Kuidas teha põrandakütte arvutus vesiküttesüsteemi näitel

Põrandakütte efektiivsust mõjutavad paljud tegurid. Ilma nendeta arvestamata, isegi kui süsteem on õigesti paigaldatud ja selle ehitamiseks on kasutatud kõige kaasaegsemaid materjale, ei vasta tegelik soojustõhusus ootustele.

Seetõttu peab paigaldustöödele eelnema põrandakütte nõuetekohane arvutus, ja alles siis saab tagada hea tulemuse.

Küttesüsteemi projekti väljatöötamine on kallis, seetõttu teevad paljud kodumeistrid arvutused ise. Nõustuge, põrandakütte seadistamise kulude vähendamise idee tundub väga ahvatlev.

Me soovitame Teile, kuidas luua projekt, milliseid kriteeriume arvestada küttesüsteemi parameetrite valimisel, ja kirjeldame samm-sammult arvutusmetoodikat. Selguse huvides oleme koostanud põrandakütte arvutuse näite.

Arvutuse lähteandmed

Algselt õigesti planeeritud projekteerimis- ja paigaldustööde käik hoiab ära ootamatused ja ebameeldivad probleemid edaspidi.

Põrandakütte arvutamisel tuleb lähtuda järgmistest andmetest:

• seinte materjalist ja nende konstruktsiooni iseärasustest;
• ruumi mõõtmetest plaanil;
• viimistluskatte tüübist;
• uste, akende konstruktsioonist ja nende paigutusest;
• konstruktsioonielementide asukohast plaanis;

Nõuetekohase projekteerimise jaoks on vajalik kindlasti arvesse võtta kehtestatud temperatuurirežiimi ja selle reguleerimise võimalust.

Ligikaudse arvutuse tegemiseks eeldatakse, et 1 m² küttesüsteemi peab kompenseerima soojuskadu 1 kW. Kui vesiküttekontuuri kasutatakse põhisüsteemi täiendusena, peab see katma ainult osa soojuskadudest.

On olemas soovitused põranda temperatuuri kohta, mis tagab mugava viibimise erineva otstarbega ruumides:

• 29°C — elutsoon;
• 33°C — vannituba, basseiniga ruumid ja teised kõrge õhuniiskusega ruumid;
• 35°C — külmavööndid (välisuste, välisseinte jms juures).

Nende väärtuste ületamine toob kaasa nii süsteemi enda kui ka viimistluskatte ülekuumenemise, millele järgneb materjali vältimatu kahjustus.

Eelarvutlusi tehes saab valida isiklike tunnete järgi optimaalse soojuskandja temperatuuri, määrata koormuse küttekontuurile ja osta pumbaseadmed, mis suudavad veatult ergutada soojuskandja liikumist. See valitakse 20% varuga soojuskandja vooluhulgast.

Palju aega kulub üle 7 cm paksuse tasanduskihi soojendamisele. Seetõttu püütakse vesisüsteemide paigaldamisel mitte ületada nimetatud piiri. Kõige sobivamaks katteks vee põrandaküttele peetakse põrandakeraamikat, parketi alla selle ülimadala soojusjuhtivuse tõttu sooja põrandat ei paigaldata.

Projekteerimisetapis tuleb otsustada, kas soe põrand on peamine soojuse tarnija või kasutatakse seda ainult radiaatoriküttesüsteemi täiendusena. Sellest sõltub soojusenergia kadude osakaal, mida ta peab kompenseerima. See võib olla 30% kuni 60% varieerumisega.

Vee põrandakütte soojenemisaeg sõltub tasanduskihti kuuluvate elementide paksusest. Vesi soojuskandjana on väga efektiivne, kuid süsteem ise on paigaldamise poolest keeruline.

Põrandakütte parameetrite määramine

Arvutuse eesmärk on saada soojuskoormuse suurus. Selle arvutuse tulemus mõjutab järgnevaid samme. Soojuskoormust mõjutavad omakorda talvine keskmine temperatuur konkreetses piirkonnas, eeldatav sisetemperatuur ruumides, lae, seinte, akende ja uste soojusülekandetegur.

Soojuskadude põhjuseks on halvasti soojustatud seinad, aknad, majauksed. Suurim protsent soojusest läheb läbi ventilatsioonisüsteemi ja katuse (+).

Arvutuste lõpptulemus enne vee sooja põranda paigaldamist sõltub ka täiendavate kütteseadmete olemasolust, sealhulgas majas elavate inimeste ja lemmikloomade soojuse eraldumisest. Arvutuses tuleb kindlasti arvesse võtta infiltratsiooni olemasolu.

Üheks oluliseks parameetriks on ruumide konfiguratsioon, seetõttu on vaja maja korruseplaani ja vastavaid lõikeid.

Soojuskadude arvutusmetoodika

Selle parameetri määramisel saate teada, kui palju soojust peab põrand tootma, et ruumis viibivad inimesed end hästi tunneksid, ning saate valida sobiva võimsusega katla, pumba ja põranda. Teisisõnu: kütekontuuride poolt eraldatav soojus peab kompenseerima hoone soojuskadusid.

Nende kahe parameetri seost väljendab valem:

Mp = 1,2 × Q, kus

• Mp — kontuuride nõutav võimsus;
• Q — soojuskadu.

Teise näitaja määramiseks tehakse mõõtmised ja arvutatakse akende, uste, lagede ja välisseinte pindalad. Kuna põrand soojendatakse, ei võeta selle piirdekonstruktsiooni pindala arvesse. Mõõtmised tehakse välisküljel, hõlmates hoone nurki.

Arvutuses võetakse arvesse nii iga konstruktsiooni paksus kui ka soojusjuhtivustegur. Kõige sagedamini kasutatavate materjalide normatiivsed soojusjuhtivusteguri väärtused (λ) saab võtta tabelist.

Tabelist saab võtta koefitsiendi väärtuse arvutamiseks. Kui paigaldatakse metallplastaknad, on oluline tarnijafirmalt teada saada materjali soojustakistuse väärtuse (+)

Soojuskadude arvutamine toimub iga hooneelemendi jaoks eraldi, kasutades valemit:

Q = 1/R*(tv-tn)*S × (1+∑b), kus

• R – materjali soojustakistus, millest piirdekonstruktsioon on valmistatud;
• S – konstruktsioonielemendi pindala;
• tv ja tn — vastavalt sisetemperatuur ja välistemperatuur, kusjuures teine näitaja võetakse madalaima väärtuse järgi;
• b — täiendavad soojuskadud, mis on seotud hoone orientatsiooniga ilmakaarte suhtes.

Soojustakistuse (R) leitakse, jagades konstruktsiooni paksuse materjali soojusjuhtivusteguriga, millest see on valmistatud.

Koefitsiendi b väärtus sõltub maja orientatsioonist:

• 0,1 – põhi, loode või kirre;
• 0,05 – lääs, kagu;
• 0 – lõuna, edel.

Kui vaadelda küsimust mõne vesiküttepõranda arvutuse näitel, muutub see mõistetavamaks.

Konkreetne arvutuse näide

Oletame, et mittealaliselt kasutatava maja seinad on 20 cm paksused ja gaasbetoonplokkidest. Piirdeseinte kogupindala, millest on maha arvatud akna- ja ukseavad, on 60 m². Välisõhu temperatuur on -25°C, sisetemperatuur +20°C, konstruktsioon on orienteeritud kagusse.

Arvestades, et plokkide soojusjuhtivustegur λ = 0,3 W/(m°*C), saab arvutada soojuskadusid läbi seinte: R=0,2/0,3= 0,67 m²°C/W.

Soojuskadu täheldatakse ka läbi krohvikihi. Kui selle paksus on 20 mm, siis Rkr. = 0,02/0,3 = 0,07 m²°C/W. Nende kahe näitaja summa annab soojuskadude väärtuse läbi seinte: 0,67+0,07 = 0,74 m²°C/W.

Kui kõik lähteandmed on olemas, asendatakse need valemis ja saadakse selliste seintega ruumi soojuskadu: Q = 1/0,74*(20 — (-25))*60*(1+0,05) = 3831,08 W.

Samamoodi arvutatakse soojuskadu läbi ülejäänud piirete: aknad, ukseavad, katus.

Küttetorustike poolt eraldatav soojus võib olla ebapiisav maja sees õhu soojendamiseks vajaliku väärtuseni, kui nende võimsus on alahinnatud. Liigse võimsuse korral tekib soojuskandja ülekulu.

Soojuskadude määramiseks läbi lae võetakse selle soojustakistus võrdseks kavandatava või olemasoleva isolatsioonitüübi väärtusega: R = 0,18/0,041 = 4,39 m²°C / W.

Lae pindala on identne põranda pindalaga ja on 70 m². Asendades need väärtused valemis, saadakse soojuskadu läbi ülemise piirde: Q lae = 1/4,39*(20 — (-25))* 70* (1+0,05) = 753,42 W.

Akende pinna kaudu soojuskadude määramiseks tuleb arvutada nende pindala. Kui on 4 akent laiusega 1,5 m ja kõrgusega 1,4 m, on nende kogupindala: 4*1,5*1,4 = 8,4 m².

Kui tootja märgib eraldi soojustakistuse klaaspaketile ja profiilile — vastavalt 0,5 ja 0,56 m²°C/W, siis Rakna = 0,5*90+0,56*10)/100 = 0,56 m²°C/W. Siin 90 ja 10 on osa, mis langeb igale aknaelemendile.

Saadud andmete põhjal jätkatakse edasiste arvutustega: Qakna = 1/0,56*(20 — (-25))*8,4*(1+0,05) = 708,75 W.

Välisuksel on pindala 0,95*2,04 = 1,938 m². Siis Rukse = 0,06/0,14 = 0,43 m²°C/W. Q uks = 1/0,43*(20 — (-25))* 1,938*(1+0,05) = 212,95 W.

Kuna välisukseid avatakse sageli, kaob nende kaudu suur hulk soojust. Seetõttu on oluline tagada nende tihe sulgumine.

Lõpuks on soojuskadu: Q = 3831,08 +753,42 + 708,75 + 212,95 + 7406,25 = W.

Sellele tulemusele lisatakse veel 10% õhu infiltratsiooni jaoks, siis Q = 7406,25+740,6 = 8146,85 W.

Nüüd saab määrata ka põranda soojusvõimsuse: Mp = 1,*8146,85 = 9776,22 W või 9,8 kW.

Vajalik soojus õhu soojendamiseks

Kui maja on varustatud ventilatsioonisüsteemiga, siis osa soojusest, mida allikas eraldab, tuleb kulutada väljast sissetuleva õhu soojendamisele.

Arvutamiseks kasutatakse valemit:

Qõ. = c*m*(t_sis—t_val), kus

• c = 0,28 kg°C ja tähistab õhumassi soojusmahtuvust.
• m sümbol tähistab välisõhu massikulu kg-des.

Viimane parameeter arvutatakse, korrutades kogu õhuhulka tihedusega. Õhuhulk võrdub kõigi ruumide mahuga eeldusel, et õhku vahetatakse iga tund. Tihedus muutub sõltuvalt temperatuurist.

Graafikul on kujutatud õhutiheduse sõltuvus selle temperatuurist. Andmeid on vaja soojushulga arvutamiseks, mis on vajalik sundventilatsiooni tulemusel majja siseneva õhumassi soojendamiseks (+)

Kui hoonesse siseneb 400 m³/h, siis m=400*1,422 = 568,8 kg/h. Qv. = 0,28*568,8*45 = 7166,88 W.

Sel juhul suureneb vajalik põranda soojusvõimsus oluliselt.

Vajaliku torude arvu arvutamine

Vesiküttega põranda ehitamiseks valitakse erinevaid torude paigaldusmeetodeid, mis erinevad kuju poolest: kolme tüüpi madu – lihtne madu, nurgamadu ja kahekordne madu – ning tigu. Ühes paigaldatud kontuuris võib esineda erinevate vormide kombinatsioon. Mõnikord valitakse põranda keskpiirkonnaks "tigu" ja servade jaoks üks madu tüüp.

"Tigu" on ratsionaalne valik lihtsa geomeetriaga mahukate ruumide jaoks. Tugevalt piklikes või keerulise kujuga ruumides on parem rakendada "Madu" (+)

Torude vahekaugust nimetatakse sammuks. Seda parameetrit valides tuleb rahuldada kaks nõuet: jalg ei tohi tunda temperatuurierinevusi põranda üksikutes tsoonides ning torusid tuleb kasutada võimalikult tõhusalt.

Põranda piirdealadel soovitatakse kasutada sammu 100 mm. Ülejäänud aladel saab valida sammu vahemikus 150 kuni 300 mm.

Põranda soojustus on oluline. Esimesel korrusel peaks selle paksus olema vähemalt 100 mm. Selleks kasutatakse mineraalvilla või ekstrusioonvahtpolüstüreeni.

Toru pikkuse arvutamiseks on lihtne valem:

L = S/N*1.1, kus

• S – kontuuri pindala;
• N – paigaldussamm;
• 1,1 – paindevaru 10%.

Lõppväärtusele lisatakse torulõik, mis on paigaldatud kollektorist soojakontuuri jaotuseni nii tagasivoolul kui ka pealevoolul.

Arvutuse näide.

Algväärtused:

• pindala – 10 m²;
• kaugus kollektorini – 6 m;
• paigaldussamm – 0,15 m

Ülesande lahendus on lihtne: 10/0,15*1,1+(6*2) = 85,3 m.

Kasutades metallplasttorusid pikkusega kuni 100 m, valitakse kõige sagedamini läbimõõt 16 või 20 mm. Toru pikkuse 120–125 m korral peab selle ristlõige olema 20 mm².

Ühekontuurne konstruktsioon sobib ainult väikese pindalaga ruumi. Suurtes ruumides jagatakse põrand mitmeks kontuuriks suhtega 1:2 – konstruktsiooni pikkus peab olema laiusest 2 korda suurem.

Varem arvutatud väärtus on kogu põrandatoru pikkus. Kuid tervikpildi saamiseks tuleb eraldi kontuuri pikkus välja tuua.

Seda parameetrit mõjutab kontuuri hüdrauliline takistus, mille määravad valitud torude läbimõõt ja ajaühikus antava vee maht. Kui neid tegureid eirata, on rõhukadu nii suur, et ükski pump ei pane soojuskandjat tsirkuleerima.

Torukulu määramine sõltuvalt valitud paigaldussammust

Sama pikkusega kontuurid on ideaalne juhtum, kuid praktikas esineb seda harva, sest erineva otstarbega ruumide pinnad erinevad oluliselt ning kontuuride pikkuste viimine ühele väärtusele on lihtsalt ebaotstarbekas. Professionaalid lubavad torude pikkuste erinevust 30–40%.

Kollektori läbimõõt ja segamissõlme läbilaskevõime määravad lubatud ahelate arvu, mis sellega ühendatud on. Segamissõlme passis on alati näha soojuskoormuse väärtus, mille jaoks see on ette nähtud.

Oletame, et läbilaskevõime tegur (Kvs) on 2,23 m³/h. Sellise teguri korral taluvad teatud pumbamudelid koormust 10 kuni 15 W.

Kontuuride arvu määramiseks tuleb arvutada igaühe soojuskoormus. Kui sooja põranda pindala on 10 m² ja soojusülekanne 1 m² kohta on 80 W, siis 10*80 = 800 W. Seega suudab segamissõlm tagada 15 000/800 = 18,8 ruumi või kontuuri pindalaga 10 m².

Need näitajad on maksimaalsed ja neid saab rakendada ainult teoreetiliselt, tegelikult tuleb arvu vähendada vähemalt 2 võrra, siis 18 – 2 = 16 kontuuri.

Valides segamissõlme (kollektorit), tuleb kontrollida, kas sellel on nii palju väljundeid.

Torude läbimõõdu valiku õigsuse kontroll

Et kontrollida, kas torude ristlõige on õigesti valitud, võib kasutada valemit:

υ = 4*Q*10ᶾ/n*d²

Kui kiirus vastab leitud väärtusele, on torude ristlõige õigesti valitud. Normdokumendid lubavad kiirust maksimaalselt 3 m/s läbimõõduga kuni 0,25 m, kuid optimaalne väärtus on 0,8 m/s, sest selle suurenemisel suureneb müraefekt torustikus.

Lisateavet põrandaküttetorude arvutamise kohta leiate sellest artiklist.

Tsirkulatsioonipumba arvutamine

Et süsteem oleks ökonoomne, tuleb valida tsirkulatsioonipump, mis tagab vajaliku rõhu ja optimaalse veevoolu kontuurides. Pumpade passides märgitakse tavaliselt kõige pikema kontuuri rõhk ja kogu soojuskandja koguvool kõigis ahelates.

Survet mõjutavad hüdraulilised kaod:

∆ h = L*Q²/k1, kus

• L – kontuuri pikkus;
• Q – vee vooluhulk l/s;
• k1 – koefitsient, mis iseloomustab süsteemi kadusid; näitaja võib võtta hüdraulika teatmetabelitest või seadme passist.

Teades surve suurust, arvutatakse vooluhulk süsteemis:

Q = k*√H, kus

k – see on vooluhulga koefitsient. Professionaalid võtavad vooluhulgaks iga 10 m² kohta 0,3–0,4 l/s.

Vesiküttepõranda komponentide seas on eriline roll tsirkulatsioonipumbal. Ainult seade, mille võimsus ületab tegelikku soojuskandja vooluhulka 20%, suudab torudes tekkinud takistuse ületada.

Passis märgitud surve ja vooluhulga numbreid ei tohi võtta sõna-sõnalt – need on maksimumid, tegelikult mõjutavad neid võrgu pikkus ja geomeetria. Kui surve on liiga suur, vähendatakse kontuuri pikkust või suurendatakse torude läbimõõtu.

Soovitused tasanduskihi paksuse valimiseks

Teatmeteostest võib leida teavet, et tasanduskihi minimaalne paksus on 30 mm. Kui ruum on üsna kõrge, pannakse tasanduskihi alla isolatsioon, mis parandab kütteringist eralduva soojuse kasutamise efektiivsust.

Kõige populaarsem aluskihi materjal on ekstrudeeritud vahtpolüstürool. Selle soojusülekande takistus on oluliselt madalam kui betoonil.

Tasanduskihi paigaldamisel, et tasakaalustada betooni lineaarpaisumist, vormistatakse ruumi perimeeter summutuslindiga. Oluline on valida selle paksus õigesti. Eksperdid soovitavad ruumi puhul, mille pindala ei ületa 100 m², rajada 5 mm kompenseeriv kiht.

Kui pindala väärtused on suuremad tänu pikkusele, mis ületab 10 m, arvutatakse paksus valemiga:

b = 0,55*L, kus

L – see on ruumi pikkus meetrites.

Järeldused ja kasulik video teemal

See videomaterjal on vesiküttepõranda arvutuse ja paigalduse kohta:

Videos on toodud praktilised soovitused põranda paigaldamiseks. Teave aitab vältida vigu, mida tavaliselt teevad harrastajad:

Arvutus võimaldab projekteerida süsteemi «soe põrand» optimaalsete töönäitajatega. On lubatav paigaldada küte, kasutades passiandmeid ja soovitusi.

See töötab küll, aga professionaalid soovitavad ikkagi aega kulutada arvutusele, et lõpuks tarbiks süsteem vähem energiat.

Kas teil on kogemusi vesiküttepõranda arvutamisel ja kütteringi projekti ettevalmistamisel? Või on teemal küsimusi? Palun jagage oma arvamust ja jätke kommentaare.