Расчет труб для водяного теплого пола: как рассчитать расход на на м2, калькулятор

Автор Монтажник На чтение 10 мин. Просмотров 5.2k.

Теплые полы с водяным подогревом устраивают для отопления помещений во многих индивидуальных домах, для их монтажа используют трубопровод из различных материалов, который помещают под стяжку или укладывают открытым методом. Перед проведением работ составляют план и делают расчет необходимых материалов, при этом одним из важных показателей является расход трубы теплого пола на 1 м

Если отсутствует предварительный план с инженерными расчетами, перед прокладкой теплых полов приходится решать множество задач, связанных с методами монтажа и определением вида, геометрических размеров и количеством материала трубопровода. Пользователь может сам рассчитать трубу для теплого пола на предварительном этапе, определив важные параметры путем несложных подсчетов или воспользовавшись онлайн-калькуляторами из интернета.

Рис. 1 Варианты покрытий водонагреваемых полов частных домов

Преимущества теплых полов перед радиаторным отоплением

Главные виды теплообменников для обогревания индивидуальных домов –  радиаторные батареи и водяной теплый пол, последние имеют следующие преимущества:

• Энергоэффективность водонагревного пола значительно превышает батарейное отопление, то есть для обогрева помещений потребуется меньше тепловой энергии и соответственно расхода финансовых средств на топливо.
• Благодаря тому, что трубопровод с тепловым носителем располагается под всей площадью напольного покрытия комнаты, он дает намного более равномерный обогрев помещений, чем точечно расположенные радиаторы около стен.
• Спрятанный в полу трубопровод не нарушает эстетичный вид комнат в отличии от радиаторов, расположенных около стен. К тому же обогреваемый пол удобнее батарей, которые часто мешают эстетичной и практичной расстановке мебели и предметов интерьера в помещении.
• Половой обогрев не отнимает полезную площадь в комнатах в отличие от радиаторных теплообменников.
• Довольно часто в индивидуальных домах кладут на пол плитку, которая обладает высоким коэффициентом теплопроводности и воспринимается всегда холодной. Ее подогрев через пол повышает комфортность пользования помещением, препятствует образованию по углам и в швах плесени или грибка.
• Комнату с нагреваемым полом без радиаторов намного проще убирать, из-за отсутствия грязи в местах выхода труб помещение чище с гигиенической точки зрения.
• Из-за большой массы и объема стяжки, плит перекрытия, в которых помещен нагревательный трубопровод, теплый пол обладает значительно большей тепловой инерционностью в отличие от радиаторных теплообменников. Поэтому при аварийных отключениях электроэнергии и прекращении работы нагревательного котла, тепло в доме при половом обогреве будет удерживаться значительно дольше, чем с батареями.

Рис. 2 Укладка водонагреваемых полов на пенополистирольные подложки

Какие технические параметры определяют при укладке трубопровода

Перед укладкой напольного контура обычно проводят тепловой расчет, который учитывает оптимальную температуру в помещении, потери тепла в зависимости от материала стен (теплопроводности), температурные параметры теплового носителя в системе. Полученные данные помогают рассчитать количество труб для теплого пола, то есть определить их оптимальную длину и диаметр. Перед монтажом полового отопления специалисту и (или) домовладельцу следует определиться с рядом перечисленных ниже факторов.

Выбор материала трубопровода

Для укладки теплых полов оптимально подходит несколько видов металлических и полимерных труб, главные требования к материалам: коррозионная стойкость, хорошая теплопроводность, низкий коэффициент температурного расширения и длительный эксплуатационный срок. При выборе материала трубопровода на теплый пол рассматривают следующие разновидности:

Медь. Трубы из отожженной меди обладают наивысшей степенью теплопроводности и высокой коррозионной устойчивостью, их основным недостатком является высокая стоимость. Также медные трубы сложны в монтаже, при их прокладке для сгибания нужен трубогиб, соединение обычно производят при помощи газовой сварки.

Еще одним недостатком меди может служить форма выпуска – стандартной длины бухты в 50 м не всегда достаточно для устройства контура отопления без стыковых соединений под стяжкой.

Нержавейка. Гофрированный трубопровод из нержавейки обладает приемлемой стоимостью при высокой теплопроводности, неплохой коррозионной стойкостью и относительной простотой в укладке. Его основной недостаток – высокое гидравлическое сопротивление водному потоку, связанное с ребристой поверхностью внутренних стенок, а также не всегда приемлемое качество металла в дешевом товаре, приводящее со временем к коррозии стенок и протечкам.

Рис. 3 Трубопроводы из меди и нержавейки

Сшитый полиэтилен РЕХ. Трубы из сшитого полиэтилена (ПЭ) являются основными конкурентами металлических, они имеют более низкую стоимость и наивысшую степень коррозионной стойкости из-за химической нейтральности полимеров.

Основные недостатки трубопровода из сшитого полиэтилена – высокий коэффициент теплового расширения, кислородопроницаемость и низкая теплопроводность ликвидируется одним выстрелом. После дополнения РЕХ-трубы оболочкой из алюминия (металлопластик) резко падает степень линейного расширения материала от тепла и кислородная проницаемость, улучшается теплопередача трубопроводной линии.

РЕХ-трубы без алюминиевой оболочки просты в укладывании, для их подсоединения к распределительным коллекторным гребенкам можно использовать компрессионные евро-фитинги, которые легко фиксируются разводным ключом без применения специнструмента (паяльников, пресс-клещей).

Сшитые полиэтиленовые РЕХ-трубы реализуют в бухтах длиной до 200 м, так что их метража всегда будет достаточно для устройства контуров отопления любой протяженности.

Термостойкий полиэтилен PERT. Термомодифицированный материал по физическим свойствам пластичности и гибкости напоминает обычный полиэтилен, имеет недостатки, присущие сшитому аналогу РЕХ. Более высокими характеристиками обладает улучшенные PERT-трубы с внутренней алюминиевой оболочкой. Трубопровод из термостойкого ПЭ также монтируют на компрессионные муфты (с алюминиевым слоем на пресс-муфты), его длина в бухтах доходит до 200 м.

Рис. 4 ПЭ-трубы – металлопластик и PERT

Температура пола в помещениях

Поверхность водонагревного пола не должна быть слишком холодной, при низкой температуре сложно получить достаточный обогрев помещения, а находиться и перемещаться по такому покрытию станет некомфортно. Противоположная ситуация приведет к перегреву комнат и также к неудобствам при пользовании полом. Общепринятым считается следующие температурные показатели напольного покрытия:

• для жилых помещений 29 – 32 °С;
• для ванных комнат, санитарных узлов и бассейнов 32 – 35 °С;
• для мастерских или рабочих кабинетов с активной физической деятельностью 26 – 28 °С;
• в коридорах, нежилых помещениях, лестничных площадках, тренажерных залах 18 – 22 °С.

Температура теплоносителя

Температурные характеристики теплоносителя также оказывают существенное влияние на расчет трубы для теплого пола, то есть чем она выше, тем меньшая длина трубопровода понадобится для обогревания помещений.

В отличие от радиаторных батарей, на полы подается теплоноситель в значительно меньшем температурном диапазоне от 40 до 55 °С. Установлено, что оптимальной температурной разницей между подачей и обраткой считается показатель в 10 °С – именно его придерживаются при настройке и регулировке отопительной системы.

Рис. 5 Схемы обогревания индивидуального дома

Диаметр трубопровода

Для укладки теплых полов в основном используют полимерные трубопроводы наружными диаметрами 16 или 20 мм с различной толщиной стенки.

При реализации первого варианта трубопровод легче укладывать, для перекрытия контура понадобится слой стяжки толщиной меньше на 4 мм. Основным недостатком 16 мм линии по сравнению с 20 мм является ее более высокое гидравлическое сопротивление, что приводит к снижению КПД системы. Поэтому рекомендуется укладывать 16 мм трубопровод на объектах небольшой площади, а 20 мм изделия использовать в просторных помещениях с контурами отопления большой длины.

Максимальная длина контуров отопления

Чем больше длина трубопровода и меньше его диаметр, тем более сильное гидравлическое сопротивления испытывает проходящей по контуру теплоноситель и соответственно требуется большая мощность циркуляционного насоса для его проталкивания.

Промышленность выпускает в основном циркулярные электронасосы со стандартизированными параметрами мощности, рассчитанные на определенные нагрузки, то есть если гидравлическое сопротивление в линии станет слишком большим, насос не сможет протолкнуть рабочую среду для ее нормального прохождения по контуру.

Исходя из практических результатов, установлена максимальная длина трубопроводов подогреваемых полов: для 16 мм изделий она не должна превышать 100 м, для 20 мм – 120 м.

Чтобы избежать возможных перегрузок, для работы системы в нормальном режиме обычно не укладывают 16 мм трубопровод длиной более 80 м, а 20 мм – свыше 100 м.

Рис. 6 Схемы укладки

Тип укладки

Существует две основные формы укладки половых контуров – зигзаг (змейка) и улитка (спираль). Если присмотреться к первому варианту, то очевиден его основной недостаток – разная температура теплоносителя в начальной и более удаленной от распределительной гребенки точки. К тому же при укладке змейкой трубу придется изгибать на 180 градусов, что бывает неприемлемо при использовании жестких материалов (потребует применения трубогиба), а также приведет к повышению гидравлических потерь.

При раскладке улиткой получают абсолютно равномерный прогрев пола, связанный с тем, что ветви подачи и обратки проходит рядом и их суммарная температура всегда равна. То есть в начальной точке контура при наиболее горячей подаче рядом с ней располагается трубопровод с самой холодной обраткой, и такая ситуация наблюдается по всей площади помещения. Еще одно весомое преимущество улитки – ее намного проще укладывать пол, чем зигзаг.

Исходя их вышеперечисленных особенностей, схему укладки зигзагом используют в узких помещениях малой площади и при коротком контуре отопления, а улиткой прокладывают трубопровод в основных помещениях большей площади.

Следует отметить, что недостаток укладки обычным зигзагом устранен в схеме с двойной змейкой, где обратка проходит рядом с трубопроводом подачи.

Рис. 7 Зависимость теплового потока от шага укладки, температуры теплоносителя и диаметра труб

Расстояние между трубами теплого пола (шаг укладки)

Общепринятым шагом укладки считается диапазон от 100 до 300 мм включительно, а стандартным размером его изменений является длина 50 мм. Такие расстояния определены экспериментальным путем, то есть при более близком расположении труб разница температур подачи и обратки будет слишком мала и эффективность работы отопительной системы упадет. При большем удалении сложно получить необходимую для достижения комфортного температурного режима теплоотдачу, а сама поверхность пола станет нагреваться неравномерно с ощутимыми полосками тепла. Шаг укладки влияет на расчет длины трубы для теплого пола, понятно, чем он меньше, тем длиннее трубопровод необходим для монтажа.

Также при укладке учитывают более низкие температуры стяжки около стен и оконных проемов, выходящих на улицу. Поэтому многие специалисты в районе краевых зон (1 метр от наружных стен) рекомендуют уменьшать шаг укладки на 50 мм от основного расстояния для обеспечения равномерности обогрева полового покрытия.

Также для снижения тепловых потерь трубопровод рекомендуется укладывать на расстоянии не менее 150 мм от стен, выходящих на улицу.

Общепринятым считается шар укладки в больших жилых помещениях 200 мм, малых комнатах типа небольших кухонь, ванных и санитарных узлов – 150 мм.

Рис. 8 Теплопередача полов, залитых цементно–песчаной стяжкой, под разными покрытиями

Расход трубы теплого пола на 1 м² таблица

Перед тем, как рассчитать длину трубы для теплого пола, определяют следующие показатели:

• общую площадь помещений в квадратных метрах под обогрев;
• и сколько метров трубы надо на 1 квадратный метр теплого пола.

Затем умножают найденную длину трубы на 1 м² на общий квадратаж и получают искомый результат.

Определить, сколько трубы пойдет на квадратный метр теплого пола, можно без всяких формул, призвав на помощь логику. К примеру, если трубопровод укладывается с шагом 200 мм, то на участке площадью 1 м² можно уложить 5 отрезков длиной 1 м, то есть получим искомый результат 5 м.

По аналогии на 1 м² площади при шаге 300 мм уйдет 3 отрезка по 1 м и дополнительно 1/3 длины, то есть 3,3 м.

Если при подсчетах мы учитывали, к примеру, поперечные участки, то не следует забывать и о продольных, то есть к полученным значениям в конце придется прибавить общую длину двух стен комнат или сразу отобразить это в таблице, увеличив подсчитанный ручным методом показатель.

Рис. 9 Таблица расхода трубы на 1 м2 водонагревного пола

Калькулятор тепловой трубы | Водогрейные медные трубы

• Дом
• Блог
• О
  • Что мы делаем
  • Новости
  • События
  • Отзывы клиентов
  • Наша команда
  • Объект
  • Качество
  • Информация о проезде
  • ACT Социальная ответственность
  • Карьера: мы нанимаем!
• Контакт
  • Контакт ACT
  • Найди свою репутацию

• Звоните: 717.295.6061

• Звоните: 717.295.6061

Связаться с инженером Advanced
Технологии охлаждения

• Дом
• О
  • Назад
  • Что мы делаем
  • Блог
  • Новости
  • События
  • Отзывы клиентов
  • Наша команда
  • Объект
  • Качество
  • Корпоративная социальная ответственность
  • Карьера: мы нанимаем!
• Контакт
  • Назад
  • Найти представителя
• Рынки
  • Назад
  • Авиация
  • Охлаждение электроники
  • Охлаждение корпуса
    • Вернуться
    • Заказать Online
    • Инструмент выбора
  • HVAC Energy Recovery
  • Обработка материалов
  • Медицинский
  • Военные
    • Назад
    • Оружие направленного действия
  • Фотоника
  • Силовая электроника
  • Солнечная
  • Космический аппарат Thermal Control
  • Калибровка и контроль температуры
  • Транспорт
• Продукты
  • Назад
  • Тепловые трубки для управления температурным режимом
    • Назад
    • Тепловые сборки
    • HiK ™ Пластины
    • Парокамерные сборки
  • Двухфазные системы охлаждения с насосом
  • PCM Радиаторы
  • Продукты для терморегулирования космических аппаратов
    • Назад
    • Тепловые трубки с постоянной проводимостью
    • Тепловые трубки с переменной проводимостью
    • Loop Heat Pipes
    • Трубы для меди и воды
    • Аккумулятор для систем накачки жидкости
  • охладителей герметичного корпуса
    • Назад
    • ACT-HSC Радиаторы охлаждения
    • ACT-HPC Тепловые кулеры
    • ACT-LNC Малошумные кулеры
    • ACT-TEC Термоэлектрические кондиционеры
    • Заказать онлайн
    • Инструмент выбора
  • HVAC Теплообменники
    • Назад
    • Теплообменник воздух-воздух с теплоотводом
    • Теплообменник с теплоотводом с улучшенной системой осушения
    • Пассивно-сплит теплообменник
    • Вентилятор с рекуперацией тепла из пассивной тепловой трубы (HRV)
    • ACT Тепловой пассивный клапан
  • Loop Термосифон
  • Теплотехнические услуги
  • ICE-Lok ™ термически улучшенный клинлок
  • Жидкие холодные пластины — Custom
  • вкладыши печи и полости черного тела
    • Back
    • Сверхтемпературные изотермические футеровки печей (IFL) для медных ячеек с температурой замерзания
    • IFL Systems для обработки материалов
    • Печь с тепловым управлением и давлением
    • Тепловая труба, полость черного тела,
  • Тепловые, жидкостные и механические системы на заказ
    • Назад
    • Изготовленные на заказ однофазные системы охлаждения
    • Система имитации ожогов для оценки защитной одежды вблизи реактивных двигателей
    • Испытательная система с воспламенением от горячей поверхности (HSI) для оценки воспламеняемости
    • Термооптическая испытательная система для терморегулирования лазерных диодов
    • Калибровочная печь с регулируемым давлением для тепловых труб
    • Испытательная система для моделирования контура жидкости модуля ISE JEMS
    Изготовленные на заказ испытательные системы плиты одиночной фазы
    • жидкостные холодные
    • Двухфазные испытательные системы с пользовательской накачкой
• НИОКР
  • Назад
  • Усовершенствованные тепловые трубы и тепловые трубы с петлями
    • Назад
    • Тепловые трубки средней температуры
    • Высокотемпературные тепловые трубы
    • Петли для тепловых трубок
    • Испытания срока службы тепловой трубы
  • Расширенные вычислительные методы и моделирование
    • Назад

.

Калькулятор расхода труб | Уравнение Хазена-Уильямса

Уравнение Хазена-Уильямса

Уравнение Хазена-Уильямса — это эмпирически выведенная формула, которая описывает скорость воды в гравитационном потоке. Помните, что уравнение Хазена-Уильямса — , справедливое только для воды — применение его для любой другой жидкости даст вам неточные результаты. Он также не учитывает температуру воды и является точным только для диапазона 40–75 ° F (4–25 ° C).

Вы можете записать эту формулу как:

v = k * C * R 0.63 * S 0,54

где:

• v обозначает скорость воды, протекающей в трубе (в м / с для метрической системы и в футах / с для имперской системы)
• C — коэффициент шероховатости
• R обозначает гидравлический радиус (в метрах или футах в зависимости от системы агрегата)
• S — уклон трубы (без единиц)
• k — это коэффициент пересчета, зависящий от системы единиц измерения (k = 0.849 для метрической системы и k = 1,318 для имперской системы)

Вам не нужно знать значения C , R или S , чтобы использовать наш калькулятор расхода труб — мы рассчитаем их для вас!

Коэффициент шероховатости C зависит от материала трубы. Вы можете выбрать материал из выпадающего списка или ввести значение C вручную, если вы знаете коэффициент шероховатости вашей системы потока. Мы используем следующие значения:

Материал	Коэффициент шероховатости
чугун	100
Бетон	110
Медь	140
Пластик	150
Сталь	120

Гидравлический радиус , R, — это пропорция между площадью и периметром вашей трубы.Если труба круглая, вы найдете ее по следующему уравнению:

R = A / P = πr² / 2πr = r / 2 = d / 4

, где r — радиус трубы, а d — диаметр трубы. Вы можете просмотреть и изменить все эти параметры (площадь, периметр, гидравлический радиус) в расширенном режиме этого калькулятора расхода труб.

Чтобы рассчитать уклон , S, , вам нужно разделить длину трубы на падение (разница высот между начальной и конечной точками).Помните, что если уклон трубы не постоянен, а постоянно меняется, реальная скорость потока воды будет отличаться от полученного результата.

Когда вы знаете скорость гравитационного потока, вы также можете найти расход , Q, , умножив площадь поперечного сечения трубы на скорость потока:

Q = A * v

Обязательно используйте наш калькулятор расхода для преобразования между расходом (объемным расходом) и массовым расходом.

Уравнение Хазена-Уильямса — расчет потери напора в водопроводных трубах

Уравнение Дарси-Вейсбаха с диаграммой Муди считается наиболее точной моделью для оценки потери фрикционного напора для устойчивого потока в трубе. Поскольку уравнение Дарси-Вейсбаха требует итеративного расчета, может быть предпочтительным альтернативное эмпирическое вычисление потери напора, такое как уравнение Хазена-Вильямса:

ч _{100 футов} = 0,2083 (100 / c) ^1,852 q ^1,852 / d _ч ^4.8655 (1)

, где

ч _{100 футов} = потеря трения в футах воды на 100 футов трубы (фут _h30 /100 футов трубы)

c = Hazen — постоянная шероховатости по Вильямсу

q = объемный расход (галлон / мин)

d _ч = внутренний гидравлический диаметр (дюймы)

Обратите внимание, что формула Хазена-Вильямса является эмпирической и не имеет теоретического обоснования ,Имейте в виду, что константы шероховатости основаны на «нормальных» условиях с приблизительно 1 м / с (3 фута / с) .

Пример — Потеря головки трения в водопроводной трубе

200 галлонов / мин воды течет в 3-дюймовой полиэтиленовой трубе DR 15 с внутренним диаметром 3,048 дюйма. Коэффициент шероховатости для трубы PEH составляет 140, а длина трубы составляет 30 футов. Потери напора для трубы 100 футов можно рассчитать как

ч _{100 футов} = 0,2083 (100/140) ^1,852 (200 галлонов / мин) ^1.852 / (3,048 дюйма) ^4,8655

= 9 футов в высоту ₂ O / 100 футов трубы

Можно рассчитать потери напора для 30-футовой трубы

ч _{30 футов} = ч _{100 футов} (30 футов) / (100 футов)

= 9 (30 футов) / (100 футов)

= 2,7 фута H ₂ O

Связанное мобильное приложение от Engineering ToolBox

— бесплатные приложения для автономного использования на мобильных устройствах.

Онлайн калькулятор Hazens-Williams

Imperial Units

Приведенные ниже калькуляторы могут использоваться для расчета удельной потери напора (потери напора на 1 00 футов (м) трубы ) и фактической потери напора для фактической длины трубы. Значения по умолчанию приведены в примере выше.

Единицы СИ

Уравнение Хазена-Уильямса — не единственная доступная эмпирическая формула. Формула Мэннинга обычно используется для расчета гравитационных потоков в открытых каналах.

Скорость потока можно рассчитать как

v = 0,408709 ц / д _ч ² (2)

, где

v = скорость потока (фут / с)

Ограничения

Предполагается, что уравнение Хазена-Уильямса является относительно точным для потока воды в системах трубопроводов, когда

Для более горячей воды с меньшей кинематической вязкостью (например, 0,55 сСт при 130 ^o F (54.4 ^o C)) ошибка будет значительной.

Поскольку метод Хазена-Вильямса действителен только для потока воды — , метод Дарси Вейсбаха следует использовать для других жидкостей или газов.

• 1 фут (фут) = 0,3048 м
• 1 дюйм (дюйм) = 25,4 мм
• 1 галлон (США) / мин = 6,30888×10 ^-5 м ³ / с = 0,227 м ³ / ч = 0,0631 дм ³ (литр) / с = 2,228х10 ^-3 футов ³ / с = 0.1337 футов ³ / мин = 0,8327 Имперский гал (Великобритания) / мин

.

Цилиндры и трубы — теплопроводность Тепловые потери

Неизолированный цилиндр или труба

Проводящие потери тепла через стенку цилиндра или трубы могут быть выражены как

Q = 2 π л (т _i — т _o ) / [ln (r _o / r _i ) / k] (1)

, где

Q = теплопередача из цилиндра или трубы (Вт, БТЕ / час)

k = теплопроводность материала труб (Вт / мК или Вт / м ^o C, БТЕ / (час ^o Ф фут ² / фут))

L = длина цилиндра или трубы (м, футы)

π = pi = 3.14 …

t _o = температура наружной трубы или цилиндра (K или ^o C, ^o F)

t _i = температура внутри трубы или цилиндра (K или ^o C, ^o F)

ln = натуральный логарифм

r _o = внешний радиус цилиндра или трубы (м, футы)

r _i = внутренний цилиндр или труба радиус (м, фут)

Изолированный цилиндр или труба

Проводящие потери тепла через изолированный цилиндр или трубу можно выразить как

Q = 2 π L (т _i — т _o ) / [(ln (r _o / r _i ) / k) + (ln (r _s / r _o ) / k _s )] (2)

, где

r _с = внешний радиус o f изоляция (м, футы)

k _с = теплопроводность изоляционного материала (Вт / мК или Вт / м ^o C, БТЕ / (ч ^o F фут ² / фут))

Уравнение 2 с внутренним конвективным тепловым сопротивлением может быть выражено как

Q = 2 π L (t _i — t _o ) / [1 / (h _c ) r _i ) + (ln (r _o / r _i ) / k) + (ln (r _с / r _o ) / k _s )] (3)

, где

ч _с = коэффициент конвективного теплообмена (Вт / м ² К)

,