Beräkning av rör för golvvärme: val av rör efter parametrar, val av läggningsavstånd + räkneexempel

Trots installationskomplexiteten anses golvvärme med vattenkrets vara en av de mest kostnadseffektiva metoderna för rumsuppvärmning. För att systemet ska fungera så effektivt som möjligt och utan problem måste du korrekt beräkna rören för golvvärme – bestämma längd, slingavstånd och läggningsschema för kretsen.

Komforten med vattenuppvärmning beror till stor del på dessa parametrar. Det är dessa frågor vi kommer att diskutera i vår artikel – vi berättar hur du väljer det optimala röralternativet med hänsyn till de tekniska egenskaperna för varje typ. Efter att ha läst den här artikeln kommer du också att kunna välja rätt läggningsavstånd och beräkna den nödvändiga diametern och längden på golvvärmekretsen för ett specifikt rum.

Parametrar för beräkning av värmekrets

På designstadiet måste ett antal frågor lösas som bestämmer konstruktionsegenskaperna för golvvärmen och driftsläget – välja avjämningstjocklek, pump och annan nödvändig utrustning.

De tekniska aspekterna av att organisera värmegrenen beror till stor del på dess syfte. Förutom syftet, för en noggrann beräkning av vattenkretsens längd, behövs ett antal parametrar: täckningsarea, värmeflödestäthet, värmevätsketemperatur, typ av golvbeläggning.

Täckningsarea med rör

Vid bestämning av basens dimensioner för rörläggning beaktas utrymmet som inte är belamrat med stor utrustning och inbyggda möbler. Det är nödvändigt att i förväg planera arrangemanget av föremål i rummet.

Om vattenburen golvvärme används som huvudsaklig värmekälla måste dess kapacitet räcka för att kompensera 100 % av värmeförlusterna. Om slingan är ett komplement till radiatorerna ska den täcka 30–60 % av rummets värmebehov.

Värmeflöde och värmevätsketemperatur

Värmeflödestätheten – är en beräknad parameter som kännetecknar den optimala mängden värmeenergi för att värma ett rum. Värdet beror på flera faktorer: väggarnas och bjälklagens värmeledningsförmåga, glasytans storlek, närvaro av isolering och luftväxlingens intensitet. Utifrån värmeflödet bestäms slingans läggningsavstånd.

Värmebärarens maximala temperatur är 60 °C. Avjämningsmassans tjocklek och golvbeläggningen sänker dock temperaturen – i praktiken är temperaturen på golvytan omkring 30–35 °C. Skillnaden mellan temperaturvärdena vid inlopp och utlopp i kretsen får inte överstiga 5 °C.

Typ av golvbeläggning

Ytskiktet påverkar systemets effektivitet. Optimal värmeledningsförmåga har kakel och keramikgranit – ytan värms upp snabbt. Bra verkningsgrad för vattenkretsen vid användning av laminat och linoleum utan värmeisoleringsskikt. Lägst värmeledningsförmåga har trägolv.

Värmeavgivningen beror också på gjutmaterialet. Systemet är mest effektivt vid användning av tung betong med naturligt fyllmedel, till exempel småfraktionerad havssgrus.

Cement-sandbruk ger en medelhög värmeavgivning när värmebäraren värms upp till 45 °C. Kretsens verkningsgrad minskar avsevärt vid halvtorr avjämning.

Vid beräkning av rör för golvvärme bör man ta hänsyn till fastställda normer för golvbeläggningens temperaturregim:

• 29 °C – vardagsrum;
• 33 °C – utrymmen med hög luftfuktighet;
• 35 °C – passagezoner och köldzoner – områden längs gavelytterväggar.

Klimatförhållandena i regionen spelar en viktig roll för bestämning av läggningstätheten för vattenkretsen. Vid beräkning av värmeförluster måste man ta hänsyn till lägsta vintertemperatur.

Praktiken visar att förbeläggning av hela huset minskar belastningen. Det är meningsfullt att först isolera rummet och därefter påbörja beräkning av värmeförluster och rörkretsens parametrar.

Utvärdering av tekniska egenskaper vid val av rör

På grund av icke-standardiserade driftsförhållanden ställs höga krav på material och dimensioner för golvvärmeslingan:

• kemisk tröghet, beständighet mot korrosionsprocesser;
• absolut slät invändig beläggning, som inte är benägen att bilda kalkavlagringar;
• hållfasthet – invändigt påverkas väggarna ständigt av värmebäraren, och utvändigt av avjämningsmassan; röret måste tåla tryck upp till 10 Bar.

Det är önskvärt att värmegrenen har låg vikt. Golvvärmens uppbyggnad belastar redan bjälklaget avsevärt, och en tung rörledning förvärrar bara situationen.

Enligt SNiP är användningen av svetsade rör förbjuden i slutna värmesystem, oavsett sömtyp: spiral- eller raksöm.

Tre kategorier av rör uppfyller kraven i viss mån: tvärbunden polyeten, metallplast, koppar.

Alternativ #1 – tvärbunden polyeten (PEX)

Materialet har en nätliknande struktur med vida maskor av molekylära bindningar. Modifierad polyeten skiljer sig från vanlig polyeten genom förekomsten av både längsgående och tvärgående bindningar. Denna struktur ökar vikt, mekanisk hållfasthet och kemisk beständighet.

En vattenkrets av PEX-rör har flera fördelar:

• hög elasticitet, som gör det möjligt att lägga slingor med liten böjdiameter;
• säkerhet – vid uppvärmning avger materialet inga skadliga ämnen;
• värmebeständighet: mjukning – från 150 °C, smältning – 200 °C, förbränning – 400 °C;
• behåller strukturen vid temperaturvariationer;
• motståndskraft mot skador – biologiska nedbrytare och kemiska reagenser.

Rörledningen behåller sin ursprungliga kapacitet – inget avlagras på väggarna. Beräknad livslängd för PEX-kretsen är 50 år.

Till nackdelarna med tvärbunden polyeten hör: känslighet för solljus, negativ påverkan av syre när det tränger in i strukturen, behov av fast fixering av slingan vid läggning.

Det finns fyra produktgrupper:

1. PEX-a – peroxidtvärbindning. Den mest robusta och jämna strukturen med bindningstäthet upp till 75% uppnås.
2. PEX-b – silantvärbindning. I tekniken används silanider – giftiga ämnen som är otillåtna för hushållsbruk. Tillverkare av vattenledningsprodukter ersätter det med ett säkert reagens. Rör med hygiencertifikat är tillåtna för installation. Bindningstäthet – 65-70%.
3. PEX-c – strålningsmetod. Polyeten utsätts för bestrålning med gammastrålar eller elektroner. Som ett resultat förtätas bindningarna upp till 60%. Nackdelar med PEX-c: osäkerhet vid användning, ojämn tvärbindning.
4. PEX-d – nitrering. Reaktionen för att skapa nätverket sker med hjälp av kväveradikaler. Resultatet blir ett material med en tvärbindningstäthet på cirka 60-70%.

Hållfasthetsegenskaperna hos PEX-rör beror på metoden för tvärbindning av polyeten.

Om du har valt rör av tvärbunden polyeten, rekommenderar vi att du bekantar dig med reglerna för installation av golvvärmesystem av denna typ.

Alternativ #2 – metallplast

Ledaren inom rörproduktion för golvvärme – metallplast. Materialet består konstruktionsmässigt av fem lager.

Inre beläggning och yttre hölje – polyeten med hög densitet, vilket ger röret nödvändig jämnhet och värmebeständighet. Mellanskiktet – en aluminiumfolie

Metallen ökar ledningens styrka, minskar den termiska expansionen och fungerar som en antidiffusionsbarriär – den blockerar syretillförseln till värmeöverföringsmediet.

Egenskaper hos metallplaströr:

• god värmeledningsförmåga;
• förmåga att behålla given form;
• arbetstemperatur med bibehållna egenskaper – 110 °C;
• låg specifik vikt;
• tyst värmeöverföringsmedium;
• säker användning;
• korrosionsbeständighet;
• livslängd – upp till 50 år.

Nackdelen med kompositrör är att de inte får böjas i förhållande till axeln. Vid upprepad vridning finns risk för skador på aluminiumskiktet. Vi rekommenderar att du bekantar dig med korrekt installationsteknik för metallplaströr, vilket hjälper dig att undvika skador.

Alternativ #3 – kopparrör

Med avseende på tekniska och operationella egenskaper är den gula metallen det bästa valet. Men dess efterfrågan begränsas av den höga kostnaden.

Jämfört med syntetiska rörledningar vinner kopparkretsen på flera punkter: värmeledningsförmåga, termisk och fysisk styrka, obegränsad böjvariation, absolut ogenomtränglighet för gaser

Förutom den höga kostnaden har kopparledningen en ytterligare nackdel – komplexiteten av montering. För att böja kretsen behövs en pressmaskin eller rörbockare.

Alternativ #4 – polypropen och rostfritt stål

Ibland skapas värmegrenen av polypropen- eller rostfria korrugerade rör. Det första alternativet är prisvärt men ganska styvt vid böjning – minsta radie från åtta diametrar av produkten.

Det betyder att rör med dimensionen 23 mm måste placeras på ett avstånd av 368 mm från varandra – en ökad läggningssteg garanterar inte en jämn uppvärmning.

Rostfria rör utmärker sig med hög värmeledningsförmåga och god flexibilitet. Nackdelar: kort livslängd på tätningsgummina, korrugeringen skapar starkt hydrauliskt motstånd

Möjliga sätt att lägga kretsen

För att bestämma röråtgången för att anlägga golvvärme måste du bestämma dig för ett schema för placering av vattenkretsen. Huvuduppgiften för planering av layouten är att säkerställa jämn uppvärmning med hänsyn till kalla och ouppvärmda zoner i rummet.

Följande layoutalternativ är möjliga: orm, dubbel orm och snäcka. När du väljer schema måste du ta hänsyn till rummets storlek, konfiguration och placeringen av ytterväggar.

Metod #1 – orm

Värmebäraren tillförs systemet längs väggen, passerar genom slingan och återvänder till fördelningskollektorn. I detta fall värms halva rummet av varmvatten och resten av kylt vatten.

Vid ormläggning är det inte möjligt att uppnå jämn uppvärmning – temperaturskillnaden kan uppgå till 10 °C. Metoden är tillämplig i smala rum.

Schemat med hörn-orm är optimalt om du behöver maximera isoleringen av en kall zon vid gavelväggen eller i hallen.

Dubbel orm gör det möjligt att uppnå en mjukare temperaturövergång. Den fram- och återgående kretsen går parallellt med varandra.

Metod #2 – snigel eller spiral

Detta anses vara det optimala schemat som ger jämn uppvärmning av golvytan. Fram- och återgående grenar läggs växelvis.

En extra fördel med 'snäckan' är installation av värmekretsen med mjuka böjar. Denna metod är relevant när man arbetar med rör som inte är tillräckligt flexibla.

På stora ytor implementeras ett kombinerat schema. Ytan delas in i sektorer och för varje sektor utvecklas en separat krets som går till en gemensam fördelare. I mitten av rummet läggs rörledningen i snäckaform, och längs ytterväggarna i ormform.

På vår webbplats finns en annan artikel där vi i detalj har behandlat monteringsscheman för läggning av golvvärme och gett rekommendationer för att välja det optimala alternativet beroende på det specifika rummets egenskaper.

Beräkningsmetod för rör

För att inte bli förvirrad i beräkningarna föreslår vi att dela upp lösningen i flera steg. Först måste du uppskatta rummets värmeförluster, bestämma läggningssteget och sedan beräkna värmekretsens längd.

Principer för schemauppbyggnad

När du börjar med beräkningar och skapande av skissen bör du bekanta dig med grundreglerna för placering av vattenkretsen:

1. Det är önskvärt att lägga rör längs fönsteröppningen – detta minskar byggnadens värmeförluster avsevärt.
2. Rekommenderad täckningsarea för en vattenkrets är 20 kvm. I större rum måste utrymmet delas in i zoner och för varje zon lägga en separat värmegren.
3. Avstånd från vägg till första gren – 25 cm. Tillåten steg mellan rörvarv i mitten av rummet – upp till 30 cm, vid kanter och i kalla zoner – 10-15 cm.
4. Bestämning av maximal rörlängd för golvvärme bör baseras på spiralens diameter.

För en slinga med tvärsnitt 16 mm är max 90 m tillåten, begränsning för rörledning med tjocklek 20 mm – 120 m. Att följa normerna säkerställer normalt hydrauliskt tryck i systemet.

I tabellen visas ungefärlig rörförbrukning beroende på slingans steg. För mer exakta data bör man ta hänsyn till marginal för kurvor och avstånd till fördelaren.

Grundformel med förklaringar

Beräkning av längden på golvvärmeslingan görs enligt formeln:

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

Där:

• L – önskad längd på värmeledningen;
• S – golvytan som täcks;
• n – läggningssteget;
• 1,1 – standardkoefficient för tioprocentig marginal för böjningar;
• k – avstånd från fördelaren till golvet – avstånd till slingans förgrening på fram- och returledning beaktas.

Den täckta ytan och varvens steg spelar en avgörande roll.

För tydlighetens skull bör man på papper göra en plan över rummet med exakta mått och markera vattenslingans gång.

Man bör komma ihåg att placering av värmeledningar inte rekommenderas under stora hushållsapparater och inbyggda möbler. Parametrarna för dessa föremål måste subtraheras från den totala ytan.

För att välja optimalt avstånd mellan grenar måste man göra mer komplexa matematiska manipulationer med hänsyn till rummets värmeförluster.

Värmeteknisk beräkning med bestämning av kretsavstånd

Tätheten av rörplacering påverkar direkt storleken på värmeflödet från värmesystemet. För att bestämma den erforderliga belastningen måste man beräkna värmeförlusterna på vintern.

Värmeförluster genom byggnadens konstruktionselement och ventilation måste helt kompenseras av den värmeenergi som vattenslingan producerar.

Värmesystemets effekt bestäms av formeln:

M=1,2*Q,

Där:

• M – slingans prestanda;
• Q – rummets totala värmeförluster.

Storheten Q kan delas upp i komponenter: energiförbrukning genom omslutande konstruktioner och förluster på grund av ventilationssystemets drift. Låt oss förstå hur man beräknar varje parameter.

Värmeförluster genom byggnadselement

Man måste bestämma värmeenergiförbrukningen för alla omslutande konstruktioner: väggar, tak, fönster, dörrar etc. Beräkningsformel:

Q1=(S/R)*Δt

Där:

• S – elementets yta;
• R – termiskt motstånd;
• Δt – skillnaden mellan innetemperaturen och utomhustemperaturen.

Vid bestämning av Δt används värdet för den kallaste årstiden.

Termiskt motstånd beräknas enligt följande:

R=A/Kt,

Där:

• A – skiktets tjocklek, m;
• Kt – värmeledningskoefficient, W/m*K.

För kombinerade byggnadselement måste man summera motståndet för alla skikt.

Värmeledningskoefficienten för byggmaterial och isolering kan hämtas från en handbok eller ses i den medföljande dokumentationen för den specifika produkten.

Fler värden på värmeledningskoefficienten för de mest populära byggmaterialen har vi tagit med i tabellen som finns i nästa artikel.

Ventilationsvärmeförluster

För beräkning av värdet används formeln:

Q2=(V*K/3600)*C*P*Δt,

Där:

• V – rummets volym, kubikmeter;
• K – luftväxlingsfrekvens;
• C – luftens specifika värmekapacitet, J/kg*K;
• P – luftens densitet vid normal rumstemperatur – 20 °C.

Luftväxlingsfrekvensen för de flesta rum antas vara ett. Undantaget är hus med invändig ångspärr – för att upprätthålla ett normalt inomhusklimat måste luften bytas två gånger i timmen.

Specifik värmekapacitet är ett referensvärde. Vid standardtemperatur utan tryck är värdet 1005 J/kg*K.

I tabellen visas hur luftens densitet beror på omgivningstemperaturen vid atmosfärstryck – 1,0132 bar (1 atm).

Totala värmeförluster

Den slutliga mängden värmeförluster i rummet blir: Q=Q1*1,1+Q2. Faktorn 1,1 – en ökning av energiförbrukningen med 10 % på grund av luftinfiltration genom springor och otätheter i byggnadskonstruktionen.

Multiplicera det erhållna värdet med 1,2, så får man den erforderliga effekten hos golvvärmen för att kompensera värmeförlusterna. Genom att använda diagrammet över värmeflödets beroende av värmebärarens temperatur kan man bestämma lämplig avstånd och rördiameter.

Den vertikala skalan visar medeltemperaturen i vattenkretsen, den horisontella visar mängden värmeenergi som värmesystemet producerar per kvadratmeter.

Uppgifterna gäller för golvvärme på sandcementavjämning med tjockleken 7 mm, ytskikt av keramiska plattor. För andra förhållanden krävs justering av värdena med hänsyn till värmeledningsförmågan hos den slutliga ytbeläggningen.

Till exempel, vid läggning av matta bör kylvätskans temperatur ökas med 4-5 °C. Varje extra centimeter av avjämningsmassan minskar värmeavgivningen med 5-8%.

Slutligt val av kretslängd

Genom att känna till avståndet mellan slingorna och den täckta ytan är det enkelt att bestämma rörförbrukningen. Om det erhållna värdet är större än tillåtet, måste flera kretsar installeras.

Optimalt är om slingorna har samma längd – då behöver inget justeras eller balanseras. I praktiken uppstår dock ofta behovet av att dela upp värmeledningen i olika sektioner.

Spridningen i kretslängder bör hållas inom 30-40%. Beroende på rummets användning och form kan man variera slingavståndet och rördiametrarna.

Specifikt exempel på beräkning av värmegren

Anta att vi behöver bestämma parametrarna för en värmekrets för ett hus på 60 kvadratmeter.

För beräkningen behövs följande data och egenskaper:

• Rummets mått: höjd – 2,7 m, längd och bredd – 10 respektive 6 m;
• I huset finns 5 metall-plastfönster på 2 kvm vardera;
• Ytterväggar – lättbetong, tjocklek – 50 cm, Kt=0,20 W/mK;
• Extra väggisolering – expanderad polystyren 5 cm, Kt=0,041 W/mK;
• Takbjälklagens material – armerad betongplatta, tjocklek – 20 cm, Kt=1,69 W/mK;
• Vindsisolering – expanderade polystyrenskivor med tjocklek 5 cm;
• Ytterdörrens mått – 0,9*2,05 m, värmeisolering – polyuretanskum, skikt – 10 cm, Kt=0,035 W/mK.

Därefter tittar vi på ett steg-för-steg-exempel på hur beräkningen utförs.

Steg 1 — beräkning av värmeförluster genom konstruktionselement

Termiskt motstånd för väggmaterial:

• Lättbetong: R1=0,5/0,20=2,5 kvm*K/W;
• Expanderad polystyren: R2=0,05/0,041=1,22 kvm*K/W.

Väggens totala termiska motstånd blir: 2,5+1,22=3,57 kvm*K/W. Medeltemperaturen inomhus antar vi vara +23 °C, den lägsta utomhus 25 °C med minustecken. Skillnaden i värden är 48 °C.

Beräkning av väggens totala area: S1=2,7*10*2+2,7*6*2=86,4 kvm. Från det erhållna värdet måste vi subtrahera fönster och dörr: S2=86,4-10-1,85=74,55 kvm.

Genom att sätta in de erhållna värdena i formeln får vi värmeförlust genom väggarna: Qc=74,55/3,57*48=1002 W

På samma sätt beräknas värmeförluster genom fönster, dörr och tak. För att uppskatta energiförluster via vinden tas hänsyn till värmeledningsförmågan hos bjälklagsmaterialet och isoleringen.

Takets totala termiska motstånd blir: 0,2/1,69+0,05/0,041=0,118+1,22=1,338 kvm*K/W. Värmeförlusterna blir: Qp=60/1,338*48=2152 W.

För att beräkna värmeläckage genom fönster måste man bestämma det viktade medelvärdet av materialens termiska motstånd: glasfönster – 0,5 och profil – 0,56 kvm*K/W respektive.

Rо=0,56*0,1+0,5*0,9=0,56 kvm*K/W. Här är 0,1 och 0,9 andelen av varje material i fönsterkonstruktionen.

Fönstrets värmeförlust: Qo=10/0,56*48=857 W.

Med hänsyn till dörrens värmeisolering blir dess termiska motstånd: Rd=0,1/0,035=2,86 kvm*K/W. Qd=(0,9*2,05)/2,86*48=31 W.

Totalt värmeförlust genom omslutande element är: 1002+2152+857+31=4042 W. Resultatet måste ökas med 10%: 4042*1,1=4446 W.

Steg 2 — värme för uppvärmning + totala värmeförluster

Först beräknar vi värmeförbrukningen för uppvärmning av den inkommande luften. Rumvolym: 2,7*10*6=162 kubikmeter. Ventilationens värmeförluster blir då: (162*1/3600)*1005*1,19*48=2583 W.

Enligt rummets parametrar blir de totala värmeförlusterna: Q=4446+2583=7029 W.

Steg 3 — nödvändig effekt för värmekretsen

Du beräknar den optimala kretsens effekt, som krävs för att kompensera värmeförluster: N=1.2*7029=8435 W.

Nästa: q=N/S=8435/60=141 W/kv.m.

Utifrån värmesystemets erforderliga prestanda och rummets aktiva yta kan du bestämma värmeflödestätheten per kvadratmeter.

Steg 4 — bestämning av läggningsavstånd och kretslängd

Jämför det erhållna värdet med beroendediagrammet. Om temperaturen på värmebäraren i systemet är 40 °C, så passar en krets med parametrarna: steg – 100 mm, diameter – 20 mm.

Om vattnet som cirkulerar i huvudledningen är upphettat till 50 °C, kan avståndet mellan grenarna ökas till 15 cm och ett rör med tvärsnitt 16 mm användas.

Vi beräknar konturens längd: L=60/0,15*1,1=440 m.

Du måste separat beakta avståndet från kollektorerna till värmesystemet.

Som du ser av beräkningarna, för att installera ett vattengolv måste du göra minst fyra värmeslingor. Och hur du korrekt lägger och fäster rören, samt andra monteringshemligheter, har vi gått igenom här.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Visuella videoöversikter hjälper dig att göra en preliminär beräkning av värmekretsens längd och avstånd.

Val av det mest effektiva avståndet mellan grenarna i golvvärmesystemet:

Guide om hur du tar reda på längden på en befintlig golvvärmeslinga:

Du kan inte kalla beräkningsmetoden enkel. Samtidigt måste du ta hänsyn till många faktorer som påverkar kretsens parametrar. Om du planerar att använda vattengolvet som den enda värmekällan, är det bäst att överlåta detta arbete till proffsen – fel i planeringsskedet kan bli dyra.

Beräknar du själv den nödvändiga rörlängden för golvvärme och deras optimala diameter? Har du kanske frågor som vi inte har tagit upp i detta material? Ställ dem till våra experter i kommentarsfältet.

Om du är specialist på beräkning av rör för installation av vattenburen golvvärme och har något att tillägga till materialet ovan, skriv gärna dina kommentarer nedan under artikeln.