Kā veikt siltās grīdas aprēķinu, izmantojot ūdens sistēmas piemēru

Siltās grīdas efektivitāti ietekmē daudzi faktori. Bez to ņemšanas vērā, pat ja sistēma ir pareizi uzstādīta un tās izbūvē izmantoti vismodernākie materiāli, reālā siltuma efektivitāte neattaisnos cerības.

Šī iemesla dēļ montāžas darbiem obligāti jāveic siltās grīdas pareizs aprēķins, un tikai tad var garantēt labu rezultātu.

Apkures sistēmas projekta izstrāde nav lēta, tāpēc daudzi mājas meistari aprēķinus veic paši. Piekrītiet, ideja par izmaksu samazināšanu siltās grīdas ierīkošanā šķiet ļoti vilinoša.

Mēs jums pastāstīsim, kā izveidot projektu, kādus kritērijus ņemt vērā, izvēloties apkures sistēmas parametrus, un aprakstīsim soli pa solim aprēķina metodiku. Skaidrības labad mēs esam sagatavojuši siltās grīdas aprēķina piemēru.

Sākotnējie dati aprēķinam

Sākotnēji pareizi plānota projektēšanas un montāžas darbu gaita novērsīs negaidītus pārsteigumus un nepatīkamas problēmas nākotnē.

Aprēķinot siltās grīdas, jāvadās no šādiem datiem:

• sienu materiāla un to konstrukcijas īpatnībām;
• telpas izmēriem plānā;
• apdares pārklājuma veida;
• durvju, logu konstrukcijas un to izvietojuma;
• konstrukcijas elementu izvietojuma plānā.

Lai veiktu pareizu projektēšanu, obligāti jāņem vērā noteikto temperatūras režīmu un tā regulēšanas iespēju.

Aptuvenam aprēķinam tiek pieņemts, ka 1 m² apkures sistēmas jāatgūst siltuma zudumi 1 kW. Ja ūdens sildīšanas kontūru izmanto kā papildinājumu galvenajai sistēmai, tad tam jāsedz tikai daļa siltuma zudumu.

Pastāv ieteikumi par grīdas temperatūru, kas nodrošina komfortablu uzturēšanos dažāda mērķa telpās:

• 29°C — dzīvojamā zona;
• 33°C — vanna, telpas ar baseinu un citas ar augstu mitruma līmeni;
• 35°C — aukstuma zonas (pie ieejas durvīm, ārsienām utt.).

Šo vērtību pārsniegšana izraisa pārkaršanu gan pašai sistēmai, gan apdares pārklājumam, kam seko neizbēgama materiāla bojāšanās.

Veicot provizoriskus aprēķinus, var izvēlēties pēc personīgām sajūtām optimālo siltumnesēja temperatūru, noteikt slodzi uz apkures kontūru un iegādāties sūkņu iekārtu, kas nevainojami tiek galā ar siltumnesēja kustības stimulēšanu. To izvēlas ar 20% rezervi pēc siltumnesēja plūsmas.

Daudz laika tiek patērēts, uzsildot klona segumu, kura biezums pārsniedz 7 cm. Tādēļ, ierīkojot ūdens sistēmas, cenšas nepārsniegt minēto robežu. Vispiemērotākais pārklājums ūdens grīdām tiek uzskatīta grīdas keramika, zem parketa tā ļoti zemās siltumvadītspējas dēļ siltās grīdas neierīko.

Projektēšanas stadijā jāizlemj, vai siltā grīda būs galvenais siltuma avots vai tiks izmantota tikai kā papildinājums radiatoru apkures atzaram. No tā ir atkarīga siltumenerģijas zudumu daļa, kas tai būs jākompensē. Tā var būt no 30% līdz 60% ar variācijām.

Ūdens grīdas uzsildīšanas laiks ir atkarīgs no klonā ietilpstošo elementu biezuma. Ūdens kā siltumnesējs ir ļoti efektīvs, bet pati sistēma izceļas ar sarežģītību montāžā.

Siltās grīdas parametru noteikšana

Aprēķina mērķis ir iegūt siltuma slodzes lielumu. Šī aprēķina rezultāts ietekmē turpmākās veicamās darbības. Savukārt uz siltuma slodzi ietekmē vidējā ziemas temperatūra konkrētajā reģionā, paredzamā temperatūra telpās, griestu, sienu, logu un durvju siltuma pārneses koeficients.

Siltuma zudumu cēlonis ir slikti siltinātas mājas sienas, logi, durvis. Vislielākais siltuma procents aizplūst caur ventilācijas sistēmu un jumtu (+)

Aprēķinu gala rezultāts pirms ūdens tipa siltās grīdas ierīkošanas būs atkarīgs arī no papildu sildīšanas ierīču klātbūtnes, ieskaitot mājā dzīvojošo cilvēku un mājdzīvnieku siltuma izdalīšanu. Aprēķinā obligāti ņem vērā infiltrācijas esamību.

Viens no svarīgiem parametriem ir telpu konfigurācija, tāpēc būs nepieciešams mājas stāvu plāns un atbilstošie griezumi.

Siltuma zudumu aprēķina metodika

Nosakot šo parametru, jūs uzzināsiet, cik daudz siltuma jāražo grīdai, lai cilvēki telpā justos ērti, varēsiet izvēlēties katlu, sūkni un grīdu pēc jaudas. Citiem vārdiem: apkures kontūru izstarotajam siltumam ir jākompensē ēkas siltuma zudumi.

Saikni starp šiem diviem parametriem izsaka formula:

Mp = 1,2 x Q, kur

• Mp — nepieciešamā kontūru jauda;
• Q — siltuma zudumi.

Lai noteiktu otro rādītāju, veic logu, durvju, pārsegumu, ārsienu platību mērījumus un aprēķinus. Tā kā grīda tiks apsildīta, šīs norobežojošās konstrukcijas platība netiek ņemta vērā. Mērījumus veic no ārpuses, ietverot ēkas stūrus.

Aprēķinā tiks ņemts vērā katras konstrukcijas biezums un siltumvadītspējas koeficients. Normatīvās siltumvadītspējas koeficienta (λ) vērtības visbiežāk izmantotajiem materiāliem var iegūt no tabulas.

No tabulas var ņemt koeficienta vērtību aprēķinam. Ir svarīgi uzzināt no piegādātāja firmas materiāla termiskās pretestības vērtību gadījumā, ja tiek uzstādīti metālplastmasas logi (+)

Siltuma zudumu aprēķinu veic atsevišķi katram ēkas elementam, izmantojot formulu:

Q = 1/R*(tv-tn)*S x (1+∑b), kur

• R – materiāla termiskā pretestība, no kura izgatavota norobežojošā konstrukcija;
• S – konstruktīvā elementa platība;
• tv un tn — attiecīgi iekšējā un ārējā temperatūra, pie tam otro rādītāju ņem pēc zemākās vērtības;
• b — papildu siltuma zudumi, kas saistīti ar ēkas orientāciju attiecībā pret debespusēm.

Termiskās pretestības rādītāju (R) atrod, dalot konstrukcijas biezumu ar materiāla, no kura tā izgatavota, siltumvadītspējas koeficientu.

Koeficienta b vērtība ir atkarīga no mājas orientācijas:

• 0,1 – ziemeļi, ziemeļrietumi vai ziemeļaustrumi;
• 0,05 – rietumi, dienvidaustrumi;
• 0 – dienvidi, dienvidrietumi.

Ja apskatīt jautājumu uz jebkura ūdens siltās grīdas aprēķina piemēra, tas kļūst saprotamāks.

Konkrēts aprēķina piemērs

Pieņemsim, ka mājas sienas neregulārai dzīvošanai, 20 cm biezas, ir izgatavotas no gāzbetona blokiem. Norobežojošo sienu kopējā platība, atskaitot logu un durvju ailes, ir 60 m². Ārējā temperatūra -25°C, iekšējā +20°C, konstrukcija orientēta uz dienvidaustrumiem.

Ņemot vērā, ka bloku siltumvadītspējas koeficients λ = 0,3 W/(m°*C), var aprēķināt siltuma zudumus caur sienām: R=0,2/0,3= 0,67 m²°C/W.

Siltuma zudumi tiek novēroti arī caur apmetuma slāni. Ja tā biezums ir 20 mm, tad Rapm. = 0,02/0,3 = 0,07 m²°С/W. Šo divu rādītāju summa sniegs siltuma zudumu vērtību caur sienām: 0,67+0,07 = 0,74 m²°С/W.

Izmantojot visus sākotnējos datus, tos ievieto formulā un iegūst telpas siltuma zudumus ar šādām sienām: Q = 1/0,74*(20 — (-25)) *60*(1+0,05) = 3831,08 W.

Tādā pašā veidā aprēķina siltuma zudumus caur pārējām norobežojošajām konstrukcijām: logiem, durvju ailēm, jumtu.

Apkures kontūru atdotā siltuma var būt nepietiekams, lai uzsildītu gaisu mājas iekšpusē līdz vajadzīgajai vērtībai, ja to jauda ir pārāk zema. Pie pārlieku lielas jaudas radīsies siltumnesēja pārtēriņš.

Lai noteiktu siltuma zudumus caur griestiem, tā termisko pretestību pieņem vienādu ar plānotā vai esošā izolācijas veida vērtību: R = 0,18/0,041 = 4,39 m²°С / W.

Griestu platība ir identiska grīdas platībai un ir 70 m². Ievietojot šīs vērtības formulā, iegūst siltuma zudumus caur augšējo norobežojošo konstrukciju: Q griest. = 1/4,39*(20 — (-25))* 70* (1+0,05) = 753,42 W.

Lai noteiktu siltuma zudumus caur logu virsmu, jāaprēķina to platība. Ja ir 4 logi ar platumu 1,5 m un augstumu 1,4 m, to kopējā platība būs: 4*1,5*1,4 = 8,4 m².

Ja ražotājs norāda atsevišķi termisko pretestību stikla pakešu logam un profilam — attiecīgi 0,5 un 0,56 m²°С/W, tad Rlogi = (0,5*90+0,56*10)/100 = 0,56 m²°С/W. Šeit 90 un 10 ir daļa, kas attiecas uz katru loga elementu.

Pamatojoties uz iegūtajiem datiem, turpina tālākos aprēķinus: Qlogi = 1/0,56*(20 — (-25))*8,4*(1+0,05) = 708,75 W.

Ārdurvju platība ir 0,95*2,04 = 1,938 m². Tad Rdurv. = 0,06/0,14 = 0,43 m²°С/W. Q durv. = 1/0,43*(20 — (-25))* 1,938*(1+0,05) = 212,95 W.

Tā kā ārdurvis bieži tiek atvērtas, caur tām tiek zaudēts liels siltuma daudzums. Tāpēc ir svarīgi nodrošināt to ciešu aizvēršanu.

Rezultātā siltuma zudumi būs: Q = 3831,08 +753,42 + 708,75 + 212,95 + 7406,25 = W.

Šim rezultātam pievieno vēl 10% gaisa infiltrācijai, tad Q = 7406,25+740,6 = 8146,85 W.

Tagad var noteikt arī grīdas termisko jaudu: Mgr. = 1,*8146,85 = 9776,22 W jeb 9,8 kW.

Nepieciešamais siltums gaisa uzsildīšanai

Ja māja ir aprīkota ar ventilācijas sistēmu, tad kāda daļa no avota izdalītā siltuma ir jāizlieto no ārpuses ieplūstošā gaisa uzsildīšanai.

Aprēķinam izmanto formulu:

Qv. = c*m*(tv—tn), kur

• c = 0,28 kg⁰С un apzīmē gaisa masas siltumietilpību;
• m simbols apzīmē āra gaisa masas plūsmu kg.

Pēdējo parametru iegūst, reizinot kopējo gaisa tilpumu, kas vienāds ar visu telpu tilpumu, ja gaiss tiek atjaunots katru stundu, ar blīvumu, kas mainās atkarībā no temperatūras.

Grafikā attēlota gaisa blīvuma atkarība no tā temperatūras. Dati nepieciešami siltuma daudzuma aprēķināšanai, kas vajadzīgs, lai uzsildītu gaisa masu, kas mājā nonāk piespiedu ventilācijas rezultātā (+).

Ja ēkā nonāk 400 m³/h, tad m=400*1,422 = 568,8 kg/h. Qv = 0,28*568,8*45 = 7166,88 W.

Šajā gadījumā nepieciešamā grīdas siltuma jauda ievērojami palielināsies.

Nepieciešamā cauruļu daudzuma aprēķins

Ūdens apsildāmas grīdas ierīkošanai izvēlas dažādas cauruļu ieguldīšanas metodes, kas atšķiras pēc formas: čūska trīs veidos – pati čūska, stūra čūska, dubultā čūska un gliemežvāks. Vienā uzstādītā kontūrā var sastapt dažādu formu kombinācijas. Dažreiz grīdas centrālajai zonai izvēlas «gliemežvāku», bet malām – vienu no «čūskas» veidiem.

«Gliemežvāks» ir racionāla izvēle plašām telpām ar vienkāršu ģeometriju. Stipri izstieptās vai sarežģītas formas telpās labāk izmantot «čūsku» (+).

Attālumu starp caurulēm sauc par soli. Izvēloties šo parametru, jāapmierina divas prasības: pēdas pēda nedrīkst just temperatūras atšķirību atsevišķās grīdas zonās, un caurules jāizmanto pēc iespējas efektīvāk.

Grīdas robežzonām ieteicams izmantot 100 mm soli. Pārējās vietās soli var izvēlēties no 150 līdz 300 mm.

Liela nozīme ir grīdas siltumizolācijai. Pirmajā stāvā tās biezumam jābūt vismaz 100 mm. Šim nolūkam izmanto minerālvati vai ekstrudētu putupolistirolu.

Caurules garuma aprēķināšanai ir vienkārša formula:

L = S/N*1.1, kur

• S – kontūra platība;
• N – ieguldīšanas solis;
• 1,1 – rezerve līkumiem 10%.

Gala vērtībai pievieno caurules posmu, kas novilkts no kolektora līdz siltā kontūra sadalei gan atpakaļgaitā, gan padevē.

Aprēķina piemērs.

Sākotnējās vērtības:

• platība – 10 m²;
• attālums līdz kolektoram – 6 m;
• ieguldīšanas solis – 0,15 m.

Uzdevuma risinājums ir vienkāršs: 10/0,15*1,1+(6*2) = 85,3 m.

Izmantojot metāla plastmasas caurules ar garumu līdz 100 m, visbiežāk izvēlas diametru 16 vai 20 mm. Ja caurules garums ir 120–125 m, tās šķērsgriezumam jābūt 20 mm².

Vienkontūra konstrukcija ir piemērota tikai telpai ar nelielu platību. Grīdu lielās telpās sadala vairākās kontūrās attiecībā 1:2 – konstrukcijas garumam jāpārsniedz platums 2 reizes.

Iepriekš aprēķinātā vērtība ir grīdas caurules kopējais garums. Tomēr, lai iegūtu pilnīgu ainu, ir jānorāda atsevišķās kontūras garums.

Šo parametru ietekmē kontūras hidrauliskā pretestība, ko nosaka izvēlēto cauruļu diametrs un ūdens tilpums, kas tiek padots laika vienībā. Ja šie faktori tiek ignorēti, spiediena zudumi būs tik lieli, ka neviens sūknis nespēs likt dzesēšanas šķidrumam cirkulēt.

Caurules patēriņa noteikšana atkarībā no izvēlētā ieklāšanas soļa

Vienāda garuma kontūras ir ideāls gadījums, bet praksē tas sastopams reti, jo dažādu mērķu telpu platības ļoti atšķiras, un kontūru garuma pieskaņošana vienai vērtībai vienkārši nav lietderīga. Profesionāļi pieļauj cauruļu garuma atšķirību no 30 līdz 40%.

Kolektora diametra un maisīšanas mezgla caurlaidspējas lielums nosaka pieļaujamo tam pieslēgto cilpu skaitu. Maisīšanas mezgla pasē vienmēr var atrast siltuma slodzes lielumu, uz kuru tas ir aprēķināts.

Pieņemsim, ka caurlaidspējas koeficients (Kvs) ir 2,23 m³/h. Ar šādu koeficientu noteikti sūkņu modeļi iztur slodzi no 10 līdz 15 W.

Lai noteiktu kontūru skaitu, jāaprēķina katras siltuma slodze. Ja siltās grīdas aizņemtā platība ir 10 m², bet siltumatdeve no 1 m² ir 80 W, tad 10*80 = 800 W. Tātad maisīšanas mezgls var nodrošināt 15 000/800 = 18,8 telpas vai kontūras ar platību 10 m².

Šie rādītāji ir maksimāli, un tos var izmantot tikai teorētiski, bet patiesībā skaitlis jāsamazina vismaz par 2, tātad 18 – 2 = 16 kontūras.

Izvēloties maisīšanas mezglu (kolektoru), jāpārbauda, vai tam ir šāds izvadu skaits.

Cauruļu diametra izvēles pareizības pārbaude

Lai pārbaudītu, vai cauruļu šķērsgriezums ir izvēlēts pareizi, var izmantot formulu:

υ = 4*Q*10ᶾ/n*d²

Ja ātrums atbilst atrastajai vērtībai, cauruļu šķērsgriezums ir izvēlēts pareizi. Normatīvie dokumenti pieļauj ātrumu maksimāli 3 m/s pie diametra līdz 0,25 m, bet optimālā vērtība ir 0,8 m/s, jo, palielinoties ātrumam, palielinās trokšņa efekts cauruļvadā.

Papildu informācija par siltās grīdas cauruļu aprēķinu ir sniegta šajā rakstā.

Aprēķinām cirkulācijas sūkni

Lai sistēma būtu ekonomiska, ir nepieciešams izvēlēties cirkulācijas sūkni, kas nodrošina nepieciešamo spiedienu un optimālu ūdens plūsmu kontūrās. Sūkņu pasēs parasti norāda spiedienu visgarākajā kontūrā un kopējo dzesēšanas šķidruma plūsmu visās cilpās.

Uz spiedienu ietekmē hidrauliskie zudumi:

∆ h = L*Q²/k1, kur

• L — kontūra garums;
• Q — ūdens patēriņš l/s;
• k1 — koeficients, kas raksturo zudumus sistēmā; rādītāju var ņemt no hidraulikas uzziņu tabulām vai no iekārtas pases.

Zinot spiediena lielumu, aprēķina plūsmu sistēmā:

Q = k*√H, kur

k — ir plūsmas koeficients. Profesionāļi pieņem plūsmas ātrumu uz katriem 10 m² mājas diapazonā no 0,3-0,4 l/s.

Starp siltās ūdens grīdas sastāvdaļām īpaša loma ir cirkulācijas sūknim. Tikai iekārta, kuras jauda par 20 % pārsniedz faktisko siltumnesēja patēriņu, spēs pārvarēt pretestību caurulēs.

Skaitļus, kas attiecas uz spiediena un plūsmas lielumiem un ir norādīti pasē, nevar uztvert burtiski — tie ir maksimums, bet faktiski tos ietekmē tīkla garums un ģeometrija. Ja spiediens ir pārāk liels, samazina kontūra garumu vai palielina cauruļu diametru.

Ieteikumi klona biezuma izvēlei

Uzziņu grāmatās var atrast informāciju, ka minimālais klona biezums ir 30 mm. Kad telpa ir diezgan augsta, zem klona ievieto izolācijas materiālu, kas paaugstina siltuma izmantošanas efektivitāti, ko atdod apkures kontūrs.

Populārākais materiāls pamatnei ir ekstrudētais putupolistirols. Tā siltuma pārneses pretestība ir ievērojami zemāka nekā betonam.

Ierīkojot klonu, lai līdzsvarotu betona lineāro izplešanos, telpas perimetru apdara ar amortizācijas lenti. Ir svarīgi pareizi izvēlēties tās biezumu. Speciālisti iesaka telpas platībā, kas nepārsniedz 100 m², ierīkot 5 mm kompensējošo slāni.

Ja platības vērtības ir lielākas garuma dēļ, kas pārsniedz 10 m, biezumu aprēķina pēc formulas:

b = 0,55*L, kur

L – ir telpas garums metros.

Secinājumi un noderīgs video par tēmu

Par siltās hidrauliskās grīdas aprēķinu un montāžu šis video materiāls:

Video sniegti praktiski ieteikumi grīdas ieklāšanai. Informācija palīdzēs izvairīties no kļūdām, kuras parasti pieļauj amatieri:

Aprēķins ļauj projektēt sistēmu «siltā grīda» ar optimāliem ekspluatācijas rādītājiem. Ir pieļaujams uzstādīt apkuri, izmantojot pases datus un ieteikumus.

Tā darbosies, bet profesionāļi iesaka tomēr veltīt laiku aprēķiniem, lai galu galā sistēma patērētu mazāk enerģijas.

Vai Jums ir pieredze siltās grīdas aprēķina veikšanā un apkures kontūra projekta sagatavošanā? Vai ir palikuši jautājumi par tēmu? Lūdzu, dalieties ar savu viedokli un atstājiet komentārus.