設置は複雑ですが、水回路を使用した床暖房は、部屋を暖房する最も費用効果の高い方法の1つと考えられています。システムができるだけ効率的に機能し、誤動作を引き起こさないようにするには、暖かい床のパイプを正しく計算し、長さ、ループのステップ、輪郭のレイアウトを決定する必要があります。
給湯器を使用する快適さは、これらの指標に大きく依存します。これらの問題については、記事で分析します。各品種の技術的特性を考慮して、最適なパイプオプションを選択する方法を説明します。また、この記事を読んだ後、設置手順を正しく選択し、特定の部屋の暖かい床の輪郭に必要な直径と長さを計算できます。
熱回路を計算するためのパラメータ
設計段階では、床下暖房の構造上の特徴と動作モードを決定する多くの問題を解決する必要があります。スクリード、ポンプ、その他の必要な機器の厚さを選択する必要があります。
暖房ブランチの組織の技術的側面は、その目的に大きく依存します。目的に加えて、水回路の映像を正確に計算するには、カバレッジエリア、熱流束密度、クーラント温度、床のタイプなど、いくつかの指標が必要になります。
パイプカバレッジ
パイプを敷設するためのベースの寸法を決定するとき、大型の機器やビルトイン家具で乱雑にならないスペースが考慮されます。部屋のアイテムのレイアウトを事前に考える必要があります。
水床を主な熱供給源として使用する場合、その容量は熱損失の100%を補うのに十分でなければなりません。コイルがラジエーターシステムへの追加の場合、部屋の熱エネルギーコストの30〜60%をカバーする義務があります。
熱流とクーラント温度
熱流束密度は、部屋を暖房するための最適な熱エネルギー量を特徴付ける計算された指標です。この値は、壁、床、窓ガラスの熱伝導率、断熱材の存在、空気交換の強さなど、いくつかの要因に依存します。熱流束に基づいて、ループ敷設ステップが決定されます。
クーラントの温度の最大インジケータは60°Cです。ただし、スクリードと床材の厚さによって温度が下がります。実際、床面には約30〜35°Cの温度が観測されます。回路の入力と出力の温度インジケーターの差は5°Cを超えてはなりません。
フローリングの種類
仕上げはシステムパフォーマンスに影響します。タイルと磁器の最適な熱伝導率-表面はすぐに熱くなります。断熱層なしでラミネートとリノリウムを使用する場合の水回路の効率の良い指標。木製コーティングの最も低い熱伝導率。
熱伝達の程度は、充填材料にも依存します。このシステムは、天然骨材を使用した重いコンクリート、たとえば細かい部分の海の小石を使用する場合に最も効果的です。
セメント砂モルタルは、クーラントを45°Cに加熱するときに平均レベルの熱伝達を提供します。デバイスがセミドライスクリードの場合、回路の効率が大幅に低下します
暖かい床のパイプを計算する場合、コーティングの温度レジームの確立された基準を考慮に入れる必要があります。
- 29°C - リビングルーム;
- 33°C -高湿度の施設;
- 35°C -通過ゾーンとコールドゾーン-端壁に沿ったセクション。
地域の気候的特徴は、水回路の敷設の密度を決定する上で重要な役割を果たすでしょう。熱損失を計算するときは、冬の最低気温を考慮する必要があります。
練習が示すように、家全体を予備的に暖めることは、負荷を減らすのに役立ちます。最初に部屋を断熱してから、熱損失とパイプ回路のパラメータの計算に進むことは理にかなっています。
パイプを選択する際の技術的特性の評価
非標準の動作条件により、水床コイルの材質とサイズに高い要件が課されます。
- 化学的不活性腐食プロセスに対する耐性;
- 完全に滑らかな内部コーティング石灰質の成長の形成を起こしにくい;
- 力 -内側からクーラントが常に壁に作用し、外側からスクリードが作用します。パイプは最大10 barの圧力に耐える必要があります。
加熱ブランチは比重が小さいことが望ましい。水床のケーキはすでに天井に大きな負荷をかけ、重いパイプラインは状況を悪化させるだけです。
閉鎖加熱システムのSNiPによると、継ぎ目の種類に関係なく、溶接パイプの使用は禁止されています:スパイラルまたはストレート
圧延鋼の3つのカテゴリは、これらの要件にある程度対応しています。架橋ポリエチレン、金属プラスチック、銅です。
オプション#1-架橋ポリエチレン(PEX)
材料は分子結合のメッシュ幅のセル構造を持っています。通常のポリエチレンから改変されたものは、縦靭帯と横靭帯の両方の存在によって区別されます。この構造により、比重、機械的強度、耐薬品性が向上します。
PEXパイプからの水回路には、いくつかの利点があります。
- 高弾性、小さな曲げ半径でコイルを敷設できます。
- 安全性 -加熱しても、材料は有害な成分を放出しません。
- 耐熱性:軟化-150°Cから、溶融-200°C、燃焼-400°C;
- 構造を保持 温度変動あり;
- 損傷耐性 -生物学的駆逐艦と化学物質。
パイプラインは元のスループットを維持します-壁に堆積物は堆積しません。 PEX回路の推定耐用年数は50年です。
架橋ポリエチレンの欠点は、日光を恐れる、酸素が構造体に浸透するときの酸素の悪影響、設置中のコイルの強固な固定の必要性です。
4つの製品グループがあります。
- PEX-a-過酸化物架橋。最大75%の結合密度を持つ最も耐久性があり均一な構造が実現されます。
- PEX-b-シラン架橋。この技術は、家庭での使用が許容されない毒性物質であるシラン化物を使用しています。配管製品のメーカーは、安全な試薬に置き換えています。衛生証明書付きのパイプは取り付けが許可されています。架橋密度は65〜70%です。
- PEX-c-放射法。ポリエチレンにガンマ線または電子線を照射します。その結果、債券は最大60%まで圧縮されます。 PEX-cの欠点:安全でない使用、不均一な架橋。
- PEX-d-窒化。窒素ラジカルによりネットワークを形成する反応が進行します。出力は、約60〜70%の架橋密度を持つ材料です。
PEXパイプの強度特性は、ポリエチレンの架橋方法に依存します。
架橋ポリエチレン製のパイプをそのまま使用する場合は、それらから暖かい床システムを配置するための規則を理解することをお勧めします。
オプション#2-金属プラスチック
床暖房の手配のためのパイプレンタルのリーダーは、金属プラスチックです。構造上、材料には5つの層が含まれます。
内側のコーティングと外側のシェル-高密度ポリエチレン。パイプに必要な滑らかさと耐熱性を与えます。中間層-アルミニウムガスケット
金属はラインの強度を高め、熱膨張率を低下させ、拡散防止バリアとして機能します-冷却剤への酸素の流れを遮断します。
プラスチックパイプの特徴:
- 良好な熱伝導率;
- 特定の構成を維持する機能。
- プロパティを保存した動作温度-110°С;
- 低比重;
- クーラントのノイズのない動き;
- 使用の安全性;
- 耐食性;
- 操作期間-最大50年。
複合パイプの欠点は、軸を中心に曲げることができないことです。ねじりを繰り返すと、アルミ層が損傷する恐れがあります。損傷を回避するのに役立つ、金属プラスチックパイプを取り付けるための正しい技術を理解することをお勧めします。
オプション#3-銅パイプ
技術的および運用上の特性によると、黄色の金属が最良の選択になります。ただし、その関連性はコストが高いため制限されます。
合成パイプラインと比較して、銅回路はいくつかの点で勝っています:熱伝導率、熱的および物理的強度、無制限の曲げ変動性、絶対ガス不透過性
コストが高いことに加えて、銅製の配管にはマイナスの点があります。それは、設置の複雑さです。回路を曲げるには、プレス機またはパイプベンダーが必要です。
オプション#4-ポリプロピレンとステンレス鋼
加熱ブランチは、ポリプロピレンまたはステンレスのコルゲートパイプから作成される場合があります。最初のオプションは手頃な価格ですが、曲げるのに非常に厳格です-8つの製品直径の最小半径
つまり、23 mmのサイズのパイプは、互いに368 mmの距離に配置する必要があります。ピッチを大きくしても、均一な加熱が保証されません。
防食パイプは、高い熱伝導率と優れた柔軟性が特徴です。短所:ゴムバンドのもろさ、強い水圧抵抗の波形の作成
輪郭を配置する可能な方法
暖かい床を配置するためのパイプの流量を決定するには、水回路のレイアウトを決定する必要があります。レイアウト計画の主なタスクは、部屋の冷たくて暖房されていない領域を考慮して、均一な暖房を確保することです。
次のレイアウトオプションが可能です:ヘビ、ダブルヘビ、カタツムリ。スキームを選択するときは、部屋のサイズ、構成、外壁の場所を考慮する必要があります
方法#1-ヘビ
冷却液は壁に沿ってシステムに供給され、コイルを通過して分配マニホールドに戻ります。この場合、部屋の半分は温水で温められ、残りは冷やされます。
蛇と一緒に横たわっているとき、均一な加熱を達成することは不可能です-温度差は10°Cに達する可能性があります。この方法は狭い部屋に適用できます。
角スネークスキームは、コールドゾーンを端壁または廊下で断熱する必要がある場合に最適です。
ダブルスネークは、穏やかな温度遷移を可能にします。順方向回路と逆方向回路は互いに並列です。
方法#2-カタツムリまたはスパイラル
これは、床材を均一に加熱するための最適な方法と考えられています。順方向ブランチと逆方向ブランチは交互にスタックされます。
「シェル」の追加のプラスは、曲がりがスムーズに回転する加熱回路の設置です。この方法は、柔軟性が不十分なパイプで作業する場合に適しています。
広いエリアでは、組み合わせたスキームが実装されています。表面はセクターに分割され、それぞれに個別の輪郭が作成され、共通のコレクターに向かいます。部屋の中央で、パイプラインはカタツムリで、外壁に沿って-ヘビでレイアウトされています。
私たちのサイトには別の記事があり、暖かい床を敷設するための設置方法を詳細に検討し、特定の部屋の特性に応じて最適なオプションを選択するための推奨を行いました。
パイプ計算方法
計算で混乱しないように、問題の解をいくつかの段階に分割することを提案します。まず、部屋の熱損失を評価し、設置手順を決定して、暖房回路の長さを計算する必要があります。
回路構築の原則
計算を開始してスケッチを作成するときは、水回路の位置に関する基本的なルールをよく理解しておく必要があります。
- 窓の開口部に沿って配管することをお勧めします。これにより、建物の熱損失が大幅に減少します。
- 1つの水回路の推奨カバレッジエリアは20平方メートルです。 m。広い部屋では、スペースをゾーンに分割し、それぞれに個別の暖房ブランチを配置する必要があります。
- 壁から最初の分岐までの距離は25 cmです。部屋の中央にあるパイプのターンの許容ピッチは、エッジに沿って、および冷たいゾーンで最大30 cmです-10〜15 cm。
- 暖かい床の最大パイプ長の決定は、コイルの直径に基づく必要があります。
断面が16 mmの回路の場合、90 m以下が許容されます。20mmの厚さのパイプラインの制限は120 mです。基準に準拠すると、システム内の通常の油圧が確保されます。
この表は、ループのステップに応じた、パイプの推定流量を示しています。更新されたデータを取得するには、ターンのマージンとコレクターまでの距離を考慮する必要があります
説明付きの基本式
暖かい床の輪郭の長さの計算は、次の式に従って実行されます。
L = S / n * 1.1 + k,
どこ:
- L -暖房本管の希望の長さ;
- S -覆われた床面積;
- ん -敷設ステップ;
- 1,1 -曲げの10%マージンの標準係数。
- k -床からのコレクターの距離-フィードとリターンの回路の配線までの距離が考慮されます
Crucialはカバレッジエリアとターンのピッチをプレイします。
明確にするために、紙の上で、正確な寸法を示す部屋の平面図を作成し、水回路の通路を指定する必要があります
大型の家電製品やビルトイン家具の下では、ヒートパイプの配置は推奨されないことに注意してください。マークされたオブジェクトのパラメータは、総面積から差し引く必要があります。
枝の間の最適な距離を選択するには、部屋の熱損失を操作して、より複雑な数学的操作を実行する必要があります。
回路のステップを決定する熱工学計算
パイプの密度は、暖房システムからの熱流の量に直接影響します。必要な負荷を決定するには、冬の熱費を計算する必要があります。
建物の構造要素と換気による熱コストは、水回路の生成された熱エネルギーによって完全に補償されなければなりません
暖房システムの電力は、次の式で決定されます。
M = 1.2 * Q,
どこ:
- M -回路性能;
- Q -部屋の一般的な熱損失。
Qの値はコンポーネントに分解できます。建物のエンベロープによるエネルギー消費と、換気システムの操作に関連するコストです。各指標の計算方法を考えてみましょう。
建築要素による熱損失
すべての囲い構造物(壁、天井、窓、ドアなど)の熱エネルギー消費量を決定する必要があります。計算式:
Q1 =(S / R)*Δt,
どこ:
- S -要素の領域;
- R -熱抵抗;
- Δt -屋内と屋外の温度差。
Δtを決定する場合、年間で最も寒い時期の指標が使用されます。
熱抵抗は次のように計算されます。
R = A / Kt,
どこ:
- そして -層の厚さ、m;
- Ct -熱伝導率、W / m * K
複合建築要素の場合、すべての層の抵抗を合計する必要があります。
建築材料とヒーターの熱伝導率は、ディレクトリから取得するか、特定の製品の付属ドキュメントを参照できます。
最も人気のある建築材料の熱伝導率のより多くの値が次の記事の表に示されています。
換気熱損失
インジケーターを計算するには、式が使用されます。
Q2 =(V * K / 3600)* C * P *Δt,
どこ:
- V -部屋の容積、立方体m;
- K -空気交換レート;
- C -空気の比熱、J / kg * K;
- P -通常の室温での空気密度-20°C
ほとんどの部屋の空気交換の多重度は1に等しいです。例外は、内部に蒸気バリアがある住宅です。通常の微気候を維持するには、空気を1時間に2回更新する必要があります。
比熱は参考指標です。圧力のない標準温度では、値は1005 J / kg * Kです。
この表は、大気圧下の周囲温度に対する空気密度の依存性を示しています-1.0132 bar(1 Atm)
総熱損失
部屋の熱損失の総量は次のようになります。 Q = Q1 * 1.1 + Q2。係数1.1-亀裂を通した空気の浸透、建物構造の漏れによるエネルギー消費の10%の増加。
得られた値に1.2を掛けると、熱損失を補うために暖かい床に必要な電力が得られます。熱流束の冷媒温度依存性のグラフを使用して、適切なステップとパイプ直径を決定できます。
縦軸は水回路の平均温度レジーム、横軸は1平方キロメートルあたりの暖房システムによる熱生成の指標です。メートル
データは、厚さ7 mmの砂セメントスクリードの床下暖房に関連し、コーティング材はセラミックタイルです。その他の条件では、仕上げの熱伝導率を考慮して値を調整する必要があります。
たとえば、カーペットを敷くときは、クーラントの温度を4〜5°C上げる必要があります。スクリードを1センチ追加するごとに、熱伝達が5〜8%減少します。
最終的な輪郭の長さの選択
ターンを配置するステップとカバーされた領域が分かれば、パイプの流量を簡単に決定できます。得られた値が許容値より大きい場合は、複数の回路を装備する必要があります。
ループの長さが同じであれば最適です。調整やバランス調整は必要ありません。ただし、実際には、多くの場合、暖房本管をさまざまなセクションに分割する必要があります。
等高線の長さの広がりは30〜40%以内に留まる必要があります。目的に応じて、ループピッチとパイプの直径によって部屋の形状を「再生」できます
暖房分岐を計算する具体的な例
60平方メートルの家の熱回路のパラメータを決定するとします。
計算には、以下のデータと特性が必要です。
- 部屋の寸法:高さ-2.7 m、長さと幅-それぞれ10 mと6 m。
- 家には2平方メートルの5つの金属プラスチックの窓があります。 m;
- 外壁-気泡コンクリート、厚さ-50 cm、CT = 0.20 W / mK;
- 追加の壁の断熱材-発泡スチロール5 cm、CT = 0.041 W / mK;
- 天井材-鉄筋コンクリートスラブ、厚さ-20 cm、CT = 1.69 W / mK;
- 屋根裏断熱材-厚さ5cmのポリスチレンボード;
- 前面ドアの寸法-0.9 * 2.05 m、断熱材-ポリウレタンフォーム、層-10 cm、CT = 0.035 W / mK。
次に、計算の段階的な例を考えます。
ステップ1-構造要素による熱損失の計算
壁材の熱抵抗:
- 気泡コンクリート:R1 = 0.5 / 0.20 = 2.5 sq.m * K / W;
- 発泡ポリスチレン:R2 = 0.05 / 0.041 = 1.22 sq.m * K /W。
壁全体の熱抵抗は、2.5 + 1.22 = 3.57平方です。 m * K / W家の中の平均気温を+23°Cとし、路上での最低気温をマイナス記号で25°Cとしています。違いは48°Cです。
総壁面積の計算:S1 = 2.7 * 10 * 2 + 2.7 * 6 * 2 = 86.4平方メートル。得られた指標から、窓とドアの値を引く必要があります:S2 = 86.4-10-1.85 = 74.55 sq。メートル
取得したパラメーターを式に代入すると、壁の熱損失が得られます。Qc= 74.55 / 3.57 * 48 = 1002 W
同様に、熱費は窓、ドア、天井を通して計算されます。屋根裏部屋を介したエネルギー損失を評価するために、床材と断熱材の熱伝導率が考慮されます
天井の総熱抵抗は、0.2 / 1.69 + 0.05 / 0.041 = 0.118 + 1.22 = 1.338平方です。熱損失は次のようになります:Qп= 60 / 1,338 * 48 = 2152W。
窓からの熱漏れを計算するには、材料の熱抵抗の加重平均値を決定する必要があります。二重窓-0.5およびプロファイル-0.56平方。それぞれm * K /W。
R®= 0.56 * 0.1 + 0.5 * 0.9 = 0.56平方メートル* K /W。ここで、0.1と0.9は、ウィンドウ構造内の各マテリアルのシェアです。
窓の熱損失:Q®= 10 / 0.56 * 48 = 857W。
ドアの断熱を考慮すると、その熱抵抗は次のようになります。Rd= 0.1 / 0.035 = 2.86 sq。 Qd =(0.9 * 2.05)/ 2.86 * 48 = 31W。
囲んでいる要素による総熱損失は等しい:1002 + 2152 + 857 + 31 = 4042W。結果は10%増加する必要があります:4042 * 1.1 = 4446ワット。
ステップ2-加熱用の熱+一般的な熱損失
まず、入ってくる空気を加熱するための熱消費量を計算します。部屋の体積:2.7 * 10 * 6 = 162 cu。したがって、換気熱損失は次のようになります:(162 * 1/3600)* 1005 * 1.19 * 48 = 2583W。
これらの部屋のパラメータによると、総熱費は次のようになります:Q = 4446 + 2583 = 7029W。
ステップ3-熱回路に必要な電力
熱損失を補償するために必要な最適なループ電力を計算します:N = 1.2 * 7029 = 8435W。
さらに:q = N / S = 8435/60 = 141 W /平方メートル。
暖房システムに必要な性能と部屋の有効面積に基づいて、1平方あたりの熱流束密度を決定できます。メートル
ステップ4-敷設ピッチと輪郭の長さの決定
結果の値は、依存関係グラフと比較されます。システム内の冷却液の温度が40°Cの場合、次のパラメーターを持つ回路が適しています:ピッチ-100 mm、直径-20 mm。
水が50°Cに加熱されたトランク内を循環する場合、枝の間の間隔を15 cmに増やし、断面が16 mmのパイプを使用できます。
等高線の長さを考慮します:L = 60 / 0.15 * 1.1 = 440 m。
これとは別に、コレクターから熱システムまでの距離を考慮する必要があります。
計算からわかるように、水床の配置では、少なくとも4つの加熱ループを実行する必要があります。また、パイプを適切に配置して固定する方法と、その他のインストールの秘密について、ここで検討しました。
視覚的なビデオレビューは、熱回路の長さとピッチの予備計算に役立ちます。
床暖房システムの分岐間の最も効果的な距離を選択する:
悪用された床暖房のループの長さを調べる方法に関するガイド:
計算方法は簡単とは言えません。同時に、回路のパラメーターに影響を与える多くの要因を考慮に入れる必要があります。水床を唯一の熱源として使用することを計画している場合は、この作業を専門家に委託することをお勧めします-計画段階でのミスは高額になる可能性があります.
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温水床を配置するためのパイプの計算に特化していて、上記の材料に何か追加することがある場合は、記事の下にコメントを書き込んでください。