Как сделать расчет водяного теплого пола?

Активные позиции в монтаже основательной системы сегодня занимают водяные теплые полы. В виду своих явных преимуществ, все больше застройщиков обращают внимание на эту систему. Прежде, чем приступить к монтажу, нужно сделать грамотный расчет теплого пола. Этому и будет посвящен данный материал.

Что такое водяной теплый пол?

Теплый водяной пол – это система труб, спрятанных под стяжкой, по которым циркулирует вода определенной температуры около +45°С. На сегодняшний день, это самая востребованная технология для отопления частных домов. Благодаря циркулированию воды внутри системы, обогрев получается равномерным и комфортным, в отличии от радиаторных распределителей тепла. Простота конструкции, независимость от сезонного отопления, скачки температуры и давления являются еще одним большим плюсом данной технологии. Отапливается такая система в основном с помощью газового котла. Но без проблем взаимодействует и с другими видами котлов.

Теплые полы монтируются из полиэтиленовых или металлопластиковых труб. Эти материалы достаточно гибкие и хорошо проводят тепло. За регулирование температуры в такой системе отвечают насос, коллектор и смеситель термостатического вида.

Преимущества водяного теплого пола:

• совместимость со многими видами напольного покрытия – вы можете выбрать любое нужное вам покрытие, не беспокоясь о том, что система отопления повредит его;
• экономия тепла – система производит обогрев снизу, благодаря этому весь холодный воздух поднимается вверх, что позволяет обогревать помещение без использования прочих источников тепла;
• сезонные опции – в холодное время года, система выступает в роли отопительной конструкции, а в летнее время способна охлаждать помещение.

Однако, существуют особенности, с которыми необходимо ознакомиться перед установкой такой системы:

• Дороже радиаторной системы. При устройстве дома теплым полом готовьтесь к повышенным тратам, которые не особо себя окупят, но при этом принесут много приятного в плане отопления.
• Не везде справляется с прогревом. В большинстве случаев теплый пол проходит в качестве основного отопления, но есть помещения, где требуется дополнительный прибор отопления. Для выяснения этого факта и нужно делать расчет теплого пола.
• Запрет на использование в многоквартирных домах. Но касается он в основном России. В других странах ограничений нет.

Данная технология более уместна на территории частного дома, нежели квартиры. Монтаж системы желательно доверить мастерам, так как есть вероятность образования протечек, которые проявляются не сразу. Некачественная сборка может доставить массу хлопот и нанести серьезный урон имуществу.

Расчет теплопотерь дома

Перед расчетом водяного теплого пола, нужно сначала рассчитать теплопотери дома. Теплопотери — это количество тепла, которое помещение теряет за единицу времени. Для снижения теплопотерь используются отопительные приборы, к примеру радиаторные обогреватели, отопительные трубы, а также теплый пол. Помимо этого, сократить теплопотери возможно при установке стеклопакетов и изоляции стен различными материалами, которые способны сохранить тепло внутри помещения.

Расчет теплопотерь — это важный параметр при проектировке жилого помещения. При этом необходимо учитывать:

• площадь помещения;
• площадь всех окон;
• высоту потолка;
• количество наружных стен;
• температура с наружной стороны помещения;
• тип окон;
• теплоизоляцию стен;
• тип помещения, находящегося выше.

В основном теплопотери зависят от разницы в температурах вне помещения и внутри него, а также в степени теплоизоляции окон, стен, перегородок. Для более точного расчета теплопотерь можно воспользоваться одним из множества онлайн-калькуляторов. Они довольно просты и понятны в использовании, достаточно ввести необходимые значения и расчет будет произведен автоматически. В таких калькуляторах возможно рассчитать теплопотери через окна, потолки, стены, пол. Это позволит получить детальную информацию, на основе которой следует рассчитывать мощность отопительного оборудования.

Принято считать, что теплый пол справится, если теплопотери не превышают 100 Вт на метр площади. Если данный показатель превышен, придется прибегать к установке дополнительного прибора отопления.

Детальный расчет водяного теплого пола

При составлении расчетов, обратите внимание, что максимально оптимальной температурой поверхности пола будет являться значение в 28 градусов. В случае превышения данного значения может появиться дискомфорт. В тех местах, где пол граничит с окнами или дверьми и наружными стенами, температура может быть выше до +35°С, а в ванных комнатах до +33°С.

Обращайте внимание так же на покрытие, которое собираетесь использовать, так как у каждого покрытия есть свое сопротивление теплопередачи. Рекомендованное значение не должно превышать 0,15 М2К/Вт

При расчете водяного теплого пола обращайте внимание, что максимальная температура теплоносителя не должна превышать значение в 55 градусов. Оптимальные потери на контуре составляют обычно 10 градусов. То есть если подача у вас составляет 50 градусов, то обратка будет в районе 40 градусов

Плотность потока тепла на 1 м 2 рассчитывается следующим образом:

Используя полученное значение плотности теплового потока (q), температуру помещения и температуру на поверхности пола, производим расчет необходимой разности температур носителя тепла и шага раскладывания трубы, используя соответствующую таблицу (приложены в примере). Далее, пользуясь формулами G=3,6*Q/4,187*(t_z-t_p ) и L=F/b рассчитываем необходимый расход воды через систему отопления пола и длину укладываемой трубы, где:

Пример расчета теплого пола

Путем расчета теплопотерь мы выяснили, что в конкретном помещении они составляют 1200 Вт. Так же нам известно, что мы хотим температуру в помещении 20 градусов. Полезная площадь теплого пола при этом составляет 20 квадратов. На полу будет лежать паркет. Термическое сопротивление паркета составляет 0.1 м2К/Вт.

Для начала давайте определим плотность теплового потока на один квадрат площади.

По расчетной таблице видно, что желаемую температуру в 20 градусов мы можем получить с шагом укладки 25 см. При этом температура поверхности пола составит 25,3 градуса.

Больше таблиц вы можете найти, как вариант, в книге «Металлополимерные трубы и фитинги» от компании Эгопласт.

Длину трубы определить не составит труда

Находим расход воды по формуле G=3,6*Q/4,187*(t_z-t_p ). Температура по таблице у нас равна 50/40.

Эти данные помогут при выставлении значений на расходомерах распределительного коллектора.

Для наших условий нужно разложить 80 метров трубы с шагом 25 см. Это идеальная длина контура. Если значение будет превышать 90-100 метров, желательно разделить помещение на два контура.

Можно ли без расчетов?

Расчеты делать не обязательно. Но рекомендуем все же сделать расчеты теплопотерь дома, чтобы убедиться, пройдет теплый пол или все таки нет. Если полы проходят, действуем по простому методу. Укладываем теплый пол с шагом 15 см, а в зонах наружных стен с шагом 10 см.

Далее устанавливаем комнатные термостаты, подключаем к сервоприводам на коллекторе и радуемся отличной регулируемой системой отопления.

Расчет теплого пола

1. Какой температуры должен быть теплоноситель в теплом полу и как можно контролировать его температуру?

Температура должна быть не выше 55 о С, а в некоторых случаях не выше 45 о С.

Если сказать еще точнее: температура должна быть в соответствии с температурой, рассчитанной в проекте, который учитывает необходимость конкретного помещения в тепле и материал, из которого сделано напольное чистовое покрытие.

Контролировать температуру можно с помощью вот такого термометра, а лучше двух.

Один термометр показывает температуру теплоносителя на подаче теплого пола (температуру смешанной воды), а другой — температуру обратки.

Если разница между показаниями двух термометров составляет 5 — 10 о С, значит система теплых полов у вас работает правильно.

2. Какой должна быть температура на поверхности теплого пола?

29 о С — в помещениях длительного нахождения людей;

35 о С — в граничных зонах;

33 о С — в санузлах, ванных комнатых.

Для укладки труб напольного отопления используют разные формы: змейку, угловую змейку, улитку, двойную змейку (меандр).

Также при укладке одного контура можно комбинировать эти формы.

К примеру, краевую зону можно расположить змейкой, а дальше основную часть пройти улиткой.

4. Какую укладку лучше всего использовать для теплого пола?

Для больших помещений квадратной, прямоугольной или круглой формы без геометрического эксклюзива лучше использовать улитку.

Для маленьких помещений, помещений со сложными формами или длинных помещений используйте змейку.

5. Какой должен быть шаг укладки?

Шаг укладки должен быть проектным в согласии с расчетами.

Для краевых зон используется шаг, равный 10 см. Для остальных зон с разностью в 5 см — 15 см, 20 см, 25 см. Но не больше 30 см.

Это ограничение связано с чувствительностью ступни человека.
При большем шаге труб нога начинает чувствовать разницу температуры участков пола.

6. Как подсчитать длину трубы?

Для этого можно воспользоваться очень простой формулой: L = S / N * 1,1, где

S — площадь помещения или контура, для которого рассчитывается длина трубы (м 2 );
N — шаг укладки;
1,1 — запас трубы в 10% на повороты.

К полученному результату не забудьте добавить длину трубы от коллектора до теплого пола, включая подачу и обратку.

Для примера рассмотрим задачу, в которой нужно подсчитать длину трубы для комнаты, в которой пол занимает полезную площадь 12 м 2 . Расстояние от коллектора до теплого пола — 7 м. Шаг укладки трубы 15 см (не забудьте перевести в м).

Решение: 12 / 0,15 * 1,1 + (7 * 2) = 102 м.

7. Какова максимальная длина одного контура?

Все зависит от гидравлического сопротивления или потерь давления в конкретном контуре, которые, в свою очередь, напрямую зависят как от диаметра используемых труб, так и от объема теплоносителя, который подается через сечение этих труб в единицу времени.

В случае с теплым полом, (если не учитывать вышеизложенные факторы) можно получить эффект так называемой запертой петли. Ситуация, при которой сколь мощный бы по напору насос вы не ставили, циркуляция через эту петлю будет невозможна.

На практике установлено, что потери давления, равные 20 кПа или 0,2 бара как раз приводят к такому эффекту.

Для того, чтобы не вдаваться в расчеты, приведем некоторые рекомендации, используемые нами на практике.
Для металлопластиковой трубы диаметром 16 мм мы делаем контур не больше 100 м. Обычно придерживаемся 80 м.
То же самое касается и труб из полиэтилена. Для 18 трубы из сшитого полиэтилена максимальная длина контура 120 м. На практике придерживаемся 80 — 100 м. Для 20 металлопластиковой трубы максимальная длина контура составляет 120 — 125 м.

8. Могут ли быть контура теплого пола разной длины?

Идеальная ситуация, когда все петли одинаковой длины. Не нужно ничего балансировать, настраивать.

На практике это достичь можно, но чаще всего не целесообразно.

К примеру, на объекте есть группа помещений, где нужно сделать теплый пол. Среди них также есть санузел, полезная площадь теплого пола в котором 4 м 2 . Соответственно длина трубопровода этого контура вместе с длиной труб до коллектора составляет всего лишь 40 м.
Неужели все помещения нужно обязательно подстраивать под эту длину, дробя полезную площадь оставшихся помещений по 4 м 2 ?

Конечно же нет. Это не целесообразно. И потом для чего балансировочная арматура, которая как раз и призвана для того, чтобы помочь уравнять потерю давления по контурам?

Опять же можно воспользоваться расчетами, через которые можно увидеть, до какого максимального предела можно допустить разброс длин труб отдельных контуров на конкретном объекте при данном оборудовании.

Но опять же, не погружая вас в сложные скучные расчеты, скажем, что мы на своих объектах допускаем разброс по длинам труб отдельных контуров в 30 — 40%. Также, при необходимости можно «играть» диаметрами труб, шагом укладки и «резать» площади больших помещений не на мелкие или крупные, а на средние куски.

9. Сколько контуров можно подключить к одному узлу смешения с одним насосом?

Этот вопрос по физическому смыслу похож на вопрос: «Сколько груза можно увезти на машине?»

Что вы еще хотели бы узнать, если бы кто-то задал вам этот вопрос?

Абсолютно правильно. Вы спросили бы: «О какой машине идет речь?»

Поэтому в вопросе: «Сколько петель можно подключать к коллектору теплого пола?», нужно учитывать диаметр коллектора и какой объем теплоносителя способен пропускать через себя узел смешения за единицу времени (принято считать м 3 /час). Или, что также равноценно, какую тепловую нагрузку способен нести выбранный вами узел смешения?

Как это узнать? Очень просто.

Для наглядности покажем на примере.

Предположим, в качестве узла смешения вы взяли Combimix компании Valtec. На какую тепловую нагрузку он рассчитан? Берем его паспорт. Смотри вырезку из паспорта.

Его максимальный коэффициент пропускной способности составляет 2,38 м 3 /час. Если ставим насос Grundfos UPS 25 60, то на третьей скорости при данном коэффициенте этот узел способен «утащить» нагрузку в 17000 Вт или 17 кВт.

Что это означает на практике? 17 кВт это сколько контуров?

Представим, что у нас есть дом, в котором есть сколько-то (неизвестно) помещений по 12 м 2 полезной площади теплого пола в каждом помещении. Трубы у нас уложены с шагом 20 см, что приводит к длине каждого контура, учитывая длину труб от самого теплого пола до коллектора, 86 м. В согласии с проектными расчетами мы также получили, что теплосъем с каждого м 2 этого теплого пола дает 80 Вт, что приводит нас соответственно к тепловой нагрузке каждого контура

Какое кол-во помещений или подобных контуров способен обеспечить теплом наш узел смешения?

17000 / 960 = 17,7 подобных контуров или помещений.

Но это максимально!

На практике же в большинстве случаев не нужно делать расчет на максимальные показатели. Поэтому остановимся на цифре 15.

У самой же компании Valtec к этому узлу есть коллектор с максимальным количеством выходов — 12.

10. Нужно ли делать несколько контуров теплого пола в больших помещениях?

В больших помещениях конструкцию теплого пола нужно делить на меньшие площади и делать несколько контуров.

Эта необходимость возникает как минимум по двум причинам:

ограничение длины трубы контура необходимо, чтобы не получить эффект «запертой петли», при котором через нее не будет циркуляции теплоносителя;

правильная работа самой цементной заливной плиты, площадь которой не должна превышать 30 м 2 . С оотношение длин ее сторон должно быть 1/2 и длина одного из краев не должна превышать 8 м.

11. Как узнать, сколько контуров теплого пола понадобится для моего дома?

Для того чтобы понять какое количество петель теплого пола понадобится и на основании этого подобрать подходящий коллектор с таким же количеством выходов, нужно отталкиваться от площади самих помещений, в которых планируется эта система.

После этого вы вычисляете полезную площадь теплого пола. Как это сделать описано в 12 вопросе «Как подсчитать полезную площадь теплого пола?«.

Затем, воспользуйтесь следующим способом: отталкиваясь от шага теплого пола, разбейте полезную площадь теплого пола в каждом помещении на следующие размеры:

• шаг 15 см — не более 12 м 2 ;
• шаг 20 см — не более 16 м 2 ;
• шаг 25 см — не более 20 м 2 ;
• шаг 30 см — не более 24 м 2 .

Если площадь пола в помещении меньше указанных размеров, то ее разбивать не нужно.
Рекомендуем уменьшить эти значения на 2 м 2 , если длина присоединения труб от теплого пола до коллектора превышает 15 м.
Разбивая полезную площадь пола в помещениях, старайтесь также достичь того, чтобы длина труб в этих контурах была либо одинаковой, либо разница между отдельными контурами не превышала 30 — 40 %. Как узнать длину труб в каждом контуре, читайте в 6 вопросе «Как подсчитать длину трубы?«.

12. Как подсчитать полезную площадь теплого пола?

Чтобы подсчитать полезную площадь будущего теплого пола, нужно начертить план помещения, где он будет располагаться. План лучше сделать в масштабе.

От каждой из стен помещения отступите по 30 см. Заштрихуйте получившееся пространство. Отметьте на плане участки, где будет постоянно стоять мебель: холодильник, мебельная стенка, диван, большой шкаф и т.д. Эти участки также заштрихуйте. Незаштрихованная часть плана помещения и будет той полезной площадью теплого пола, которую вы ищете.

Для наглядности давайте подсчитаем полезную площадь столовой, где будет теплый пол. Общая площадь столовой 20 м 2 , длина стен соответственно 4 м и 5 м. На кухне будет стоять кухонный гарнитур, холодильник и диван, которые отметим на плане. Не забудем отступить от стен по 30 см. Заштрихуем занятые участки. Смотрите рисунок.

А теперь подсчитаем полезную площадь теплого пола.

13. Какой общей толщины получается пирог теплого пола?

Все зависит от толщины утеплителя, так как остальные величины известны.

При следующей толщине утеплителя у вас получатся такие значения (толщина отделочного покрытия не учитывается):

14. Чем пользуетесь вы для расчета системы водяного теплого пола?

Для расчета как систем радиаторного отопления, так и для систем теплого пола мы используем программу Audytor CO компании .

Ниже мы выкладываем скриншот модуля этой программы по предварительному расчету теплого пола и скриншот модуля по расчету слоев пирога теплого пола.

При внимательном рассмотрении этих скриншотов можно понять насколько серьезным является правильный расчет теплого пола.

Также можно увидеть работу самой программы, которая делает возможным проведение визуального контроля над такими важными параметрами как длина трубы, потери давления, температура на поверхности пола, тепло, уходящее бесполезно вниз, полезный тепловой поток и т.д.

15. Как определить габариты коллекторного шкафа, чтобы разместить в нем все необходимые узлы?

Линейные размеры коллекторного шкафа

(ШРН — наружный; ШРВ — внутренний)

Модель	Длина, мм	Глубина, мм	Высота, мм
ШРВ1	670	125	494
ШРВ2	670	125	594
ШРВ3	670	125	744
ШРВ4	670	125	894
ШРВ5	670	125	1044
ШРВ6	670	125	1150
ШРВ7	670	125	1344
ШРН1	651	120	453
ШРН2	651	120	553
ШРН3	651	120	703
ШРН4	651	120	853
ШРН5	651	120	1003
ШРН7	658	121	1309

Подбор коллекторного шкафа

Коллекторные группы 1
(VT.594, VT59)

Модель шкафа
ШРН/ШРВ +
Combimix +
шаровый кран

Модель шкафа
ШРН/ШРВ +
Dualmix +
шаровый кран Модель шкафа
ШРН/ШРВ + кран Коллектор 1*3вых ШРН3/ШРВ3 ШРН4/ШРВ4 ШРН1/ШРВ1 Коллектор 1*4вых ШРН3/ШРВ3 ШРН4/ШРВ4 ШРН2/ШРВ2 Коллектор 1*5вых ШРН4/ШРВ3 ШРН5/ШРВ4 ШРН2/ШРВ2 Коллектор 1*6вых ШРН4/ШРВ4 ШРН5/ШРВ5 ШРН3/ШРВ3 Коллектор 1*7вых ШРН4/ШРВ4 ШРН5/ШРВ5 ШРН3/ШРВ3 Коллектор 1*8вых ШРН5/ШРВ4 ШРН6/ШРВ5 ШРН3/ШРВ3 Коллектор 1*9вых ШРН5/ШРВ5 ШРН6/ШРВ6 ШРН4/ШРВ4 Коллектор 1*10вых ШРН5/ШРВ5 ШРН6/ШРВ6 ШРН4/ШРВ4 Коллектор 1*11вых ШРН6/ШРВ5 ШРН7/ШРВ6 ШРН4/ШРВ4 Коллектор 1*12вых ШРН6/ШРВ6 ШРН7/ШРВ7 ШРН5/ШРВ5

16. На какой высоте нужно устанавливать коллекторный шкаф?

С одной стороны, понятно, что монтируя коллекторный шкаф, нужно учитывать высоту будущей стяжки и отделки, чтобы не получилась ситуация, когда невозможно будет открыть даже дверцу шкафа.

С другой стороны, нужно учитывать удобство обслуживания и необходимость возможной замены отдельных элементов системы с вероятностью отсоединения трубопровода.

Чем короче отрезок трубы, тем больше его жесткость и наоборот.

Учитывая этот фактор, можно сделать подъем коллекторного шкафа на 20 — 25 см от уровня чистого пола.

Однако, нельзя забывать об очень важном дизайнерском элементе. Если подъем шкафа приводит к недопустимому нарушению дизайна и невозможно решить эту задачу другим способом, опускайте шкаф к уровню пола, но с тем расчетом, чтобы он мог открываться.