Простые расчеты теплого пола

Идеальным решением для создания уютного дома считается установка тёплых полов. Чтобы воплотить в жизнь это решение необходимо учитывать расчетные характеристики используемых элементов системы а также правила эффективного расположения, укладки и монтажа всех частей системы теплого пола. В этой статье приведем примеры расчета длины водяного контура, мощности кабельного и пленочного теплого пола.

Как рассчитать водяной контур

Для начала нужно создать проект обогрева помещения, определить материал покрытия и температуру теплоносителя (около 55 °C). Для контроля распределения температуры устанавливаются два термометра – на входе, и на выходе теплоносителей. Разница в показаниях 5 — 10 °C говорит о правильности работы. Таким образом, температура основной зоны пола при правильно работающей системе обогрева не должна превышать 29 °C. А в санузлах и граничных зонах соответственно 35 и 33 °C.

Укладка труб

Для правильного монтажа труб используют следующие методы укладки: змейка (обычная, угловая или двойная) и улитка. Эффективнее будет комбинирование нескольких методов. К примеру, граничную зону уложить в форме змейки, а центральную — улиткой. Последнее больше подходит для объёмных помещений без геометрических изменений, а для сложных используется змейка.

Укладка труб производится с шагом, рассчитанным в проекте. Шаг укладки для граничных зон 10 см, а для основных может меняться в пределах от 15 до 30 см, но не более 30 см, это обусловлено чувствительностью перепада температур на участке пола.

Далее необходимо учитывать следующий момент, чем меньше шаг укладки, тем больше длина используемых труб. Посчитать, сколько метров трубы уйдет на метр квадратный пола, можно по формуле:

Для расчета длины труб по площади используется формула:

L = S / N,

где , S – это площадь утепляемого пола (м2), N – шаг укладки, L- соответственно, искомая длина трубы.

На практике в расчет по площади нужно добавить коэффициент 1,1 – запас длины на повороты, а также стоит прибавить длину участков до коллектора.

Максимальная длина контура

Длине петли прямопропорционально гидравлическое сопротивление и потери давления в контуре, которые обусловлены диаметром магистрали. Установлено, что при понижении давления на 20 кПа (0,2 бар) от рабочего, приводит к эффекту запертой петли. В результате циркуляция теплоносителя через трубы станет невозможна.

На практике оптимальная длина одной петли будет:

• из трубы диаметром 16 мм получится контур не более 100 м;
• при диаметре 20 мм максимальная длина петли будет до 125 м;

Допустимая минимальная длина контура может быть любой, но стоит помнить, что для упрощения балансировки насоса следует нарезать петли примерно одинаковой протяженности.

Мощность насоса

Немаловажным элементом системы является насос. Для его выбора необходимо рассчитать какой теплосъем с каждого квадратного метра получается в соответствии с проектом, далее нужно это значение умножить на количество квадратных метров в помещении, и получим суммарное значение.

Мощность насоса определяется способностью качать через себя объем теплоносителя за определённое время. Теперь остаётся сравнить суммарное значение с мощностью устанавливаемого насоса.

Проектирование кабельного подогрева

Главными отличиями электрических теплых полов — нагревательные элементы, состоящие из кабелей или кабельных секций. Рассмотрим разновидности и методы расчёта.

Резистивный нагревающий кабель – это нагревательный элемент из одного или двухжильного кабеля в защитном экране, с неизменным сопротивлением, который уложен по площади пола.

Кабель имеет стандартные значения длины, а соответственно сопротивления и вырабатываемого тепла. Длину кабеля изменять нельзя, это приведёт к изменению тока и нарушению работы.

Удельная мощность и длина

Это мощность одного кв.м теплого пола. Под этот показатель подбирается длина нагревающего электрокабеля.

Например, мощность кабельной системы для правильного подогрева должна быть около 100-150 Вт/м2; если теплый пол планируется использовать как основное отопление, то нужно 150-200 Вт/м2. Если нам нужно подогреть 10 м2, то нужен кабель мощностью 10*100=1000 Вт.

Сколько это метров кабеля?

Это уже будет зависить от его сечения. Чем толще провод, тем, больше его мощность, и тем больше шаг укладки будет при монтаже. Более тонкий провод придется укладывать с меньшим шагом, чтобы соблюсти выбранную удельную мощность, соответственно расход кабеля будет больше.

Для удобства расчетов и укладки продаются электрические ТП в виде матов, свернутых в рулон. Кабель в них уложен змейкой с определенным шагом и зафиксирован. Ширину такого «коврика» изменить нельзя, как правило, она равна 50 см. Получается, что удельную мощность задает производитель, например 130 Вт/м2. Покупателю остается только выбрать подходящую площадь нагревательного элемента из имеющихся в продаже.

Размеры инфракрасной пленки

Инфракрасный плёночный пол — это секции, состоящие из графитовых полос, перпендикулярно соединённых с медно-серебряными проводниками. Секция размещается в специальной пленке из полиэстера толщиной около 0,4 мм.

В отличие от кабельного нагревателя, в плёночном отсутствует возможность изменять размеры, тем самым увеличить или уменьшать удельную мощность/м2. Расчет сводится к определению количества пленки, нужной для покрытия заданной площади, подбирая необходимые размеры рулона. Ширина варьируется от 50 до 100 см, а длина от 1 до 20 м.

Например, выбираем удельную мощность (130 — 230 Вт/м2). Затем — нужную ширину инфракрасной пленки. Смотрим, с какой площадью обогрева теплые полы есть в продаже (1 — 15 м2).

Надеемся, что статья была вам полезна. Свои отзывы и вопросы оставляйте в комментариях ниже.

Конструкция и материалы теплого пола

Конструкторские решения водяных теплых полов

При устройстве водяных тёплых полов применяются два варианта конструкторских решений:
• «мокрый» способ, при котором нагревательным элементом становится монолитная плита из бетона или цементно-песчаного раствора с встроенными греющими трубопроводами (рис. 1);
• «сухой» способ. В этом случае монолитная плита отсутствует, а равномерное распределение тепла от трубопроводов обеспечивается алюминиевыми или стальными оцинкованными теплораспределяющими пластинами (рис. 2). Такая конструкция, как правило, используется при деревянных перекрытиях для облегчения общей нагрузки на балки перекрытия.

Рис. 1. Конструкция «мокрого» тёплого пола (пример): 1 – основание (плита перекрытия); 2 – пароизоляция; 3 – слой утеплителя (пенополистирол); 4 – цементно-песчаная или бетонная стяжка; 5 – клеевой слой; 6 – чистовое напольное покрытие: 7 – демпферная лента; 8 – арматурная сетка; 9 – трубы тёплого пола.

Рис. 2. Конструкция «сухого» тёплого пола (пример): 1 – подшивка по лагам; 2 – пароизоляция; 3 – слой утеплителя (пенополистирол); 4 – лаги; 5 – чёрный пол; 6 – опорные бруски; 7 – теплораспределительная пластина; 8 – трубы тёплого пола; 9 – слой ГВЛ; 10 – дощатый пол; 11 – плинтус.

Трубы для устройства тёплого пола

Для устройства водяного тёплого пола в квартирах и коттеджах наиболее распространёнными являются трубы на основе структурированного (сшитого) полиэтилена РЕХ. В этом материале длинные цепочки макромолекул обычного полиэтилена «сшиты» между собой поперечными связями, что придаёт пластику повышенную прочность и термостойкость. В зависимости от метода сшивки трубы подразделяются на РЕХа (пероксидный метод), РЕХb (органосиланидный метод) и РЕХс (радиационный метод).

Наиболее удобны в монтаже металлополимерные трубы композиции PEX-AL-PEX, в которых между слоями сшитого полиэтилена заключён слой алюминиевой фольги. Благодаря алюминию труба сохраняет приданную ей форму, меньше подвержена температурным деформациям и на 100 % защищена от диффузии кислорода в теплоноситель. Напомним, что наличие кислорода в теплоносителе приводит к коррозии металлических деталей системы.

Не меньшей популярностью при устройстве тёплых полов пользуются также трубы PEX-EVOH, в которых роль барьерного слоя от проникновения кислорода выполняет тонкий слой этиленвинилгликоля (EVOH). Трубы из полиэтилена повышенной термостойкости PE-RT дешевле труб PEX-AL-PEX и PEX-EVOH, однако термостойкость таких труб ниже, так как этот материал занимает промежуточное положение между обычным и сшитым полиэтиленом.

Физических поперечных связей между макромолекулами полимера в нём нет, а их взаимное сцепление обеспечивается наличием боковых октеновых ветвей (эффект липучки). Трубы из PEX-EVOH и PE-RT не сохраняют приданную им форму, поэтому при раскладке петель тёплого пола их надо немедленно надёжно фиксировать. В номенклатуре VALTEC присутствуют трубы для теплого пола всех перечисленных типов (табл. 1).

Таблица 1. Труба VALTEC для устройства тёплых полов

Оптимальная толщина теплого водяного пола

Для теплого пола в итоге в любом случае придется устраивать финишное покрытие, в том числе и стяжку. В их качестве могут быть использованы самовыравнивающиеся смеси, а также растворы на цементно-песчаной основе. Все будет зависеть от финансовой возможности и выбранного варианта устройства. В любом случае поверхность должна получиться идеально ровной, в том числе и относительно уровня контура водяного теплого пола. В таком случае прогрев основания пола будет равномерным по всей поверхности в комнате. При этом стоит обращать внимание на один очень важный момент, которым является оптимальная толщина будущей стяжки.

Общие черты

Типичные нарушения. Неправильно делать толстую стяжку над трубами и без подложки

Толщина стяжки для водяного теплого пола будет оказывать влияние на коэффициент полезного действия системы, ее эффективность, а также на эксплуатационный период. Тонкий слой не позволит равномерно прогреваться основанию пола, да и к тому же такая стяжка очень быстро потрескается из-за постоянных перепадов температурных режимов. Очень быстро придет в негодность и выбранное напольное покрытие по очень тонкой стяжке.

Но и толстые слои заливки не принесут положительного результата. С таким основанием значительно повысятся затраты на отопление, так как придется тратить много энергии на прогрев всего полученного «пирога». Следовательно, надо выбирать оптимальные показатели уровня заливки бетонной стяжки для системы водяного теплого пола. Но даже специалисты не смогут дать ответ об универсальности толщины заливки раствора. Многие условия могут оказывать влияние на этот параметр:

• Тип основания пола, тип грунта. В большей степени это относится именно к частному строительству при обустройстве помещения бетонным полом с самого основания.
• Параметры всего помещения, где устраивается стяжка поверх теплого водяного пола, его конфигурация.
• Предназначение будущего помещения.

Эти пункты относятся к числу основных. Дополнительно может быть и еще несколько нюансов, на которые стоит обратить особое внимание. Их можно назвать как маркировка используемого цемента, выбор конкретной смеси для работы, арматура и ее характеристики и т.д.

Разновидности стяжки

Всего можно выделить три основных типа стяжки, которые могут быть применимы для создания ровной поверхности поверх смонтированного водяного теплого пола. Но даже это классификация считается условной.

1. Толщина теплого пола водяного пола, а точнее стяжки над всей системой в районе 20 мм. Это больше минимальный показатель для заливки поверх контура трубопровода теплого пола. В работе чаще всего применяются самовыравнивающиеся смеси, которые позволяют получить действительно тонкую поверхность, способную выдержать весомые нагрузки и механическое воздействие. Данный этап устраивается без применения слоя армирования или армирующей сетки.
2. Средние показатели уровня заливки, которые колеблются в пределах 70 мм. Дополнительно для придания конструкции прочности и надежности используется арматурная сетка или специальные сетки для армирования стяжки.
3. Максимальные пределы уровня будущей стяжки по трубам теплого пола доходят до 150-170 мм. Система получила название монолитной, в которой в обязательном порядке применяется армирование. Подходит для случаев устройства целостной опорной системы, выступающей не только в качестве основания пола, но и фундамента будущего строения. В таком случае следует предварительно узнать о том, какие именно нагрузки может выдержать перекрытие в доме.

Но нельзя относить все показатели к минимальному или максимальному значению уровня заливки стяжки. Ведь если в работе дополнительно используется щебенка, то о пороге в 20 мм стоит забыть. Итоговая толщина заливки теплого пола будет куда больше. Самовыравнивающиеся составы обычно используются непосредственно перед тем, как произвести настил напольного покрытия. Сделать надо именно так, что весь контур теплого водяного пола был покрыт стяжкой. Это говорит о том, что при выборе труб диаметром около 2.5 см, достаточно будет слоя заливки в 50-70 мм. Именно до 50 мм толщины стяжки должно быть над уложенными трубами.

Минимальные показатели

По общепризнанным стандартам есть минимальные показатели толщины стяжки над системой теплого пола водяного типа. Согласно им, в случае применения самовыравнивающихся смесей, как говорилось ранее, стяжка должна быть минимум 20 мм. Но если же в работе готовится раствор из песка и цемента, то, как минимум 40-50 мм. В последнем случае это касается заливки без дополнительного слоя армирования. Если сделать ее меньшей, то эти параметры, то вряд ли получится достичь эффективности работы системы, а также получить желаемые характеристики.

Есть несколько случаев, при которых можно думать о минимальных значениях уровня стяжки над теплым полом. В обязательном порядке должен быть устроен черновой пол, который выравнивал основание до горизонтального положения. Все существенные неровности таким образом устранены и остается лишь создать слой над контуром теплого пола. Кроме этого во всей конструкции не должно быть никаких элементов армирования. Это лишь увеличит общий слой заливки. Вместо арматуры есть современное средство для придания раствору прочности и текучести – фиброволокно. Оно обладает большим количеством положительных качеств, на которые стоит обратить внимание.

Если при этом в помещении в последующем при эксплуатации будут создаваться существенные нагрузки на основание пола, то минимальные значения толщины стяжки должны уйти в сторону. Такими помещениями могут считаться коридоры, ванные, туалеты, кухни, любые технические помещения.

Строительные нормы и правила утверждают, что трубы теплого пола будут наиболее эффективно передавать тепло внутрь помещения при наличии стяжки в 65 мм вместе с напольным покрытием.

Максимальные пределы

Никаких стандартов в заливке стяжки по максимуму не предусмотрено. Технологически можно его устраивать на высоту до 10-15 см. Если же делать слой больше, то никакой эффективности он не принесет. Все проведенные работы окажутся бессмысленными. Но такая стяжка может выполняться лишь в исключительных случаях. Такими ситуациями могут быть следующие моменты:

• Если устраиваемый слой выступает не только в качестве заливки стяжки, но и в качестве фундамента строения.
• Устройства заливки бетонного пола в помещениях со значительными нагрузками (гараж).
• Осуществление монтажа стяжки на проблемных грунтах, что больше подходит для частных домов.

Если основания пола имеют значительные перепады высот, то некоторые исполнители решают сделать как можно большую заливку, чтобы все привести к горизонтальному положению. Но целесообразности в этом никакой нет. Лучше всего предварительно сделать засыпку сухими материалами (керамзит), после чего произвести заливку раствора. Такие действия сэкономят время на проведение работ, а также средства на материалы. Правда, это все лучше всего делать до устройства водяного теплого пола. Теплотрасса требует ровной поверхности для равномерного распределения тепла по всей основанию пола в комнате. При наличии больших выступов над поверхностью, их можно вовсе сбить при помощи молотка или другого оборудования.

Большое количество заливаемого бетона будет тратиться в пустую. Если у нас будет помещение в 10 метров квадратных, а слой стяжки составит всего 100 мм, то уйдет как минимум метр кубический бетона, а это неоправданные затраты.

Могут с толстой стяжкой над водяным теплым полом появиться и другие сложности:

• Длительный период нагрева поверхности.
• Снизиться эффективность работы системы.
• Возрастут затраты на обогрев комнаты.

Это все говорит о том, что следует выбирать оптимальные показатели толщины стяжки для теплого водяного пола, чтобы все характеристики системы проявлялись и хорошо сохранялись на протяжении всего срока эксплуатации.

«Пирог» теплого пола

В «пирог» теплого пола, а, следовательно, в общую толщину входят и другие параметры, кроме самой стяжки:

1. Теплоизоляция. Чаще всего в ее качестве применяется полистирол. Слой необходим для того, чтобы не тратить лишнее тепло, не отдавать его вниз, а перенаправлять к основанию пола. Работа системы становится менее затратной и более эффективной. Если это холодные регионы, то оптимальная толщина полистирола должна быть около 100 мм. В более теплых условиях достаточно будет и 50 мм. Многое при этом будет зависеть от расположения помещения (над подвалом, отапливаемой комнатой и т.д.).
2. Гидроизоляция. В общую толщину ее можно вообще не учитывать по причине того, что чаще всего это обычная пленка из полиэтилена. Ее толщина настолько незначительна, что смысла нет брать ее в расчет.
3. Сетка МАК позволяет качественно и равномерно распределить трубы теплого водяного пола. Ее оптимальная толщина составляет 4 мм. Но без нее можно обойтись в том случае, если под систему производиться укладка монтажных матов с соответствующими выступами для контура теплого пола.
4. Используемая труба. Именно от нее и будет разноситься тепло по всему основанию. Обычно ее высота составляет не более 20-25 мм, в зависимости от диаметра внутренней части.
5. Бетонная стяжка. Для приготовления раствора лучше всего делать не очень крепкий раствор до марки М300. Уровень заливки стоит вымерять от верхней части уложенного трубопровода. В таком случае система теплого водяного пола будет работать с наибольшей эффективностью.
6. Чистовое покрытие. Кроме самого напольного покрытия в общую толщину добавляется клей, если это кафельная плитка.

Можно сделать определенные предварительные расчеты по толщине стяжки для водяного теплого пола, в зависимости от выбранного варианта напольного покрытия. Для теплоизоляции достаточно будет 50 мм, если только это не холодный регион страны. Труба вместе с сеткой МАК, необходимой для надежной фиксации контура займет в среднем 25 мм. Все будет зависеть от диаметра трубопровода. В некоторых случаях сетка МАК не нужна будет, если выбираются монтажные маты, специально предназначенные для настила под теплый пол. Оптимальная толщина всей стяжки получится 50 мм, а для чистового покрытия останется примерно 20 мм. Итого мы получаем, что общая толщина системы получится в пределах 140-145 мм. Такой слой необходим для устройства на первом этаже дома. Если же это второй и последующий этажи, то будет некоторое уменьшение конструкции за счет меньшего слоя утеплителя. Его много там точно не потребуется.

Советы по заливке

Для заливки стяжки по системе водяного теплого пола следует придерживаться рекомендаций от специалистов, имеющих опыт выполнения такого вида работ. В первую очередь это касается марки цемента, которая в оптимальном режиме будет равна М200-М300. Не лишним будут различные добавки в состав раствора, для улучшения качества заливки. Пластификатор позволит смеси отлично растекаться по всей поверхности и по итогу избежать появления трещин и других дефектов.

После заливки должно быть выдержано время до полного высыхания раствора. В течение этого периода нельзя включать в рабочее состояние водяной теплый пол, так как он окажет негативное воздействие на процесс высыхания и качества стяжки. Чтобы основание получилось крепким, следует осуществлять уход за стяжкой после заливки. Это заключается в поддержании оптимальных температурных режимов, исключения сквозняков, а также увлажнения поверхности в течение почти недели.

Нагревать «теплый» пол не следует, чтобы ускорить процесс высыхания. Если сроки поджимают, то лучше воспользоваться уже другими вариантами устройства основания пола, как например самовыравнивающиеся смеси, где на высыхание тратиться порядка 9-11 дней. В момент монтажа стяжка температура окружающей среды не должна опускаться ниже +10. В противном случае положительного результата получить не удастся.

Нельзя забывать не только про демпферную ленту, служащую компенсатором температурного расширения стяжки, но и про все остальные слои, которые создадут надежную конструкцию над системой теплого водяного пола. До начала выполнения заливки следует принять меры по проверке систему на работоспособность и герметичность всех соединений. Иначе могут возникнуть сложности после включения в стяжке.

Рекомендации производителей

Каждый производитель по-разному оценивает свои смеси и другие материалы для устройства самого контура теплого пола, а также стяжки из бетона. Кроме этого они выставляют свои рекомендации по выбору качественного и оптимального уровня заливки, чтобы система имела наибольшую эффективность.

Rehau. Для них от верхней части трубы системы теплого пола должна выдерживаться толщины раствора в пределах 45 мм. А вся конструкция – не более 61 мм. Следовательно, надо правильно подобрать для всей заливки необходимый диаметр трубопровода. Но если дело касается промышленных помещений и наличием постоянных максимальных нагрузок, то минимальная бетонная стяжка должна быть 75 мм и доходить максимум до 92 мм.

Kan. Она также относится к числу производителей из Германии. Они также указывает на необходимость заливки раствора по верхнему краю труб системы теплого водяного пола на высоту 45 мм. Если же считать эти показатели непосредственно от теплоизоляции, то 65 мм. Можно обратиться к продукции этой компании и добавить в состав раствора их фирменный пластификатор. В таком случае можно уменьшить высоту стяжки из бетона до 25 мм. В каталоге отображаются все рекомендации в зависимости от используемого материала и общей площади.