Cách tính sàn có hệ thống sưởi bằng hệ thống nước làm ví dụ

Hiệu quả của hệ thống sưởi dưới sàn bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố.Nếu không tính đến chúng, ngay cả khi hệ thống được lắp đặt chính xác và sử dụng các vật liệu hiện đại nhất để xây dựng hệ thống, hiệu suất nhiệt thực tế sẽ không đáp ứng được mong đợi.

Vì lý do này, công việc lắp đặt phải được thực hiện trước bằng tính toán chính xác về sàn có hệ thống sưởi và chỉ khi đó mới có thể đảm bảo kết quả tốt.

Việc phát triển một dự án hệ thống sưởi ấm không hề rẻ nên nhiều thợ thủ công tại nhà đã tự mình thực hiện các tính toán. Đồng ý, ý tưởng giảm chi phí lắp đặt sàn có hệ thống sưởi có vẻ rất hấp dẫn.

Chúng tôi sẽ cho bạn biết cách tạo một dự án, những tiêu chí cần xem xét khi chọn các thông số của hệ thống sưởi ấm và mô tả phương pháp tính toán từng bước. Để rõ ràng, chúng tôi đã chuẩn bị một ví dụ về tính toán sàn có hệ thống sưởi.

Dữ liệu ban đầu để tính toán

Ban đầu, một quá trình thiết kế và lắp đặt được lên kế hoạch hợp lý sẽ loại bỏ những bất ngờ và những vấn đề khó chịu trong tương lai.

Khi tính toán sàn có hệ thống sưởi, bạn phải tiến hành từ dữ liệu sau:

• vật liệu tường và tính năng thiết kế;
• kích thước của căn phòng trong kế hoạch;
• loại lớp phủ hoàn thiện;
• thiết kế cửa ra vào, cửa sổ và vị trí của chúng;
• sắp xếp các phần tử kết cấu trong mặt bằng.

Để thực hiện thiết kế có thẩm quyền, cần phải tính đến chế độ nhiệt độ đã thiết lập và khả năng điều chỉnh nó.

Để thực hiện một phép tính sơ bộ, giả sử rằng 1 m² hệ thống sưởi ấm phải bù nhiệt thất thoát 1 kW.Nếu mạch đun nước nóng được sử dụng như một phần bổ sung cho hệ thống chính thì nó chỉ được phép bù một phần tổn thất nhiệt

Có những khuyến nghị liên quan đến nhiệt độ sàn để đảm bảo bạn có một kỳ nghỉ thoải mái trong phòng cho nhiều mục đích khác nhau:

• 29°С - khu vực sinh hoạt;
• 33°С- phòng tắm, phòng có hồ bơi và những phòng khác có độ ẩm cao;
• 35°С - vùng lạnh (tại cửa ra vào, tường bên ngoài, v.v...).

Việc vượt quá các giá trị này sẽ dẫn đến hiện tượng quá nhiệt của cả hệ thống và lớp phủ hoàn thiện, kéo theo đó là những hư hỏng không thể tránh khỏi đối với vật liệu.

Sau khi thực hiện các tính toán sơ bộ, bạn có thể chọn nhiệt độ tối ưu của chất làm mát theo cảm nhận cá nhân của mình, xác định tải trọng lên mạch sưởi và mua thiết bị bơm đáp ứng hoàn hảo việc kích thích chuyển động của chất làm mát. Nó được chọn với biên độ lưu lượng chất làm mát là 20%.

Phải mất rất nhiều thời gian để làm nóng lớp vữa có dung tích lớn hơn 7 cm, vì vậy, khi lắp đặt hệ thống nước, họ cố gắng không vượt quá giới hạn quy định. Gốm sứ sàn được coi là lớp phủ phù hợp nhất cho sàn nước, sàn có hệ thống sưởi không được đặt dưới sàn gỗ do tính dẫn nhiệt cực thấp

Ở giai đoạn thiết kế, bạn nên quyết định xem sàn có hệ thống sưởi sẽ là nguồn cung cấp nhiệt chính hay chỉ được sử dụng như một phần bổ sung cho nhánh sưởi ấm tản nhiệt. Tỷ lệ tổn thất năng lượng nhiệt mà nó phải bù đắp phụ thuộc vào điều này. Nó có thể dao động từ 30% đến 60% với các biến thể.

Thời gian làm nóng của sàn nước phụ thuộc vào độ dày của các phần tử có trong lớp vữa. Nước làm chất làm mát rất hiệu quả, nhưng bản thân hệ thống này rất khó lắp đặt.

Xác định các thông số của sàn có hệ thống sưởi

Mục đích của việc tính toán là thu được giá trị của tải nhiệt. Kết quả của phép tính này ảnh hưởng đến các bước thực hiện tiếp theo. Đổi lại, tải nhiệt bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ trung bình mùa đông ở một khu vực cụ thể, nhiệt độ dự kiến ​​​​trong phòng và hệ số truyền nhiệt của trần, tường, cửa sổ và cửa ra vào.

Nguyên nhân thất thoát nhiệt là do tường, cửa sổ, cửa ra vào của ngôi nhà cách nhiệt kém. Tỷ lệ nhiệt thất thoát lớn nhất qua hệ thống thông gió và mái (+)

Kết quả cuối cùng của phép tính trước thiết bị sưởi ấm dưới sàn loại nước cũng sẽ phụ thuộc vào sự hiện diện của các thiết bị sưởi ấm bổ sung, bao gồm cả sự tỏa nhiệt của những người sống trong nhà và vật nuôi. Sự hiện diện của sự xâm nhập phải được tính đến trong tính toán.

Một trong những thông số quan trọng là cách bố trí các phòng, vì vậy bạn sẽ cần sơ đồ mặt bằng của ngôi nhà và các phần tương ứng.

Phương pháp tính tổn thất nhiệt

Sau khi xác định thông số này, bạn sẽ biết sàn sẽ tạo ra bao nhiêu nhiệt để mang lại cảm giác thoải mái cho những người trong phòng và bạn sẽ có thể chọn nồi hơi, máy bơm và sàn theo công suất. Nói cách khác: nhiệt lượng tỏa ra từ các mạch sưởi phải bù đắp lượng nhiệt thất thoát của tòa nhà.

Mối quan hệ giữa hai tham số này được thể hiện bằng công thức:

MP = 1,2 x Q, Ở đâu

• nghị sĩ - công suất mạch yêu cầu;
• Q - mất nhiệt.

Để xác định chỉ số thứ hai, các phép đo và tính toán diện tích cửa sổ, cửa ra vào, trần nhà và tường bên ngoài được thực hiện. Vì sàn sẽ được sưởi ấm nên diện tích của cấu trúc bao quanh này không được tính đến. Các phép đo được thực hiện ở bên ngoài, bao gồm cả các góc của tòa nhà.

Việc tính toán sẽ tính đến cả độ dày và độ dẫn nhiệt của từng cấu trúc. Giá trị tiêu chuẩn hệ số dẫn nhiệt (λ) đối với những vật liệu được sử dụng phổ biến nhất có thể được lấy từ bảng.

Từ bảng bạn có thể lấy giá trị hệ số để tính toán. Điều quan trọng là phải tìm hiểu từ nhà cung cấp giá trị khả năng chịu nhiệt của vật liệu nếu cửa sổ làm bằng nhựa kim loại được lắp đặt (+)

Tổn thất nhiệt được tính riêng cho từng bộ phận công trình theo công thức:

Q = 1/R*(tв-tн)*S x (1+∑b), Ở đâu

• R - khả năng chịu nhiệt của vật liệu làm nên kết cấu bao bọc;
• S - diện tích của phần tử kết cấu;
• t và t - nhiệt độ bên trong và bên ngoài tương ứng, với chỉ báo thứ hai được lấy theo giá trị thấp nhất;
• b - tổn thất nhiệt bổ sung liên quan đến hướng của tòa nhà so với các hướng chính.

Chỉ số kháng nhiệt (R) được tìm thấy bằng cách chia độ dày của cấu trúc cho hệ số dẫn nhiệt của vật liệu mà nó được tạo ra.

Giá trị của hệ số b phụ thuộc vào hướng của ngôi nhà:

• 0,1 - phía bắc, tây bắc hoặc đông bắc;
• 0,05 - hướng tây, đông nam;
• 0 - hướng Nam, hướng Tây Nam.

Nếu chúng ta xem xét câu hỏi bằng cách sử dụng bất kỳ ví dụ nào về cách tính sàn được làm nóng bằng nước, thì câu hỏi sẽ trở nên rõ ràng hơn.

Ví dụ tính toán cụ thể

Giả sử các bức tường của một ngôi nhà dành cho người ở không cố định, dày 20 cm, được làm bằng các khối bê tông khí. Tổng diện tích tường bao không kể cửa sổ và cửa ra vào là 60 m2. Nhiệt độ bên ngoài -25°С, bên trong +20°С, thiết kế hướng Đông Nam.

Xét hệ số dẫn nhiệt của khối là λ = 0,3 W/(m°*C), có thể tính được tổn thất nhiệt qua tường: R=0,2/0,3= 0,67 m²°C/W.

Tổn thất nhiệt cũng được quan sát thấy qua lớp thạch cao. Nếu độ dày của nó là 20 mm thì Rpcs. = 0,02/0,3 = 0,07 m2°C/W. Tổng hai chỉ số này sẽ cho giá trị tổn thất nhiệt qua tường: 0,67+0,07 = 0,74 m2°C/W.

Có tất cả dữ liệu ban đầu, chúng tôi thay chúng vào công thức và nhận được tổn thất nhiệt của căn phòng có các bức tường sau: Q = 1/0,74*(20 - (-25)) *60*(1+0,05) = 3831,08 W .

Theo cách tương tự, sự mất nhiệt qua các cấu trúc bao quanh khác được tính toán: cửa sổ, cửa ra vào, tấm lợp.

Nhiệt lượng tỏa ra từ các mạch sưởi có thể không đủ để làm nóng không khí trong nhà đến giá trị cần thiết nếu công suất của chúng bị đánh giá thấp. Nếu thừa điện thì sẽ tiêu hao nước làm mát quá mức

Để xác định tổn thất nhiệt qua trần, điện trở nhiệt của nó được lấy bằng giá trị của loại vật liệu cách nhiệt dự kiến ​​hoặc hiện có: R = 0,18/0,041 = 4,39 m2°C / W.

Diện tích trần bằng diện tích sàn và bằng 70 m2. Thay thế các giá trị này vào công thức, tổn thất nhiệt qua lớp vỏ phía trên của tòa nhà thu được: Q mồ hôi. = 1/4,39*(20 - (-25))* 70* (1+0,05) = 753,42 W.

Để xác định sự thất thoát nhiệt qua bề mặt cửa sổ, bạn cần tính diện tích của chúng. Nếu có 4 cửa sổ rộng 1,5 m và cao 1,4 m thì tổng diện tích của chúng sẽ là: 4 * 1,5 * 1,4 = 8,4 m2.

Nếu nhà sản xuất chỉ định riêng khả năng chịu nhiệt cho bộ kính và profile - lần lượt là 0,5 và 0,56 m2°C/W, thì Rocon = 0,5*90+0,56*10)/100 = 0,56 m2°C/ Tuệ Ở đây 90 và 10 là phần chia cho mỗi phần tử của cửa sổ.

Dựa trên dữ liệu thu được, các phép tính tiếp theo sẽ tiếp tục: Qwindow = 1/0,56*(20 - (-25))*8,4*(1+0,05) = 708,75 W.

Cửa ngoài có diện tích 0,95 * 2,04 = 1,938 m2. Sau đó Rdv. = 0,06/0,14 = 0,43 m2°C/W. cửa Q = 1/0,43*(20 - (-25))* 1,938*(1+0,05) = 212,95 W.

Vì cửa bên ngoài được mở thường xuyên nên một lượng nhiệt lớn bị thất thoát qua chúng. Vì vậy, điều quan trọng là phải đảm bảo rằng chúng đóng chặt.

Kết quả tổn thất nhiệt sẽ là: Q = 3831,08 +753,42 + 708,75 + 212,95 + 7406,25 = W.

Để có kết quả này, hãy thêm 10% nữa cho khả năng thấm khí, khi đó Q = 7406,25 + 740,6 = 8146,85 W.

Bây giờ bạn có thể xác định nhiệt năng của sàn: Mp = 1.*8146,85 = 9776,22 W hoặc 9,8 kW.

Nhiệt lượng cần thiết để làm nóng không khí

Nếu ngôi nhà được trang bị hệ thống thông gió, khi đó một phần nhiệt do nguồn tỏa ra phải được dùng để làm nóng không khí từ bên ngoài vào.

Công thức được sử dụng để tính toán:

Qv. = c*m*(tв—tн), Ở đâu

• c = 0,28 kg⁰С và biểu thị nhiệt dung của khối không khí;
• tôi Biểu tượng cho biết lưu lượng khối lượng không khí bên ngoài tính bằng kg.

Thông số cuối cùng thu được bằng cách nhân tổng thể tích không khí bằng thể tích của tất cả các phòng, với điều kiện là không khí được thay mới mỗi giờ với mật độ thay đổi tùy theo nhiệt độ.

Biểu đồ cho thấy sự phụ thuộc của mật độ không khí vào nhiệt độ của nó.Dữ liệu cần thiết để tính toán lượng nhiệt cần thiết để làm nóng khối không khí đi vào nhà do thông gió cưỡng bức (+)

Nếu tòa nhà nhận được 400 m³/h thì m=400*1,422 = 568,8 kg/h. Qv. = 0,28*568,8*45 = 7166,88 W.

Trong trường hợp này, nhiệt năng cần thiết của sàn sẽ tăng lên đáng kể.

Tính toán số lượng ống cần thiết

Để lắp đặt sàn có hệ thống sưởi bằng nước, hãy chọn loại khác phương pháp đặt ống, khác nhau về hình dạng: ba loại rắn - rắn thật, rắn góc cạnh, rắn đôi và ốc sên. Trong một mạch gắn có thể có sự kết hợp của nhiều hình dạng khác nhau. Đôi khi chọn “ốc sên” cho khu vực trung tâm của sàn và một trong các loại “rắn” được chọn cho các cạnh.

“Ốc” là sự lựa chọn hợp lý cho những căn phòng lớn có hình học đơn giản. Trong những căn phòng rất dài hoặc có đường viền phức tạp, tốt hơn nên sử dụng “rắn” (+)

Khoảng cách giữa các ống được gọi là cao độ. Khi chọn tùy chọn này, bạn cần phải đáp ứng hai yêu cầu: bàn chân của bạn không được cảm nhận được sự chênh lệch nhiệt độ ở từng khu vực riêng lẻ trên sàn và bạn cần sử dụng đường ống hiệu quả nhất có thể.

Đối với các vùng biên của sàn, nên sử dụng bước 100 mm. Ở các khu vực khác, bạn có thể chọn khoảng cách từ 150 đến 300 mm.

Cách nhiệt của sàn là quan trọng. Ở tầng trệt, độ dày của nó phải đạt ít nhất 100 mm. Với mục đích này, hãy sử dụng bông khoáng hoặc bọt polystyrene ép đùn.

Để tính chiều dài của ống có một công thức đơn giản:

L = S/N*1.1, Ở đâu

• S - diện tích đường viền;
• N - bước đặt;
• 1,1 - Biên độ uốn 10%.

Giá trị cuối cùng được thêm vào một đoạn ống được đặt từ bộ thu đến phân phối mạch ấm cả ở đường hồi lưu và nguồn cung cấp.

Ví dụ tính toán.

Giá trị ban đầu:

• quảng trường — 10 mét vuông;
• khoảng cách đến người thu gom - 6 m;
• bước đặt - 0,15m.

Lời giải của bài toán rất đơn giản: 10/0,15*1,1+(6*2) = 85,3 m.

Khi sử dụng ống nhựa kim loại dài tới 100 m, đường kính 16 hoặc 20 mm thường được chọn nhất. Với chiều dài ống 120-125 m, mặt cắt ngang của nó phải là 20 mm².

Thiết kế mạch đơn chỉ phù hợp với những căn phòng có diện tích nhỏ. Sàn trong các phòng lớn được chia thành nhiều đường viền theo tỷ lệ 1:2 - chiều dài của kết cấu phải gấp 2 lần chiều rộng.

Giá trị được tính toán trước đó là phạm vi ống sàn nói chung là. Tuy nhiên, để hoàn thiện bức tranh, cần làm nổi bật độ dài của một đường viền riêng.

Thông số này bị ảnh hưởng bởi điện trở thủy lực của mạch, được xác định bởi đường kính của các ống đã chọn và lượng nước cung cấp trên một đơn vị thời gian. Nếu bỏ qua những yếu tố này, tổn thất áp suất sẽ lớn đến mức không có máy bơm nào buộc chất làm mát phải tuần hoàn.

Xác định lưu lượng ống tùy theo bước lắp đặt đã chọn

Các đường viền có cùng độ dài là một trường hợp lý tưởng, nhưng trong thực tế, chúng hiếm khi gặp phải vì diện tích các phòng cho các mục đích khác nhau là rất khác nhau và việc giảm độ dài của các đường viền xuống một giá trị là không thực tế. Các chuyên gia cho phép chênh lệch chiều dài ống từ 30 đến 40%.

Đường kính của bộ thu và thông lượng của bộ trộn xác định số vòng cho phép được kết nối với nó. Trong hộ chiếu dành cho thiết bị trộn, bạn luôn có thể tìm thấy lượng tải nhiệt mà nó được thiết kế.

Giả sử hệ số thông lượng (Kv) bằng 2,23 m³/h. Với hệ số này, một số mẫu máy bơm nhất định có thể chịu được tải từ 10 đến 15 W.

Để xác định số lượng mạch, bạn cần tính tải nhiệt của từng mạch.Nếu diện tích sàn được sưởi ấm là 10 m2 và lượng nhiệt truyền là 1 m2 thì chỉ báo Kv là 80 W thì 10*80 = 800 W. Điều này có nghĩa là bộ trộn sẽ có thể cung cấp 15.000/800 = 18,8 phòng hoặc mạch điện với diện tích 10 mét vuông.

Những con số này là tối đa và chỉ có thể áp dụng về mặt lý thuyết, nhưng trên thực tế con số này cần phải giảm ít nhất 2, sau đó là 18 - 2 = 16 mạch.

Bắt buộc trong quá trình lựa chọn bộ trộn (bộ thu) xem liệu nó có nhiều kết luận như vậy không.

Kiểm tra việc lựa chọn đúng đường kính ống

Để kiểm tra xem mặt cắt ống đã được chọn chính xác hay chưa, bạn có thể sử dụng công thức:

υ = 4*Q*10ᶾ/n*d²

Khi tốc độ tương ứng với giá trị tìm thấy, mặt cắt ống được chọn chính xác. Văn bản quy định cho phép tốc độ tối đa 3 m/giây. với đường kính lên tới 0,25 m, nhưng giá trị tối ưu là 0,8 m/giây, vì khi giá trị của nó tăng lên, hiệu ứng tiếng ồn trong đường ống cũng tăng lên.

Thông tin bổ sung về tính toán ống sưởi ấm dưới sàn được đưa ra trong bài viết này.

Tính toán bơm tuần hoàn

Để làm cho hệ thống tiết kiệm, bạn cần chọn bơm tuần hoàn, cung cấp áp suất cần thiết và lưu lượng nước tối ưu trong mạch. Hộ chiếu máy bơm thường chỉ ra áp suất trong mạch có chiều dài dài nhất và tổng lưu lượng chất làm mát trong tất cả các vòng.

Áp suất bị ảnh hưởng bởi tổn thất thủy lực:

∆h = L*Q²/k1, Ở đâu

• L - chiều dài đường viền;
• Q - lượng nước tiêu thụ l/giây;
• k1 - hệ số đặc trưng cho tổn thất trong hệ thống; chỉ số này có thể được lấy từ bảng tham khảo về thủy lực hoặc từ hộ chiếu thiết bị.

Biết độ lớn của áp suất tính toán tốc độ dòng chảy trong hệ thống:

Q = k*√H, Ở đâu

k là hệ số dòng chảy.Các chuyên gia cho rằng tốc độ dòng chảy cho mỗi 10 mét vuông của một ngôi nhà là trong khoảng 0,3-0,4 l/s.

Trong số các bộ phận của sàn nước ấm, máy bơm tuần hoàn có vai trò đặc biệt. Chỉ một thiết bị có công suất cao hơn 20% so với lưu lượng nước làm mát thực tế mới có thể vượt qua được lực cản trong đường ống

Các số liệu liên quan đến áp suất và tốc độ dòng chảy ghi trong hộ chiếu không thể hiểu theo nghĩa đen - đây là mức tối đa, nhưng trên thực tế, chúng bị ảnh hưởng bởi độ dài và hình dạng của mạng. Nếu áp suất quá cao, hãy giảm chiều dài mạch hoặc tăng đường kính đường ống.

Khuyến nghị lựa chọn độ dày lớp nền

Trong sách tham khảo, bạn có thể tìm thấy thông tin rằng độ dày tối thiểu của lớp vữa là 30 mm. Khi căn phòng khá cao, lớp cách nhiệt được đặt dưới lớp vữa, điều này làm tăng hiệu quả sử dụng nhiệt tỏa ra từ mạch sưởi.

Vật liệu nền phổ biến nhất là bọt polystyrene ép đùn. Khả năng truyền nhiệt của nó thấp hơn đáng kể so với bê tông.

Khi lắp đặt lớp nền, để cân bằng độ giãn nở tuyến tính của bê tông, chu vi của căn phòng được trang trí bằng băng dính giảm chấn. Điều quan trọng là chọn độ dày phù hợp. Các chuyên gia khuyên rằng đối với diện tích phòng không quá 100 mét vuông, hãy lắp đặt lớp bù 5 mm.

Nếu giá trị diện tích lớn hơn do chiều dài vượt quá 10 m thì độ dày được tính theo công thức:

b = 0,55*L, Ở đâu

L là chiều dài của căn phòng tính bằng m.

Kết luận và video hữu ích về chủ đề này

Video này nói về việc tính toán và lắp đặt sàn thủy lực có hệ thống sưởi:

Video cung cấp các khuyến nghị thiết thực cho việc đặt sàn. Những thông tin sẽ giúp bạn tránh được những sai lầm mà người nghiệp dư thường mắc phải:

Việc tính toán giúp có thể thiết kế một hệ thống “sàn ấm” với các chỉ số hiệu suất tối ưu. Được phép lắp đặt hệ thống sưởi bằng cách sử dụng dữ liệu và khuyến nghị của hộ chiếu.

Nó sẽ hoạt động, nhưng các chuyên gia khuyên vẫn nên dành thời gian tính toán để cuối cùng hệ thống sẽ tiêu thụ ít năng lượng hơn.

Bạn có kinh nghiệm tính toán hệ thống sưởi dưới sàn và chuẩn bị thiết kế mạch sưởi ấm không? Hoặc vẫn còn thắc mắc về chủ đề này? Hãy chia sẻ ý kiến ​​​​của bạn và để lại ý kiến.