceis de instalar sob carpete, linóleo ou laminado. A espessura do filme é de apenas 3 mm, portanto, não afeta a altura da sala e não reduz seu volume. O material de revestimento de filme é altamente confiável.

Em comparação com outros tipos de piso radiante, a construção com infravermelho permite economias significativas de energia. Além disso, existem muitas propriedades físicas positivas.Pisos infravermelhos ajudam a ionizar o ar e eliminar vários odores desagradáveis. Eles absolutamente não afetam a umidade do ar e não o secam.

Este tipo de piso radiante pode ser usado como fonte principal ou adicional de aquecimento para casas e apartamentos. No primeiro caso, a cobertura do filme é de pelo menos 60-70% da área total da sala. Com aquecimento adicional, qualquer área é coberta, em média, esse valor é de 30 a 50%. Pisos infravermelhos são instalados em corredores de passagem em toda a área, desde que não haja móveis. Em salas com móveis, o filme é instalado conforme a necessidade, em locais livres.

Características dos sistemas de piso elétrico

A tecnologia de preparação e disposição dos elementos de aquecimento elétricos difere do design dos circuitos de água e depende do tipo de elementos de aquecimento selecionados:

• cabos resistivos, hastes de carbono e esteiras de cabos podem ser colocados “secos” (diretamente sob o revestimento) e “úmidos” (sob a betonilha ou adesivo);
• os filmes infravermelhos de carbono mostrados na foto são melhor usados ​​como substrato sob um revestimento sem derramar uma mesa, embora alguns fabricantes permitam a colocação sob uma telha.

Os elementos de aquecimento elétrico têm 3 características:

• transferência de calor uniforme ao longo de todo o comprimento;
• a intensidade do aquecimento e a temperatura da superfície são controladas por um termostato, guiado pelas leituras dos sensores;
• intolerância ao superaquecimento.

A última propriedade é a mais irritante. Se na seção de contorno os pisos forem forçados com móveis sem pés ou eletrodomésticos fixos, a troca de calor com o ar circundante será perturbada. Os sistemas de cabo e filme superaquecerão e não durarão muito.Todas as nuances desse problema são abordadas no próximo vídeo:

As hastes auto-reguladoras suportam calmamente essas coisas, mas outro fator começa a influenciar aqui - é irracional comprar e colocar aquecedores de carbono caros sob os móveis.

Dados para calcular o comprimento do pipeline

Para calcular o comprimento das tubulações para um determinado espaço da sala, serão necessários os seguintes dados: o diâmetro do refrigerante, a etapa de colocação do tubo de aquecimento do piso, a superfície aquecida.

Comprimento do tubo para o circuito

O comprimento do refrigerante depende diretamente do diâmetro externo do tubo. Portanto, se você perder esse momento de cálculo no estágio inicial, haverá dificuldades com a circulação da água, o que, por sua vez, levará ao aquecimento do piso de baixa qualidade. É possível considerar as normas de seção transversal permitidas do tubo de piso radiante e seu comprimento de acordo com o esquema a seguir.

Mas como o circuito deve ser feito de material sólido, o número de circuitos para a área de aquecimento será afetado pela etapa de colocação do piso aquecido a água.

Etapa de aquecimento por piso radiante

Não apenas o comprimento da tubulação, mas também a potência de transferência de calor dependerá da etapa de assentamento. Portanto, com a correta instalação dos transportadores de calor, será possível economizar no consumo de energia do piso radiante.

O passo recomendado para a colocação de tubos de piso radiante é considerado 20 cm. Este indicador se deve ao fato de que, quando usado, o piso é aquecido uniformemente e o trabalho de instalação também é simplificado. Além deste indicador, também são permitidas as seguintes normas: 10 cm, 15 cm, 25 cm e 30 cm.

Vamos dar um bom exemplo, a vazão da tubulação na etapa ideal do piso quente.

Com uma colocação mais densa, as voltas do produto serão em forma de laço, o que dificultará a circulação do refrigerante. E com uma etapa de instalação maior, o aquecimento da sala não será uniforme.

Calculadora online para cálculo

Como o contorno do piso quente deve capturar a área total da sala o máximo possível, é necessário elaborar um diagrama de sua localização. Para fazer isso, você precisa de uma folha de papel milimetrada e um lápis. O esquema é elaborado na seguinte ordem:

1. No papel, a área total da sala é desenhada.
2. As dimensões do mobiliário geral e do equipamento elétrico do piso são medidas.
3. Na disposição apropriada, todas as medições são transferidas para o papel.
4. É estritamente proibido que o refrigerante passe próximo às paredes, portanto, é feito um recuo de 20 cm ao longo de toda a área desenhada.

Ao sombrear todas as medidas e recuos aplicados, você pode calcular visualmente a área da sala onde os refrigerantes estarão localizados.

Assim, conhecendo todos os dados necessários, você pode proceder ao cálculo direto do material de trabalho do sistema de aquecimento.

O comprimento é calculado pela seguinte fórmula:

D = P/T ˟ k, onde:

D - comprimento do tubo;

P é a área aquecida da sala;

T - passo do tubo para um piso de água quente;

k é o indicador de reserva, que está na faixa de 1,1-1,4.