Beregning af rør til gulvvarme: valg af rør efter parametre, valg af lægningsafstand + eksempel på beregning

På trods af installationskompleksiteten anses gulvvarme med vandkreds for at være en af de mest rentable opvarmningsmetoder for et rum. For at systemet fungerer så effektivt som muligt og uden fejl, skal man korrekt udføre beregningen af rør til gulvvarme – bestemme længde, sløjfeafstand og lægningsmønster for kredsen.

Komforten ved brug af vandopvarmning afhænger i høj grad af disse indikatorer. Det er netop disse spørgsmål, vi vil behandle i vores artikel – vi vil fortælle, hvordan man vælger den optimale rørtype under hensyntagen til hver variants tekniske egenskaber. Efter at have læst denne artikel vil du også kunne vælge den rigtige lægningsafstand og beregne den nødvendige diameter og længde af gulvvarmekredsen for et specifikt rum.

Parametre til beregning af varmekredsen

På designstadiet skal man løse en række spørgsmål, der bestemmer konstruktionsmæssige egenskaber for gulvvarmen og driftsmåden – vælge afretningstykkelse, pumpe og andet nødvendigt udstyr.

Tekniske aspekter ved organisering af varmegrenen afhænger i høj grad af dens formål. Ud over formålet vil der til en nøjagtig beregning af vandkredsens længde være brug for en række indikatorer: dækningsareal, varmestrømtæthed, varmebærertemperatur, type af gulvbelægning.

Areal dækket af rør

Ved bestemmelse af bundens dimensioner til rørlægning tages der hensyn til plads, der ikke er optaget af store apparater og indbygget møbler. Man skal på forhånd overveje indretningen af genstande i rummet.

Hvis vandgulvet bruges som den primære varmekilde, skal dets kapacitet være tilstrækkelig til at kompensere for 100% af varmetabet. Hvis slangen er et supplement til radiatoren, skal den dække 30-60% af rummets varmeenergiomkostninger.

Varmestrøm og varmebærertemperatur

Varmestrømtætheden – er en beregningsstørrelse, der karakteriserer den optimale mængde varmeenergi til opvarmning af rummet. Størrelsen afhænger af en række faktorer: væggenes varmeledningsevne, etageadskillelser, glasareal, isolering og luftskifteintensitet. Ud fra varmestrømmen bestemmes sløjfens lægningsafstand.

Den maksimale temperatur på kølevæsken er 60 °C. Men tykkelsen af afretningen og gulvbelægningen reducerer temperaturen – i virkeligheden observeres der omkring 30-35 °C på gulvoverfladen. Forskellen mellem temperaturmålingerne ved indløb og udløb af kredsløbet må ikke overstige 5 °C.

Type af gulvbelægning

Den afsluttende behandling påvirker systemets effektivitet. Optimal varmeledningsevne har fliser og porcelænsstentøj – overfladen opvarmes hurtigt. En god virkningsgrad for vandkredsløbet opnås ved brug af laminat og linoleum uden et varmeisolerende lag. Den laveste varmeledningsevne har trægulve.

Varmeafgivelsen afhænger også af støbematerialet. Systemet er mest effektivt med tung beton med naturligt tilslag, f.eks. havsgrus i fin fraktion.

Cement-sandmørtel giver et middelt niveau af varmeafgivelse ved opvarmning af kølevæsken til 45 °C. Kredsløbets virkningsgrad falder markant ved anvendelse af halvtør afretning

Ved beregning af rør til gulvvarme skal de fastsatte normer for gulvets temperaturregime tages i betragtning:

• 29 °C – opholdsstue;
• 33 °C – rum med høj luftfugtighed;
• 35 °C – gangzoner og kuldezoner – områder langs endevægge.

Klimaforholdene i regionen spiller en vigtig rolle for bestemmelsen af lægningstætheden for vandkredsløbet. Ved beregning af varmetab skal den minimale temperatur om vinteren tages i betragtning.

Som praksis viser, kan en forudgående isolering af hele huset reducere belastningen. Det giver mening først at isolere rummet og derefter beregne varmetab og rørkredsløbets parametre.

Vurdering af tekniske egenskaber ved valg af rør

På grund af de usædvanlige driftsforhold stilles der høje krav til materialet og størrelsen af gulvvarmeslangen:

• kemisk inerthed, modstandsdygtighed over for korrosionsprocesser;
• tilstedeværelsen af en helt glat indvendig belægning, som ikke er tilbøjelig til at danne kalkaflejringer;
• styrke – indefra påvirkes væggene konstant af kølevæsken, og udefra af afretningen; røret skal kunne modstå et tryk på op til 10 bar.

Det er en fordel, hvis varmekredsen har en lav vægt. Varmegulvets opbygning lægger i forvejen en betydelig belastning på etageadskillelsen, og tunge rør vil kun forværre situationen.

I henhold til SNiP er det forbudt at anvende svejste rør i lukkede varmesystemer, uanset om svejsesømmen er spiralformet eller lige.

De anførte krav opfyldes i varierende grad af tre kategorier af rør: tværbundet polyethylen, metal-plast og kobber.

Mulighed #1 – tværbundet polyethylen (PEX)

Materialet har en netværksstruktur med brede masker af molekylære bindinger. Det modificerede polyethylen adskiller sig fra almindeligt polyethylen ved at have både langsgående og tværgående bindinger. Denne struktur øger vægtfylde, mekanisk styrke og kemisk resistens.

Vandkredsen af PEX-rør har en række fordele:

• høj elasticitet, som gør det muligt at lægge slangen med en lille bøjningsradius;
• sikkerhed – ved opvarmning frigiver materialet ingen skadelige stoffer;
• varmebestandighed: blødgøring – fra 150 °C, smeltning – 200 °C, forbrænding – 400 °C;
• bevarer strukturen ved temperaturudsving;
• modstandsdygtighed over for skader – biologiske nedbrydere og kemiske reagenser.

Rørledningen bevarer sin oprindelige kapacitet – der afsættes ikke aflejringer på væggene. Den forventede levetid for PEX-kredsen er 50 år.

Ulemperne ved tværbundet polyethylen omfatter: følsomhed over for sollys, negativ påvirkning af ilt, når det trænger ind i strukturen, og behovet for fastgørelse af slangen ved lægning.

Der skelnes mellem fire produktgrupper:

1. PEX-a – peroxidtværbinding. Opnår den stærkeste og mest ensartede struktur med en bindingstæthed på op til 75%.
2. PEX-b – silantværbinding. I teknologien anvendes silanider – giftige stoffer, der ikke må anvendes i husholdninger. Producenter af vandrør erstatter det med et sikkert reagens. Rør med hygiejnecertifikat er tilladte til installation. Bindingstæthed – 65-70%.
3. PEX-c – bestrålingsmetode. Polyethylen udsættes for en strøm af gammastråler eller elektroner. Som et resultat fortættes bindingerne til 60%. Ulemper ved PEX-c: usikker anvendelse, ujævn tværbinding.
4. PEX-d – nitrering. Reaktionen til dannelse af nettet sker via nitrogenradikaler. Resultatet er et materiale med en bindingstæthed på omkring 60-70%.

Styrkeegenskaberne for PEX-rør afhænger af metoden til tværbinding af polyethylen.

Hvis du har valgt rør af tværbundet polyethylen, anbefaler vi at læse reglerne for opsætning af et gulvvarmesystem med dem.

Mulighed #2 – metalplast

Metalplast er førende inden for rørproduktion til gulvvarme. Materialet består konstruktionsmæssigt af fem lag.

Det indre lag og den ydre skal er højdensitetspolyethylen, som giver røret den nødvendige glathed og varmebestandighed. Mellemlaget er en aluminiumsfolie.

Metallet øger rørledningens styrke, reducerer termisk udvidelse og fungerer som en anti-diffusionsbarriere – det forhindrer ilt i at nå varmebæreren.

Egenskaber ved metalplasrør:

• god varmeledningsevne;
• evne til at bevare den givne form;
• arbejdstemperatur med bibeholdelse af egenskaber – 110 °C;
• lav vægtfylde;
• støjsvag transport af varmebæreren;
• sikkerhed ved brug;
• korrosionsbestandighed;
• driftslevetid – op til 50 år.

Ulempen ved kompositrør er, at de ikke må bøjes om aksen. Ved gentagen vridning er der risiko for at beskadige aluminiumslaget. Vi anbefaler at sætte sig ind i den korrekte installationsteknik for metalplasrør for at undgå skader.

Mulighed #3 – kobberrør

Teknisk set er kobber det bedste valg. Men efterspørgslen begrænses af den høje pris.

Sammenlignet med syntetiske rørledninger har kobbersløjfen flere fordele: varmeledningsevne, termisk og fysisk styrke, ubegrænsede bøjningsmuligheder og fuldstændig uigennemtrængelighed for gasser.

Ud over den høje pris har kobberrør også en ekstra ulempe – kompleksiteten af installationen. For at bøje sløjfen kræves en pressemaskine eller en rørbukker.

Mulighed #4 – polypropylen og rustfrit stål

Nogle gange laves varmekredse af polypropylen eller rustfri bølgerør. Den første mulighed er prismæssigt overkommelig, men ret stiv – den mindste bøjningsradius er otte gange rørets diameter.

Det betyder, at rør med en diameter på 23 mm skal placeres med en afstand på 368 mm – en forøget lægningsafstand sikrer ikke en jævn opvarmning.

Rustfri rør har høj varmeledningsevne og god fleksibilitet. Ulemper: kort levetid for pakninger, og bølgeformen skaber høj hydraulisk modstand.

Mulige måder at lægge kredsen på

For at bestemme rørforbruget til et gulvvarmesystem skal du vælge layoutet for vandkredsløbet. Hovedopgaven ved planlægning af layoutet er at sikre jævn opvarmning under hensyntagen til kolde og uopvarmede zoner i rummet.

Følgende layoutmuligheder er mulige: slange, dobbelt slange og snegl. Når du vælger et layout, skal du overveje rummets størrelse, konfiguration og placeringen af ydervægge.

Metode #1 – slange

Varmebæreren tilføres systemet langs væggen, passerer gennem slange og vender tilbage til fordelingsmanifolden. I dette tilfælde opvarmes halvdelen af rummet med varmt vand, og resten med afkølet vand.

Ved slangelægning er det umuligt at opnå jævn opvarmning – temperaturforskellen kan nå op til 10 °C. Metoden er anvendelig i smalle rum.

Hjørneslangelayoutet er optimalt, hvis du skal maksimalt isolere en kold zone ved en endevæg eller i en entré

Dobbelt slange giver en blødere temperaturgradient. Direkte og retur kredsløb løber parallelt med hinanden.

Metode #2 – snegl eller spiral

Dette betragtes som det optimale layout, der sikrer jævn opvarmning af gulvbelægningen. Lige og retur grene lægges skiftevis.

En ekstra fordel ved 'sneglen' er installation af varmekredsløbet med en glat bøjning. Denne metode er relevant ved arbejde med rør, der ikke er tilstrækkeligt fleksible.

På store arealer anvendes et kombineret layout. Overfladen opdeles i sektorer, og der udvikles et separat kredsløb til hver sektor, der går til en fælles manifold. I midten af rummet lægges rørene som snegl, og langs ydervæggene som slange.

På vores hjemmeside er der en anden artikel, hvor vi i detaljer har gennemgået installationslayouts for gulvvarme og givet anbefalinger til valg af den optimale mulighed afhængigt af det specifikke rums egenskaber.

Beregningsmetode for rør

For at undgå forvirring i beregningerne foreslår vi at opdele løsningen i flere trin. Først og fremmest skal du vurdere rummets varmetab, bestemme lægningsafstanden og derefter beregne længden af varmekredsløbet.

Principper for opbygning af skema

Når du går i gang med beregninger og skitsering, bør du sætte dig ind i de grundlæggende regler for placering af vandkredsløbet:

1. Det er tilrådeligt at lægge rør langs vinduesåbningen – dette vil betydeligt reducere bygningens varmetab.
2. Det anbefalede dækningsareal for et enkelt vandkredsløb er 20 m². I større rum skal rummet opdeles i zoner, og der skal lægges et separat varmekredsløb for hver zone.
3. Afstanden fra væggen til den første gren er 25 cm. Den tilladte afstand mellem rørvindinger i midten af rummet er op til 30 cm, ved kanter og i kolde zoner 10-15 cm.
4. Bestemmelsen af den maksimale rørlængde til gulvvarme bør baseres på spiralens diameter.

For et kredsløb med tværsnit 16 mm er højst 90 m tilladt, grænsen for et rør med tykkelse 20 mm er 120 m. Overholdelse af standarderne sikrer normalt hydraulisk tryk i systemet.

Tabellen viser det omtrentlige rørforbrug afhængigt af sløjfens stigning. For at få mere præcise data skal der tages højde for tillæg til sving og afstand til fordelerskabet.

Grundformel med forklaringer

Beregning af længden af gulvvarmekredsløbet udføres med formlen:

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

Hvor:

• L – den ønskede længde af varmeledningen;
• S – det dækkede gulvareal;
• n – lægningsafstand;
• 1,1 – standardkoefficient for ti procent tillæg til bøjninger;
• k – afstanden fra fordelerskabet til gulvet – der tages højde for afstanden til kredsløbsfordelingen på fremløb og retur.

Det afgørende er dækningens areal og vindingernes afstand.

For overskuelighedens skyld skal der på papir laves en plan over rummet med nøjagtige mål og markere vandkredsløbets forløb

Det skal huskes, at placering af varmeslanger ikke anbefales under store husholdningsapparater og indbygget møbler. Parametrene for de nævnte genstande skal trækkes fra det samlede areal.

For at vælge den optimale afstand mellem grenene er det nødvendigt at udføre mere komplekse matematiske manipulationer, idet man operer med rummets varmetab.

Termisk beregning med bestemmelse af kredsløbsafstand

Tætheden af rørplacering påvirker direkte størrelsen af varmestrømmen fra varmesystemet. For at bestemme den nødvendige belastning skal varmetabet om vinteren beregnes.

Varmeudgifter gennem bygningens konstruktionselementer og ventilation skal fuldt ud kompenseres af vandkredsløbets producerede varmeenergi

Varmesystemets effekt bestemmes af formlen:

M=1,2*Q,

Hvor:

• M – kredsløbets ydeevne;
• Q – rummets samlede varmetab.

Størrelsen Q kan opdeles i komponenter: energiforbrug gennem omsluttende konstruktioner og udgifter forårsaget af ventilationssystemets drift. Lad os finde ud af, hvordan man beregner hver af indikatorerne.

Varmetab gennem bygningselementer

Det er nødvendigt at bestemme varmeenergiforbruget for alle omsluttende konstruktioner: vægge, loft, vinduer, døre osv. Beregningsformlen:

Q1=(S/R)*Δt

Hvor:

• S – areal af elementet;
• R – termisk modstand;
• Δt – forskellen mellem indendørs- og udendørstemperatur.

Ved bestemmelse af Δt anvendes værdien for den koldeste tid på året.

Termisk modstand beregnes som følger:

R=A/Kt,

Hvor:

• A – lagtykkelse, m;
• Kt – varmeledningsevnekoefficient, W/m*K.

For kombinerede bygningselementer skal modstanden for alle lag summeres.

Varmeledningsevnekoefficienten for byggematerialer og isolering kan findes i en håndbog eller i følgedokumentationen for det specifikke produkt.

Flere værdier for varmeledningsevnekoefficient for de mest populære byggematerialer findes i tabellen i den næste artikel.

Ventilationstab

Til beregning af værdien anvendes formlen:

Q2=(V*K/3600)*C*P*Δt,

Hvor:

• V – rummets volumen, kubikmeter;
• K – luftskiftehastighed;
• C – specifik varmekapacitet for luft, J/kg*K;
• P – lufttæthed ved normal stuetemperatur – 20 °C.

Luftskiftehastigheden for de fleste rum sættes til én. Undtagelsen er huse med indvendig dampspærre – for at opretholde et normalt indeklima skal luften udskiftes to gange i timen.

Specifik varmekapacitet er en referenceværdi. Ved standardtemperatur uden tryk er værdien 1005 J/kg*K.

Tabellen viser afhængigheden af lufttætheden af omgivelsestemperaturen ved atmosfærisk tryk – 1,0132 bar (1 atm)

Samlet varmetab

Det samlede varmetab for rummet vil være: Q=Q1*1,1+Q2. Faktoren 1,1 – en stigning i energiforbrug på 10% på grund af luftinfiltration gennem sprækker og utætheder i bygningskonstruktioner.

Ved at multiplicere den opnåede værdi med 1,2 får vi den nødvendige effekt til gulvvarme for at kompensere for varmetabet. Ved at bruge grafen for varmestrømmens afhængighed af fremløbstemperaturen kan man bestemme passende rørafstand og rørdiameter.

Den lodrette akse – den gennemsnitlige temperatur for vandkredsen, den vandrette – varmeproduktionen fra varmesystemet pr. kvadratmeter

Dataene er gyldige for gulvvarme på sand-cement afretning med en tykkelse på 7 mm, belægningsmateriale – keramiske fliser. For andre forhold kræves justering af værdierne under hensyntagen til varmeledningsevnen af den afsluttende overflade.

For eksempel ved lægning af gulvtæppe bør kølevæskens temperatur øges med 4-5 °C. Hver ekstra centimeter afretning reducerer varmeafgivelsen med 5-8%.

Endelig valg af kredslængde

Når man kender lægningsafstanden for sløjferne og det område, der skal dækkes, er det let at bestemme rørforbruget. Hvis den opnåede værdi er større end den tilladte værdi, skal der etableres flere kredsløb.

Optimalt set, hvis sløjferne har samme længde – så skal der ikke justeres eller balanceres. I praksis opstår der dog ofte behov for at opdele varmeledningen i forskellige sektioner.

Spredningen af kredsløbslængder bør forblive inden for 30-40%. Afhængigt af rummets formål og form kan man 'lege' med sløjfeafstand og rørdiametre.

Konkret eksempel på beregning af varmegren

Antag, at vi skal bestemme parametrene for et varmekredsløb til et hus på 60 kvadratmeter.

Til beregningen skal følgende data og egenskaber bruges:

• rummets mål: højde – 2,7 m, længde og bredde – henholdsvis 10 og 6 m;
• huset har 5 metal-plastik vinduer på hver 2 kvm;
• ydervægge – porebeton, tykkelse – 50 cm, Kt=0,20 W/mK;
• ekstra vægisolering – polystyrenskum 5 cm, Kt=0,041 W/mK;
• loftmateriale – armeret betonplade, tykkelse – 20 cm, Kt=1,69 W/mK;
• loftsisolering – polystyrenskumplader 5 cm tykke;
• indgangsdørs mål – 0,9*2,05 m, varmeisolering – polyurethanskum, lag – 10 cm, Kt=0,035 W/mK.

Dernæst betragter vi et trin-for-trin eksempel på udførelse af beregningen.

Trin 1 — beregning af varmetab gennem konstruktionselementer

Termisk modstand af vægmaterialer:

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

Væggens samlede termiske modstand er: 2,5+1,22=3,57 kvm*K/W. Vi antager en gennemsnitstemperatur i huset på +23 °C, og den minimale udetemperatur på 25 °C under nul. Forskellen er 48 °C.

Beregning af det samlede vægareal: S1=2,7*10*2+2,7*6*2=86,4 kvm. Fra den opnåede værdi skal vindues- og dørareal trækkes fra: S2=86,4-10-1,85=74,55 kvm.

Ved at indsætte de opnåede værdier i formlen får vi vægvarmetab: Qc=74,55/3,57*48=1002 W

På samme måde beregnes varmetab gennem vinduer, døre og loft. For at vurdere energitab gennem loftet tages der hensyn til varmeledningsevnen af loftmaterialet og isoleringen.

Loftets endelige termiske modstand er: 0,2/1,69+0,05/0,041=0,118+1,22=1,338 kvm*K/W. Varmetabet vil være: Qp=60/1,338*48=2152 W.

For at beregne varmelækage gennem vinduer er det nødvendigt at bestemme den vægtede gennemsnitsværdi af materialernes termiske modstand: termorude – 0,5 og profil – 0,56 kvm*K/W henholdsvis.

Ro=0,56*0,1+0,5*0,9=0,56 kvm*K/W. Her er 0,1 og 0,9 andelen af hvert materiale i vindueskonstruktionen.

Vinduets varmetab: Qo=10/0,56*48=857 W.

Med hensyn til dørens varmeisolering vil dens termiske modstand være: Rd=0,1/0,035=2,86 kvm*K/W. Qd=(0,9*2,05)/2,86*48=31 W.

Samlede varmetab gennem omsluttende elementer: 1002+2152+857+31=4042 W. Resultatet skal øges med 10%: 4042*1,1=4446 W.

Trin 2 — varme til opvarmning + samlede varmetab

Først beregner vi varmeforbruget til opvarmning af indkommende luft. Rumvolumen: 2,7*10*6=162 kubikmeter. Ventilationstab vil således udgøre: (162*1/3600)*1005*1,19*48=2583 W.

Ifølge rummets parametre vil de samlede varmeomkostninger være: Q=4446+2583=7029 W.

Trin 3 — nødvendig effekt af varmekredsen

Vi beregner den optimale effekt for kredsen, der er nødvendig for at kompensere for varmetab: N=1.2*7029=8435 W.

Derefter: q=N/S=8435/60=141 W/kvm.

Ud fra det krævede ydeevne af varmesystemet og rummets aktive areal kan varmestrømstætheden pr. kvm bestemmes.

Trin 4 — bestemmelse af lægningsafstand og kredslængde

Den opnåede værdi sammenlignes med afhængighedsgrafen. Hvis varmebærerens temperatur i systemet er 40 °C, passer en kreds med parametre: afstand – 100 mm, diameter – 20 mm.

Hvis der cirkulerer vand opvarmet til 50 °C i ledningen, kan intervallet mellem grenene øges til 15 cm, og der kan anvendes rør med tværsnit 16 mm.

Vi beregner kredsens længde: L=60/0,15*1,1=440 m.

Der skal særskilt tages højde for afstanden fra fordelere til varmesystemet.

Som det fremgår af beregningerne, skal der laves mindst fire varmesløjfer til installation af gulvvarme. Og hvordan man korrekt lægger og fastgør rør, samt andre monteringshemmeligheder, har vi set på her.

Konklusioner og nyttig video om emnet

Illustrative videooversigter hjælper med at foretage en foreløbig beregning af længde og afstand for varmekredsen.

Valg af den mest effektive afstand mellem grene i gulvvarmesystemet:

Guide til, hvordan man finder længden af sløjfen i et eksisterende gulvvarmesystem:

Beregningsmetoden kan ikke kaldes enkel. Der skal samtidig tages hensyn til mange faktorer, der påvirker kredsens parametre. Hvis gulvvarme planlægges som den eneste varmekilde, er det bedst at overlade dette arbejde til professionelle – fejl i planlægningsfasen kan blive dyre.

Beregner du selv den nødvendige rørlængde til gulvvarme og den optimale diameter? Har du spørgsmål, som vi ikke har berørt i dette materiale? Stil dem til vores eksperter i kommentarfeltet.

Hvis du specialiserer dig i beregning af rør til installation af vandbåren gulvvarme og har noget at tilføje til ovenstående materiale, så skriv venligst dine bemærkninger nedenfor under artiklen.