Como calcular um piso aquecido usando um sistema de água como exemplo

A eficácia do piso radiante é influenciada por muitos fatores.Sem levá-los em consideração, mesmo que o sistema esteja corretamente instalado e sejam utilizados os materiais mais modernos para a sua construção, a eficiência térmica real não corresponderá às expectativas.

Por este motivo, os trabalhos de instalação devem ser precedidos de um cálculo competente do piso aquecido, e só assim será garantido um bom resultado.

Desenvolver um projeto de sistema de aquecimento não é barato, por isso muitos artesãos realizam os cálculos por conta própria. Concordo, a ideia de reduzir o custo de instalação de piso aquecido parece muito tentadora.

Diremos como criar um projeto, quais critérios considerar na escolha dos parâmetros de um sistema de aquecimento e descreveremos um método de cálculo passo a passo. Para maior clareza, preparamos um exemplo de cálculo de piso aquecido.

Dados iniciais para cálculo

Inicialmente, um curso de projeto e instalação devidamente planejado eliminará surpresas e problemas desagradáveis ​​​​no futuro.

Ao calcular um piso aquecido, deve-se proceder a partir dos seguintes dados:

• material da parede e características de design;
• dimensões da sala em planta;
• tipo de acabamento;
• projetos de portas, janelas e sua colocação;
• disposição dos elementos estruturais na planta.

Para realizar um projeto competente, é necessário levar em consideração o regime de temperatura estabelecido e a possibilidade de seu ajuste.

Para realizar um cálculo aproximado, assume-se que 1 m² o sistema de aquecimento deve compensar a perda de calor de 1 kW.Se um circuito de aquecimento de água for usado como complemento ao sistema principal, ele deverá cobrir apenas parte da perda de calor

Existem recomendações quanto à temperatura do piso que garantem uma estadia confortável em quartos para diversos fins:

• 29°С - setor residencial;
• 33°С- banheiro, quartos com piscina e outros com alta umidade;
• 35°С — zonas frias (em portas de entrada, paredes externas, etc.).

A superação desses valores acarreta superaquecimento do próprio sistema e do revestimento de acabamento, seguido de danos inevitáveis ​​​​ao material.

Depois de realizar cálculos preliminares, você pode escolher a temperatura ideal do refrigerante de acordo com seus sentimentos pessoais, determinar a carga no circuito de aquecimento e adquirir equipamentos de bombeamento que lidam perfeitamente com a estimulação do movimento do refrigerante. É selecionado com uma margem de fluxo de refrigerante de 20%.

O aquecimento de uma betonilha com capacidade superior a 7 cm demora muito, por isso, na instalação de sistemas de água, procuram não ultrapassar o limite especificado. A cerâmica para pisos é considerada o revestimento mais adequado para pisos à base de água; os pisos aquecidos não são colocados sob o parquet devido à sua condutividade térmica ultrabaixa

Na fase de projeto, você deve decidir se o piso aquecido será o principal fornecedor de calor ou se será utilizado apenas como complemento ao ramal de aquecimento do radiador. A parcela das perdas de energia térmica que deve compensar depende disso. Pode variar de 30% a 60% com variações.

O tempo de aquecimento do piso d'água depende da espessura dos elementos incluídos na betonilha. A água como refrigerante é muito eficaz, mas o sistema em si é difícil de instalar.

Determinando os parâmetros de um piso aquecido

O objetivo do cálculo é obter o valor da carga térmica. O resultado deste cálculo influencia as etapas subsequentes. Por sua vez, a carga de calor é afetada pela temperatura média do inverno em uma determinada região, pela temperatura esperada no interior dos ambientes e pelo coeficiente de transferência de calor do teto, paredes, janelas e portas.

A causa da perda de calor são paredes, janelas e portas mal isoladas da casa. A maior percentagem de calor é perdida através do sistema de ventilação e do telhado (+)

O resultado final dos cálculos antes dispositivo de aquecimento por piso radiante o tipo de água também dependerá da presença de dispositivos de aquecimento adicionais, incluindo a emissão de calor das pessoas que moram na casa e dos animais de estimação. A presença de infiltração deve ser levada em consideração no cálculo.

Um dos parâmetros importantes é a configuração dos cômodos, portanto será necessária a planta da casa e as seções correspondentes.

Método para calcular a perda de calor

Tendo determinado este parâmetro, você saberá quanto calor o piso deve gerar para o confortável bem-estar das pessoas na sala, e poderá selecionar a caldeira, a bomba e o piso de acordo com a potência. Por outras palavras: o calor emitido pelos circuitos de aquecimento deve compensar a perda de calor do edifício.

A relação entre esses dois parâmetros é expressa pela fórmula:

MP = 1,2 x Q, Onde

• Deputado - potência necessária do circuito;
• P - perda de calor.

Para determinar o segundo indicador, são feitas medições e cálculos da área de janelas, portas, tetos e paredes externas. Como o piso será aquecido, a área desta estrutura envolvente não é levada em consideração. As medições são feitas na parte externa, incluindo os cantos do edifício.

O cálculo levará em consideração tanto a espessura quanto a condutividade térmica de cada estrutura. Valores padrão coeficiente de condutividade térmica (λ) para os materiais mais comumente usados ​​pode ser obtido na tabela.

Na tabela você pode obter o valor do coeficiente para cálculo. É importante saber junto ao fornecedor o valor da resistência térmica do material caso sejam instaladas janelas de metal-plástico (+)

A perda de calor é calculada separadamente para cada elemento de construção usando a fórmula:

Q = 1/R*(tв-tн)*S x (1+∑b), Onde

• R — resistência térmica do material de que é feita a estrutura envolvente;
• S — área do elemento estrutural;
• tv e tн — temperaturas internas e externas, respectivamente, sendo o segundo indicador considerado de acordo com o valor mais baixo;
• b — perdas de calor adicionais associadas à orientação do edifício em relação às direções cardeais.

O índice de resistência térmica (R) é encontrado dividindo a espessura da estrutura pelo coeficiente de condutividade térmica do material de que é feita.

O valor do coeficiente b depende da orientação da casa:

• 0,1 - norte, noroeste ou nordeste;
• 0,05 - oeste, sudeste;
• 0 - sul, sudoeste.

Se considerarmos a questão usando qualquer exemplo de cálculo de piso aquecido a água, ela fica mais clara.

Exemplo de cálculo específico

Digamos que as paredes de uma casa para residência não permanente, com 20 cm de espessura, sejam feitas de blocos de concreto aerado. A área total das paredes envolventes, excluindo aberturas de janelas e portas, é de 60 m². Temperatura externa -25°С, interna +20°С, projeto orientado para sudeste.

Considerando que o coeficiente de condutividade térmica dos blocos é λ = 0,3 W/(m°*C), é possível calcular a perda de calor pelas paredes: R=0,2/0,3= 0,67 m²°C/W.

Perdas de calor também são observadas através da camada de gesso. Se sua espessura for 20 mm, então Rpcs. = 0,02/0,3 = 0,07 m²°C/W. A soma destes dois indicadores dará o valor da perda de calor através das paredes: 0,67+0,07 = 0,74 m²°C/W.

De posse de todos os dados iniciais, substituímos-os na fórmula e obtemos a perda de calor de uma sala com as seguintes paredes: Q = 1/0,74*(20 - (-25)) *60*(1+0,05) = 3831,08 W .

Da mesma forma, é calculada a perda de calor através de outras estruturas envolventes: janelas, portas, telhados.

O calor emitido pelos circuitos de aquecimento pode não ser suficiente para aquecer o ar no interior da casa até ao valor requerido se a sua potência for subestimada. Se houver excesso de energia, haverá consumo excessivo de refrigerante

Para determinar a perda de calor pelo teto, sua resistência térmica é considerada igual ao valor do tipo de isolamento planejado ou existente: R = 0,18/0,041 = 4,39 m²°C / W.

A área do teto é idêntica à área do piso e equivale a 70 m². Substituindo esses valores na fórmula, obtém-se a perda de calor pela envolvente superior do edifício: Q suor. = 1/4,39*(20 - (-25))* 70* (1+0,05) = 753,42 W.

Para determinar a perda de calor pela superfície das janelas, é necessário calcular sua área. Se houver 4 janelas com 1,5 m de largura e 1,4 m de altura, sua área total será: 4 * 1,5 * 1,4 = 8,4 m².

Se o fabricante indicar separadamente a resistência térmica da unidade de vidro e do perfil - 0,5 e 0,56 m²°C/W, respectivamente, então Rocon = 0,5*90+0,56*10)/100 = 0,56 m²°C/ Ter Aqui 90 e 10 são a participação por cada elemento da janela.

Com base nos dados obtidos, os cálculos adicionais continuam: Qjanela = 1/0,56*(20 - (-25))*8,4*(1+0,05) = 708,75 W.

A porta externa tem área de 0,95 * 2,04 = 1,938 m². Então Rdv. = 0,06/0,14 = 0,43 m²°C/W. Porta Q = 1/0,43*(20 - (-25))* 1,938*(1+0,05) = 212,95 W.

Como as portas externas são abertas com frequência, uma grande quantidade de calor é perdida através delas. Portanto, é importante garantir que eles fechem bem.

Como resultado, a perda de calor será: Q = 3831,08 +753,42 + 708,75 + 212,95 + 7406,25 = W.

A este resultado adicione mais 10% para infiltração de ar, então Q = 7406,25 + 740,6 = 8146,85 W.

Agora você pode determinar a potência térmica do piso: Mp = 1.*8146,85 = 9776,22 W ou 9,8 kW.

Calor necessário para aquecer o ar

Se a casa equipado com sistema de ventilação, então parte do calor liberado pela fonte deve ser gasta no aquecimento do ar que vem de fora.

A fórmula é usada para cálculo:

Qv. = c*m*(tв—tн), Onde

• c = 0,28 kg⁰С e denota a capacidade calorífica da massa de ar;
• eu O símbolo indica o fluxo de massa de ar externo em kg.

O último parâmetro é obtido multiplicando o volume total de ar, igual ao volume de todos os ambientes, desde que o ar seja renovado a cada hora, pela densidade, que varia em função da temperatura.

O gráfico mostra a dependência da densidade do ar em sua temperatura.Os dados são necessários para calcular a quantidade de calor necessária para aquecer a massa de ar que entra na casa como resultado da ventilação forçada (+)

Se o edifício receber 400 m³/h, então m=400*1,422 = 568,8 kg/h. Qv. = 0,28*568,8*45 = 7166,88 W.

Neste caso, a potência térmica necessária do piso aumentará significativamente.

Cálculo do número necessário de tubos

Para instalar um piso aquecido a água, escolha diferentes métodos de colocação de tubos, diferindo em formato: três tipos de cobra - a cobra real, angular, dupla e caracol. Num circuito montado pode haver uma combinação de diferentes formas. Às vezes, um “caracol” é escolhido para a área central do piso, e um dos tipos de “cobra” é escolhido para as bordas.

“Caracol” é uma escolha racional para salas grandes com geometria simples. Em salas muito alongadas ou com contornos complexos, é melhor usar uma “cobra” (+)

A distância entre os tubos é chamada de passo. Ao escolher esta opção, você precisa atender a dois requisitos: seu pé não deve sentir a diferença de temperatura em áreas individuais do piso e você precisa usar os tubos da forma mais eficiente possível.

Para zonas limítrofes do piso, recomenda-se utilizar um degrau de 100 mm. Nas demais áreas, você pode escolher um passo que varia de 150 a 300 mm.

O isolamento térmico do piso é importante. No piso térreo a sua espessura deve atingir pelo menos 100 mm. Para tanto, utiliza-se lã mineral ou espuma de poliestireno extrudado.

Para calcular o comprimento do tubo existe uma fórmula simples:

L = S/N*1,1, Onde

• S — área de contorno;
• N — passo de colocação;
• 1,1 — margem de flexão de 10%.

Ao valor final acrescenta-se um troço de tubo colocado desde o colector até à distribuição do circuito quente tanto no retorno como na alimentação.

Exemplo de cálculo.

Valores iniciais:

• quadrado — 10 m²;
• distância até o coletor — 6m;
• passo de colocação - 0,15m.

A solução para o problema é simples: 10/0,15*1,1+(6*2) = 85,3 m.

Ao usar tubos de metal-plástico com comprimento de até 100 m, o diâmetro de 16 ou 20 mm é mais frequentemente escolhido. Com comprimento de tubo de 120-125 m, sua seção transversal deve ser de 20 mm².

O design de circuito único é adequado apenas para salas com área pequena. O piso em salas grandes é dividido em vários contornos na proporção de 1:2 - o comprimento da estrutura deve ser 2 vezes a largura.

O valor calculado anteriormente é a extensão tubos de chão geralmente. Porém, para completar o quadro, é necessário destacar o comprimento de um contorno separado.

Este parâmetro é influenciado pela resistência hidráulica do circuito, determinada pelo diâmetro das tubulações selecionadas e pelo volume de água fornecido por unidade de tempo. Se estes fatores forem negligenciados, a perda de pressão será tão grande que nenhuma bomba forçará a circulação do refrigerante.

Determinação do fluxo do tubo dependendo da etapa de assentamento selecionada

Contornos do mesmo comprimento são um caso ideal, mas na prática raramente são encontrados, porque a área das salas para diferentes finalidades é muito diferente e é simplesmente impraticável reduzir o comprimento dos contornos a um valor. Os profissionais permitem uma diferença no comprimento dos tubos de 30 a 40%.

O diâmetro do coletor e o rendimento da unidade de mistura determinam o número permitido de loops conectados a ele. No passaporte da unidade misturadora você sempre encontra a quantidade de carga térmica para a qual ela foi projetada.

Digamos que o coeficiente de rendimento (Kvs) é igual a 2,23m³/h. Com este coeficiente, determinados modelos de bombas podem suportar uma carga de 10 a 15 W.

Para determinar o número de circuitos, é necessário calcular a carga térmica de cada um.Se a área ocupada por piso aquecido for de 10 m² e a transferência de calor for de 1 m², então o indicador Kvs é 80 W, então 10*80 = 800 W. Isso significa que a unidade de mixagem poderá fornecer 15.000/800 = 18,8 salas ou circuitos com área de 10 m².

Esses números são máximos e só podem ser aplicados teoricamente, mas na realidade o número precisa ser reduzido em pelo menos 2, então 18 - 2 = 16 circuitos.

Obrigatório durante a seleção unidade de mistura (coletor) veja se tem tantas conclusões.

Verificando a seleção correta dos diâmetros dos tubos

Para verificar se a seção transversal do tubo foi selecionada corretamente, você pode usar a fórmula:

υ = 4*Q*10ᶾ/n*d²

Quando a velocidade corresponde ao valor encontrado, a seção transversal do tubo está selecionada corretamente. Os documentos regulamentares permitem uma velocidade máxima de 3 m/seg. com diâmetro de até 0,25 m, mas o valor ideal é 0,8 m/s, pois à medida que seu valor aumenta, o efeito do ruído na tubulação aumenta.

Informações adicionais sobre o cálculo dos tubos de piso radiante são fornecidas em Este artigo.

Cálculo da bomba de circulação

Para tornar o sistema econômico, você precisa escolha uma bomba de circulação, fornecendo a pressão necessária e o fluxo ideal de água nos circuitos. Os passaportes da bomba geralmente indicam a pressão no circuito de maior comprimento e o fluxo total do refrigerante em todos os circuitos.

A pressão é influenciada pelas perdas hidráulicas:

∆h = L*Q²/k1, Onde

• eu — comprimento do contorno;
• P — consumo de água l/seg;
• k1 - coeficiente que caracteriza as perdas no sistema; o indicador pode ser retirado das tabelas de referência de hidráulica ou do passaporte do equipamento.

Conhecendo a magnitude da pressão, calcular taxa de fluxo no sistema:

Q =k*√H, Onde

k é o coeficiente de fluxo.Os profissionais presumem que a vazão para cada 10 m² de uma casa está entre 0,3-0,4 l/s.

Entre os componentes de um piso de água quente, um papel especial é atribuído à bomba de circulação. Somente uma unidade cuja potência seja 20% superior ao fluxo real do refrigerante será capaz de superar a resistência nas tubulações

Os valores de pressão e vazão indicados no passaporte não podem ser interpretados literalmente - este é o máximo, mas na verdade são influenciados pelo comprimento e geometria da rede. Se a pressão for muito alta, reduza o comprimento do circuito ou aumente o diâmetro dos tubos.

Recomendações para escolher a espessura da mesa

Nos livros de referência você encontra informações de que a espessura mínima da mesa é de 30 mm. Quando a divisão é bastante alta, é colocado um isolamento por baixo da betonilha, o que aumenta a eficiência de aproveitamento do calor emitido pelo circuito de aquecimento.

O material de suporte mais popular é espuma de poliestireno extrudado. Sua resistência à transferência de calor é significativamente inferior à do concreto.

Na instalação de uma betonilha, para equilibrar a dilatação linear do concreto, o perímetro da sala é decorado com uma fita amortecedora. É importante escolher a espessura certa. Os especialistas aconselham que para uma área de ambiente não superior a 100 m², instale uma camada compensadora de 5 mm.

Se os valores da área forem maiores devido ao comprimento superior a 10 m, a espessura é calculada pela fórmula:

b = 0,55*L, Onde

eu é o comprimento da sala em m.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Este vídeo é sobre cálculo e instalação de piso hidráulico aquecido:

O vídeo traz recomendações práticas para o assentamento do piso. As informações o ajudarão a evitar erros que os amadores costumam cometer:

O cálculo permite projetar um sistema de “piso quente” com ótimos indicadores de desempenho. É permitida a instalação de aquecimento utilizando os dados e recomendações do passaporte.

Vai funcionar, mas os profissionais aconselham ainda gastar tempo com cálculos para que o sistema acabe consumindo menos energia.

Você tem experiência no cálculo de piso radiante e na preparação de um projeto de circuito de aquecimento? Ou ainda tem dúvidas sobre o tema? Por favor, compartilhe sua opinião e deixe comentários.