Så här beräknar du golvvärme med exemplet vattenburen system

Många faktorer påverkar effektiviteten av golvvärme. Utan hänsyn till dem, även om systemet är korrekt installerat och de modernaste materialen används, kommer den verkliga värmeeffektiviteten inte att motsvara förväntningarna.

Därför måste en korrekt beräkning av golvvärme föregå installationsarbetet, och endast då kan ett bra resultat garanteras.

Att utveckla ett projekt för värmesystemet är dyrt, så många gör-det-självare gör beräkningarna själva. Håll med, tanken på att minska kostnaderna för att installera golvvärme verkar mycket lockande.

Vi kommer att tipsa dig om hur du skapar ett projekt, vilka kriterier du bör beakta vid val av parametrar för värmesystemet och beskriva en steg-för-steg-metod för beräkning. För tydlighetens skull har vi förberett ett exempel på beräkning av golvvärme.

Grunddata för beräkning

Ett från början korrekt planerat förlopp av projekterings- och installationsarbeten kommer att undanröja överraskningar och obehagliga problem i framtiden.

Vid beräkning av golvvärme måste man utgå från följande data:

• väggmaterial och deras konstruktionsegenskaper;
• rummets mått i plan;
• typ av ytskikt;
• konstruktion av dörrar, fönster och deras placering;
• placering av konstruktionselement i plan.

För att utföra en korrekt projektering krävs obligatorisk hänsyn till den inställda temperaturregimen och möjligheten att justera den.

För en grov beräkning antar man att 1 m² av värmesystemet ska kompensera värmeförluster på 1 kW. Om vattenvärmekretsen används som komplement till huvudsystemet, måste den endast täcka en del av värmeförlusterna

Det finns rekommendationer angående temperaturen vid golvet som säkerställer en bekväm vistelse i rum med olika ändamål:

• 29°C— bostadszon;
• 33°C— badrum, lokaler med pool och andra med hög luftfuktighet;
• 35°C — köldzoner (vid ytterdörrar, ytterväggar etc.).

Överskridande av dessa värden medför överhettning av både själva systemet och ytskiktet med efterföljande oundviklig materialskada.

Genom att utföra förberedande beräkningar kan man välja den optimala temperaturen på värmebäraren utifrån personliga känslor, bestämma belastningen på värmekretsen och köpa pumputrustning som utmärkt klarar av att stimulera värmebärarens cirkulation. Den väljs med en marginal på 20% i värmebärarflöde.

Mycket tid går åt för att värma upp en avjämningsmassa med en tjocklek på mer än 7 cm. Därför försöker man vid installation av vattensystem att inte överskrida den angivna gränsen. Det mest lämpliga ytskiktet för vattenburna golv anses vara keramikgolv; under parkett på grund av dess extremt låga värmeledningsförmåga lägger man inte golvvärme.

Under projekteringsstadiet bör man avgöra om golvvärmen ska vara den huvudsakliga värmekällan eller endast användas som ett komplement till radiatorvärmeslingan. Detta påverkar den andel värmeförluster som den måste kompensera. Den kan vara mellan 30% och 60% med variationer.

Uppvärmningstiden för vattenburen golvvärme beror på tjockleken på de element som ingår i avjämningsmassan. Vatten som värmebärare är mycket effektivt, men själva systemet är komplicerat att installera.

Bestämning av parametrar för golvvärme

Syftet med beräkningen är att få fram värmebelastningens storlek. Resultatet av denna beräkning påverkar de efterföljande stegen. I sin tur påverkas värmebelastningen av medelvärdet för vintertemperaturen i den specifika regionen, den förväntade inomhustemperaturen, värmegenomgångskoefficienten för tak, väggar, fönster och dörrar.

Orsaken till värmeförlust är dåligt isolerade väggar, fönster och dörrar i huset. Den största andelen värme går förlorad genom ventilationssystemet och taket (+)

Slutresultatet av beräkningarna innan installation av vattenburen golvvärme kommer också att bero på förekomsten av ytterligare värmeanordningar, inklusive värmeavgivning från personer som bor i huset och husdjur. Man måste även ta hänsyn till infiltration i beräkningen.

En av de viktiga parametrarna är rumskonfigurationen, så du behöver en planritning av huset och motsvarande sektioner.

Metod för beräkning av värmeförluster

När du har bestämt denna parameter vet du hur mycket värme golvet måste producera för att människorna i rummet ska trivas, och du kan välja panna, pump och golv med rätt effekt. Med andra ord: värmen som avges från värmekretsarna måste kompensera byggnadens värmeförluster.

Sambandet mellan dessa två parametrar uttrycks med formeln:

Mp = 1,2 x Q, där

• Mp — kretsarnas erforderliga effekt;
• Q — värmeförlust.

För att bestämma den andra parametern görs mätningar och beräkningar av arean på fönster, dörrar, bjälklag och ytterväggar. Eftersom golvet ska värmas upp, räknas inte arean på denna omslutande konstruktion. Mätningarna görs på utsidan och inkluderar byggnadens hörn.

I beräkningen tas hänsyn till både tjocklek och värmeledningsförmåga för varje konstruktion. Normalvärden för värmeledningsförmåga (λ) för de vanligaste materialen kan hämtas från tabellen.

Från tabellen kan du hämta värdet på koefficienten för beräkning. Det är viktigt att fråga leverantören om materialets termiska motstånd om du installerar fönster av metall-plast (+)

Beräkning av värmeförluster görs separat för varje byggnadselement med hjälp av formeln:

Q = 1/R*(t_in - t_ut)*S x (1+∑b), där

• R – termiskt motstånd för materialet som den omslutande konstruktionen är tillverkad av;
• S – arean av konstruktionselementet;
• t_in och t_ut — inomhus- respektive utomhustemperatur, där den andra tas vid sitt lägsta värde;
• b — extra värmeförluster relaterade till byggnadens orientering i förhållande till väderstrecken.

Värdet för termiskt motstånd (R) erhålls genom att dividera konstruktionens tjocklek med materialets värmeledningsförmåga.

Värdet på koefficienten b beror på husets orientering:

• 0,1 – norr, nordväst eller nordost;
• 0,05 – väst, sydost;
• 0 – söder, sydväst.

Om du tittar på frågan med ett exempel på beräkning av ett vattenburet golvvärmesystem blir det tydligare.

Specifikt räkneexempel

Anta att husets väggar för tillfälligt boende, 20 cm tjocka, är gjorda av lättbetongblock. Den totala arean på omslutande väggar, med avdrag för fönster- och dörröppningar, är 60 m². Utomhustemperatur -25°C, inomhustemperatur +20°C, konstruktionen är orienterad mot sydost.

Med tanke på att blockens värmeledningsförmåga λ = 0,3 W/(m°C) kan värmeförlusten genom väggarna beräknas: R=0,2/0,3= 0,67 m²°C/W.

Värmeförluster observeras även genom putsens skikt. Om dess tjocklek är 20 mm, då Rputsen = 0,02/0,3 = 0,07 m²°C/W. Summan av dessa två värden ger värmeförlusterna genom väggar: 0,67+0,07 = 0,74 m²°C/W.

Med alla indata ersätts de i formeln och man får värmeförlusterna för rummet med sådana väggar: Q = 1/0,74*(20 — (-25)) *60*(1+0,05) = 3831,08 W.

På samma sätt beräknas värmeförlusterna genom övriga byggnadsskal: fönster, dörröppningar, tak.

Värmen från värmekretsarna kan vara otillräcklig för att värma inomhusluften till önskad nivå om deras effekt är för låg. Vid överdriven effekt blir det överförbrukning av värmebärare.

För att bestämma värmeförlusterna genom taket antar man att dess termiska motstånd är lika med värdet för den planerade eller befintliga isoleringstypen: R = 0,18/0,041 = 4,39 m²°C/W.

Takytan är identisk med golvytan och är 70 m². Genom att sätta in dessa värden i formeln får man värmeförlusterna genom den övre byggnadsdelen: Q tak = 1/4,39*(20 — (-25))* 70* (1+0,05) = 753,42 W.

För att bestämma värmeförlusterna genom fönsterytan måste man beräkna deras area. Med 4 fönster med bredd 1,5 m och höjd 1,4 m blir den totala arean: 4*1,5*1,4 = 8,4 m².

Om tillverkaren anger termiskt motstånd separat för glasenheten och profilen – 0,5 respektive 0,56 m²°C/W, då Rfönster = 0,5*90+0,56*10)/100 = 0,56 m²°C/W. Här är 90 och 10 andelen för varje fönsterelement.

Utifrån de erhållna uppgifterna fortsätter man med ytterligare beräkningar: Qfönster = 1/0,56*(20 — (-25))*8,4*(1+0,05) = 708,75 W.

Ytterdörren har en area på 0,95*2,04 = 1,938 m². Då Rdörr = 0,06/0,14 = 0,43 m²°C/W. Q dörr = 1/0,43*(20 — (-25))* 1,938*(1+0,05) = 212,95 W.

Eftersom ytterdörrar öppnas ofta går det mycket värme förlorat genom dem. Därför är det viktigt att de stängs tätt.

Sammanlagt blir värmeförlusterna: Q = 3831,08 +753,42 + 708,75 + 212,95 + 7406,25 = W.

Till detta resultat lägger man till ytterligare 10 % för luftinfiltration, då Q = 7406,25+740,6 = 8146,85 W.

Nu kan man även bestämma golvets värmeeffekt: Mgolv = 1,*8146,85 = 9776,22 W eller 9,8 kW.

Nödvändig värme för uppvärmning av luft

Om huset är utrustat med ett ventilationssystem, måste en del av värmen från värmekällan användas för att värma den utifrån inkommande luften.

För beräkningen används formeln:

Qv = c*m*(tv—tn), där

• c = 0,28 kg°C och betecknar luftmassans värmekapacitet;
• m symbolen betecknar massflödet av utomhusluft i kg.

Den sista parametern erhålls genom att multiplicera den totala luftvolymen, som är lika med volymen av alla rum under förutsättning att luften förnyas varje timme, med densiteten som varierar med temperaturen.

Diagrammet visar luftens densitetsberoende av temperaturen. Uppgifterna behövs för att beräkna mängden värme som krävs för att värma upp den luftmassa som kommer in i huset genom mekanisk ventilation (+)

Om byggnaden får 400 m³/h, då är m=400*1,422 = 568,8 kg/h. Qv. = 0,28*568,8*45 = 7166,88 W.

I detta fall kommer den erforderliga värmeeffekten från golvet att öka avsevärt.

Beräkning av erforderligt antal rör

För installation av vattengolvvärme väljer man olika metoder för rörläggning som skiljer sig i form: orm av tre typer – själva ormen, vinkelorm, dubbelorm och snigel. I en monterad slinga kan en kombination av olika former förekomma. Ibland väljer man "snigel" för den centrala zonen av golvet och för kanterna en av typerna av "orm".

"Snigel" är ett rationellt val för rymliga rum med enkel geometri. I rum som är starkt utsträckta eller har komplex form är det bättre att använda "orm" (+)

Avståndet mellan rören kallas steg. När man väljer denna parameter måste två krav uppfyllas: foten ska inte känna temperaturskillnad på olika zoner av golvet, och rören ska användas så effektivt som möjligt.

För golvets gränszoner rekommenderas ett steg på 100 mm. På övriga områden kan stegväljas inom intervallet 150 till 300 mm.

Golvisoleringen är mycket viktig. På bottenvåningen bör dess tjocklek vara minst 100 mm. För detta ändamål används mineralull eller extruderat polystyrenskum.

För att beräkna rörlängden finns en enkel formel:

L = S/N*1.1, där

• S – slingans area;
• N – läggningssteget;
• 1,1 – marginal för böjar 10%.

Till det slutliga värdet lägger man till rörlängden från fördelaren till värmeslingans förgrening, både på retur och framledning.

Räkneexempel.

Inledande värden:

• area – 10 m²;
• avstånd till fördelaren – 6 m;
• läggningssteget – 0,15 m.

Lösningen på problemet är enkel: 10/0,15*1,1+(6*2) = 85,3 m.

När man använder metall-plaströr med en längd upp till 100 m, väljer man oftast en diameter på 16 eller 20 mm. Vid en rörlängd på 120-125 m bör tvärsnittet vara 20 mm².

En enkretskonstruktion passar endast för ett rum med liten yta. Golv i stora rum delas in i flera kretsar i förhållandet 1:2 – konstruktionens längd måste vara dubbelt så stor som bredden.

Det tidigare beräknade värdet är den totala längden på golvröret. Men för att få en fullständig bild behöver du ange längden på den enskilda kretsen.

Denna parameter påverkas av kretsens hydrauliska motstånd, som bestäms av diametern på de valda rören och den mängd vatten som tillförs per tidsenhet. Om man försummar dessa faktorer blir tryckförlusterna så stora att ingen pump kan få värmebäraren att cirkulera.

Bestämning av röråtgång beroende på valt läggningsavstånd

Kretsar av samma längd är ett idealiskt fall, men som sällan förekommer i praktiken eftersom ytorna i rum med olika användningsområden skiljer sig mycket åt och det är helt enkelt inte ändamålsenligt att göra alla kretslängder lika. Professionella godkänner en skillnad i rörlängd på 30 till 40%.

Storleken på fördelarens diameter och blandningsenhetens kapacitet avgör det tillåtna antalet slingor som kan anslutas till den. I blandningsenhetens datablad finns alltid den värmebelastning som den är konstruerad för.

Antag att kapacitetsfaktorn (Kvs) är 2,23 m³/h. Med en sådan faktor klarar vissa pumpmodeller en belastning på 10 till 15 W.

För att bestämma antalet kretsar måste du beräkna värmebelastningen för varje. Om ytan som golvvärmen täcker är 10 m² och värmeavgivningen per kvadratmeter är 80 W, så är indikatorn Kvs 80 W, vilket ger 10*80 = 800 W. Det innebär att blandningsenheten kan försörja 15 000/800 = 18,8 rum eller kretsar med en yta på 10 m² vardera.

Dessa värden är maximala och kan endast tillämpas teoretiskt; i praktiken måste siffran minskas med minst 2, då blir det 18 – 2 = 16 kretsar.

När du väljer blandningsenhet (fördelare) måste du kontrollera om den har så många utlopp.

Kontroll av korrekt val av rördiameter

För att kontrollera om rörens tvärsnitt har valts korrekt kan du använda formeln:

υ = 4*Q*10ᶾ/n*d²

När hastigheten motsvarar det funna värdet är rörens tvärsnitt korrekt valt. Reglerande dokument tillåter en maximal hastighet på 3 m/s vid en diameter upp till 0,25 m, men det optimala värdet är 0,8 m/s eftersom en ökning av hastigheten ökar bullereffekten i rörledningen.

Ytterligare information om beräkning av rör för golvvärme finns i denna artikel.

Beräkning av cirkulationspump

För att systemet ska bli ekonomiskt måste du välja en cirkulationspump som ger erforderligt tryck och optimalt vattenflöde i kretsarna. I pumpdatabladen anges vanligtvis trycket i den längsta kretsen och det totala flödet av värmebärare i alla slingor.

Trycket påverkas av hydrauliska förluster:

∆ h = L*Q²/k1, där

• L — kretsens längd;
• Q — vattenflöde l/s;
• k1 — en koefficient som beskriver förlusterna i systemet; värdet kan tas från hydrauliska referenstabeller eller från produktens datablad.

När du känner till tryckvärdet beräknar du flödet i systemet:

Q = k*√H, där

k — är flödeskoefficienten. Professionella antar ett flöde på 0,3–0,4 l/s per 10 m² av huset.

Bland komponenterna i ett vattenburet golvvärmesystem har cirkulationspumpen en särskild roll. Endast en enhet vars effekt är 20 % högre än det faktiska värmebärarflödet kan övervinna motståndet i rören.

Värdena för tryck och flöde i databladet bör inte tas bokstavligt – de är maxvärden. I verkligheten påverkas de av nätverkets längd och geometri. Vid för högt tryck minskas kretsens längd eller ökas rördiametern.

Rekommendationer för val av avjämningslagrets tjocklek

I referensböcker kan du hitta information om att minimitjockleken på avjämningsmassan är 30 mm. När rummet är ganska högt lägger du isolering under avjämningsmassan, vilket ökar effektiviteten för värmen som avges från värmekretsen.

Det mest populära materialet för underlag är extruderad polystyren. Dess värmegenomgångsmotstånd är betydligt lägre än betongens.

När du lägger avjämningsmassan, för att balansera betongens linjära expansion, sätter du en expansionsfog längs rummets omkrets. Det är viktigt att du väljer rätt tjocklek. Experter rekommenderar att du använder ett 5 mm kompensationsskikt när rummets yta inte överstiger 100 m².

Om arean är större på grund av en längd som överstiger 10 m, beräknar du tjockleken enligt formeln:

b = 0,55*L, där

L – är rummets längd i m.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Om beräkning och installation av vattenburen golvvärme, se detta videomaterial:

I videon ges praktiska rekommendationer för golvläggning. Informationen hjälper dig att undvika de misstag som amatörer ofta gör:

Beräkningen gör det möjligt för dig att utforma ett golvvärmesystem med optimala driftsegenskaper. Det är acceptabelt att installera uppvärmningen med hjälp av databladsdata och rekommendationer.

Det kommer att fungera, men proffsen rekommenderar ändå att du lägger tid på beräkningen så att systemet i slutändan förbrukar mindre energi.

Har du erfarenhet av att beräkna golvvärme och förbereda ett projekt för värmekretsen? Eller har du frågor om ämnet? Dela gärna med dig av dina åsikter och lämna kommentarer.