Расчет теплого водяного пола

Автор: Николай Стрелковский

Современная система тёплых водяных полов отождествляется с высоким уровнем уюта и комфорта. Такой пол эффективно обогревает помещение и не оказывает вредного воздействия на жизнь и здоровье жильцов. Подобные результаты могут быть достигнуты только при условии правильно выполненных расчётов и грамотно проведённых монтажных работах.

Расчет теплого пола водяного

Тёплый водяной пол может являться основным источником отопления жилого помещения или служить вспомогательным обогревательным элементом. Основные расчёты таких полов базируются на данных схемы работы: лёгкий подогрев поверхности для улучшения комфорта или обеспечение полноценным теплом всей площади помещения. Выполнение второго варианта предполагает более сложную конструкцию тёплого пола и надёжную систему регулировки.

График комфортных температурных условий

Данные для расчётов

Расчёты и проектирование базируются на нескольких характеристиках помещения, а также выборе варианта отопления — основное или дополнительное. Немаловажными показателями являются тип, конфигурация и площадь помещения, в котором запланирован монтаж такого вида отопительной системы. К оптимальному варианту относится использование поэтажного плана с указанием всех необходимых для расчётов параметров и размеров. Допускается самостоятельное выполнение максимально точных замеров.

График расчета теплого пола

Чтобы определиться с величиной теплопотерь, потребуется наличие следующих данных:

• тип материалов, использованных в процессе строительства;
• вариант остекления, включая тип профиля и стеклопакета;
• температурные показатели в регионе проживания;
• использование дополнительных источников обогрева;
• точные размеры площади помещения;
• предполагаемый температурный режим в помещении;
• высота этажа.

Кроме того, учитывается толщина и изоляция пола, а также вид предполагаемого к использованию напольного покрытия, что оказывает непосредственное влияние на эффективность всей отопительной системы.

При выполнении расчётов следует принимать во внимание желаемую для обустраиваемого помещения температуру.

Расход трубы теплого пола в зависимости от шага петли

Шаг, мм	Расход трубы на 1 м2, м п.
100	10
150	6,7
200	5
250	4
300	3,4

Особенности проектирования

Все расчёты водяных тёплых полов должны быть произведены предельно тщательно. Любые недочёты при проектировании могут быть исправлены только в результате полного или частичного демонтажа стяжки, что способно не только повредить внутреннюю отделку в помещении, но и приведёт к значительным затратам времени, сил и средств.

Рекомендуемые температурные показатели поверхности пола в зависимости от вида помещения составляют:

• жилое помещение — 29 °C;
• участки около наружных стен — 35 °C;
• ванные комнаты и зоны с высокой влажностью — 33 °C;
• под напольное покрытие из паркета — 27 °C.

Короткие трубы предполагают использование более слабого циркуляционного насоса, что делает систему экономически выгодной. Контур с диаметром 1,6 см не должен быть длиннее 100 метров, а для труб с диаметром 2 см максимальная длина составляет 120 метров.

Таблица решений для выбора системы водяного теплого пола

Правила расчёта

Для выполнения системы отопления на площади 10 квадратных оптимальным вариантом будет:

• использование 16 мм труб с длиной в 65 метров;
• показатели расхода используемого в системе насоса не могут быть меньше двух литров в минуту;
• контуры должны обладать равноценной длиной с разницей не более 20%;
• оптимальный показатель расстояния между трубами составляет 15 сантиметров.

Следует учитывать, что разница между температурой поверхности и теплоносителя может составлять порядка 15 °C.

Оптимальный способ при укладке трубной системы представлен «улиткой». Именно такой вариант монтажа способствует максимально равномерному распределению тепла по всей поверхности и позволяет минимизировать гидравлические потери, что обусловлено плавными поворотами. При укладке труб в зоне наружных стен оптимальный шаг составляет десять сантиметров. Для выполнения качественного и грамотного крепления целесообразно проводить предварительную разметку.

Таблица теплопотребления различных частей здания

Расчёты труб и мощности

Полученные в результате замеров данные являются основой для расчёта мощности такого оборудования, как нагревательный тепловой насос, газовый или электрический котёл, а также позволяют определить расстояние между трубами при выполнении монтажных работ.

Крепление труб к арматурной сетке

Чтобы правильно рассчитать необходимую для укладки длину труб, следует определиться с видом и особенностями этих элементов:

• нержавеющий гофрированный тип труб отличается эффективностью и качественной теплоотдачей;
• медные трубы характеризуются высоким уровнем теплоотдачи и внушительной стоимостью;
• сшитые полиэтиленовые трубы;
• металлопластиковый вариант труб с идеальным соотношением качества и стоимости;
• пенопропиленовые трубы с низкой теплопроводностью и доступной ценой.

Гофрированная труба для теплого пола — один из самых лучших вариантов для водяного подогрева пола

Значительно облегчить расчёты и сделать их максимально точными позволяет использование специальных компьютерных программ. Все расчёты должны выполняться с учётом способа монтажа и расстояния между трубами.

Основными показателями, характеризующими систему, являются:

• необходимая длина нагревательного контура;
• равномерность распределения выделяемой тепловой энергии;
• величина допустимых пределов активной тепловой нагрузки.

Следует учитывать, что при значительной площади отапливаемого помещения допускается увеличивать шаг укладки с одновременным увеличением температурного режима теплоносителя. Возможный диапазон шага при укладке составляет от пяти до шестидесяти сантиметров.

Наиболее распространённые соотношения расстояний и тепловых нагрузок:

• расстояние в 15 сантиметров соответствует теплоносителю от 800 Вт на 10 м²;
• расстояние в 20 сантиметров соответствует теплоносителю от 500 до 800 Вт на 10 м²;
• расстояние в 30 сантиметров соответствует теплоносителю до 500 Вт на 10 м².

Чтобы точно знать, достаточно ли использовать систему как единственный источник обогрева или же «тёплые полы» могут служить исключительно дополнением к основному отоплению, необходимо выполнить черновой, предварительный расчёт.

Схема подключения водяного теплого пола к котлу

Черновые расчёты теплового контура

Чтобы определить плотность эффективного теплового потока, отдаваемого м² тёплых полов, необходимо воспользоваться формулой:

g (Вт/м²) = Q (Вт) / F (м²)

• g — показатель плотности теплового потока;
• Q — суммарный показатель теплопотерь в помещении;
• F — предполагаемая к обустройству площадь пола.

Для вычислений величины Q учитывается площадь всех окон, средняя высота потолков в помещении, теплоизоляционные характеристики полов, стен и кровли. При выполнении напольного отопления в качестве дополнительного, суммарный объём теплопотерь целесообразно определять в форме процентного соотношения.

При расчётах величины F учёту подлежит только участок пола, участвующий в процессе обогрева помещения. На участках расположения предметов интерьера и мебели следует оставлять свободные зоны шириной порядка 50 сантиметров.

Для определения средней температуры теплоносителя в условиях нагревательного контура используется формула:

ΔТ (°С) = (TR + TO) / 2

• TR — температурный показатель на участке входа в нагревательный контур;
• ТО — температурный показатель на участке выхода из нагревательного контура.

Рекомендуемые температурные параметры в °С на вход и выход для стандартного теплоносителя составляют: 55—45, 50—40, 45—35, 40—30. Следует учитывать, что температурный показатель на подачу не может быть выше 55 °С, с условием температуры на обратный контур с разницей в 5 °С.

В соответствии с полученными величинами g и ΔТ выполняется подбор диаметра и шага для монтажа труб. Удобно использовать специальную таблицу.

Таблицы расчета теплового потока для теплого пола в зависимости от материала напольного покрытия

Таблицы расчета теплового потока для теплого пола в зависимости от материала напольного покрытия

Таблицы расчета теплового потока для теплого пола в зависимости от материала напольного покрытия

Таблицы расчета теплового потока для теплого пола в зависимости от материала напольного покрытия

На следующем этапе производится расчёт приблизительной длины задействованных в системе труб. С этой целью необходимо разделить показатель площади обогреваемого пола в м² на расстояние между уложенными трубами в метрах. К полученному показателю следует прибавить запас длины на выполнение загибов и подключение к длине прибавляется длина на загибы труб и длина на подключение к системе коллекторов.

При известной длине и диаметре труб легко высчитывается показатель объёма и скорость теплоносителя, оптимальная величина которого составляет 0,15—1 метр в секунду. При более высоких значениях скорости движения следует увеличить показатель диаметра используемых труб.

Правильный выбор насоса, используемого в отопительном контуре, базируется на величине расхода теплоносителя с запасом в двадцать процентов. Такое увеличение показателя соответствует параметрам гидравлического сопротивления в трубной системе. Подбор наноса для циркуляции нескольких отопительных систем заключается в соответствии показателей мощности этого оборудования с общим расходом всех используемых отопительных контуров.

Расчет стоимости теплого пола

Советы и рекомендации

Чтобы получить максимально точные расчёты, целесообразно обратиться за консультацией профессионалов, специализирующихся на выполнении монтажа внутренних инженерных коммуникаций.

Допускается использование онлайн-калькулятора, который облегчит расчёты, но даст весьма приблизительные вычисления, представляющие общую информацию о масштабах предстоящих монтажных работ.

Пример расчета водяного теплого пола

Для обогрева старых и ветхих сооружений, не обладающих качественным утеплением, нецелесообразно использовать систему тёплых водяных полов в качестве единственного отопительного элемента, что обусловлено низкой степенью эффективности и высоким уровнем энергозатрат.

Уровень технической грамотности всех выполненных расчётов оказывает непосредственное влияние на качественные характеристики монтируемой отопительной системы. Правильные расчёты позволяют оптимизировать финансовые затраты не только на процесс установки водяного обогрева полов, но и минимизировать расходы во время эксплуатации и обслуживания всей отопительной системы.

Видео — Расчет теплого пола водяного (часть 1)

Видео — Расчет теплого пола водяного (часть 2)

Понравилась статья?
Сохраните, чтобы не потерять или поделитесь с друзьями!

Как самостоятельно выполнить расчеты для монтажа теплого пола?

Обе основные разновидности тёплых полов (ТП) – водяные и электрические, могут выступать как в качестве дополнительного (комфортного), так и являться основным (рабочим) источником обогрева помещений. Второй метод отопления предусматривает несколько более развитую и сложную конструкцию системы. Помимо стандартных способов контроля температуры и регулировки, в ней также могут предусматриваться различные режимы: день-ночь, зима-лето, программирование на день-неделю, отложенный старт и т.п. Тем не менее, несмотря на то, что задачи рабочего отопления более значимые, расчет теплого пола для обеих систем осуществляется по похожим методикам и может быть вполне выполнен самостоятельно.

Основные параметры для проектирования ТП

Расположение нагревательных элементов, влияющих на удельную мощность теплового пола на 1м 2 , проектируют, основываясь на теплофизических характеристиках строения. В этом достаточно сложном процессе, приходится учитывать множество различных факторов, в том числе:

• региональные тепловые стандарты – минимальную наружную температуру воздуха в наиболее холодный период года;
• среднюю температуру в каждой из комнат и их расположение;
• особенности строительных конструкций – материал и толщину стен, пола и потолка или межэтажных перекрытий;
• количество и тип окон, их общую площадь, коэффициент теплопотерь, во многом зависящий от разновидности установленных стеклопакетов;
• позиционирование здания относительно сторон света;
• высоту помещений, а также ряд других.

Предложенный перечень параметров, оказывающий влияние на расчет теплых полов, далеко не полный – опытный специалист теплотехник укажет еще с десяток важных теплофизических характеристик.

Тем не менее, первоочередная задача подобного проектирования заключается в подборе такой теплопроизводительности ТП, которая гарантированно сможет компенсировать все энергетические потери отапливаемого здания. Нельзя также забывать, что рекомендуется увеличивать вычисленную теоретическую мощность на 10-15% для того, чтобы тепловая установка не работала на пределе своих возможностей.

Независимо от того, будет ли выполняться расчет теплых полов своими руками либо силами профильных специалистов, во всех случаях отталкиваются от требований ГОСТ Р 55656-2013 «Энергетические характеристики зданий. Расчет использования энергии для отопления помещений». Ниже приводится упрощенная методика для самостоятельного проектирования небольшой квартирной установки обогрева полов.

Проектируем водяной тёплый пол

Как было сказано выше – одним из основных показателей для проектирования греющей системы является плотность эффективного потока тепловой энергии, производимой 1 м 2 ТП (g, Вт/м 2 ) – удельная мощность теплого пола. Она должна полностью компенсировать теплопотери помещения – Q, Вт.

где F, м 2 – полезная площадь пола, которая будет использована под отопление. Она принимается, как общая площадь помещения за вычетом мест, где будет установлена мебель, а также свободной зоны 20-30 см от стен и мебели.

Величина Q учитывает множество параметров, частично приведенных в предыдущем разделе. Для её точного вычисления можно пользоваться методикой предложенной в справочном пособии Е. Г. Малявиной «Теплопотери здания», требующей углубленного подхода. Однако на практике частнику проще будет принять некие усредненные величины теплопотерь типовых зданий. Например, комната 18 м 2 с одной наружной стеной и окном, а также потолками до 3 м, будет иметь примерные теплопотери 1800 Вт. Данный показатель справедлив для расчета теплого пола в помещениях многоквартирного дома, построенного в умеренной климатической зоне. А вот для частного дома его уже придется увеличить в 1,2-1,5 раза. Также увеличиваются значения теплопотерь, если установлены большие окна, комната угловая, тонкие стены и т.д.

Удельная теплоотдача теплого пола должна находиться в определенных пределах. Ведь его перегрев приводит к дискомфорту жильцов, разрушению строительно-отделочных материалов. Так, максимальная температура поверхности напольного покрытия (t_f, 0 С) рекомендуется:

• + 29°С – для жилых помещений (спальни, гостиной, кабинета);
• + 33°С – для помещений с повышенной влажностью (санузла, кухни);
• + 35°С – для участков возле внешних стен.

Табличный подбор шага укладки трубопроводов

Зная плотность эффективного потока тепловой энергии (g, Вт/м 2 ), тип используемого покрытия (его сопротивление теплопередаче – R_w, м 2 * О С/ Вт или м 2 *К/Вт), рекомендуемую температуру поверхности пола для данного помещения (t_f, 0 С), а также градиент рабочих температур теплоносителя (t_z/t_p, 0 С/ 0 С), можно по таблицам 1-3 подобрать шаг трубы (b, м).

Вычисляем количество и диаметр трубопроводов

Расчет длины трубы для теплого пола выполняем по формуле:

• L – искомая длина трубопровода, м;
• F – полезная площадь пола отапливаемого помещения, м 2 ;
• b – шаг (частота прокладки) витков, м;
• N – расстояние от коллектора, расположенного на стене, до уровня пола, м;
• 1,1 – коэффициент запаса труб на повороты.

Расход трубы также можно прикинуть, воспользовавшись таблицей 4.

Шаг, мм	Расход трубы, м/м 2
100	10
150	6,7
200	5
250	4
300	3,4

Профессиональный расчет теплого водяного пола также включает подбор внутреннего диаметра (D, м) трубопроводов. Он должен соответствовать целому ряду параметров таким, как гидравлическое сопротивление системы, техническим возможностям циркуляционного насоса, требуемым для прокачки объемам теплоносителя и другим. Тем не менее, практически для любой небольшой индивидуальной тепловой установки обогрева полов, можно смело брать, например, металлопластиковую трубу Ø 16 мм, у которой внутренний Ø 12 мм. При этом следует учитывать, что рекомендуемая длина отопительного контура в этом случае не должна превышать 100 м (максимум 120 м). Если же расчет трубы для теплого пола требует большего её метража, то тогда контур необходимо разбить на два и более.

Помимо металлопластика подойдут: медь, ПВХ, сшитый полиэтилен. Они обладают схожими гидравлическими параметрами, поэтому их диаметры подбираются аналогично.

Расчет электрического теплого пола

Основой для расчета электрического теплого пола является полезная площадь помещения, которая будет использована для установки нагревательных элементов. Для того чтобы ее определить следует на лист бумаги (лучше использовать с миллиметровой разметкой) нанести общий план комнаты, а также отметить расположение стационарной мебели в масштабе. Ниже представлен подобный примерный план с размещением стационарной и передвижной мебели, а также элементов электрического ТП.

Для электрического теплого пола существует правило. Если он используется в качестве комфортного обогрева, то им достаточно покрыть 50% площади. Если его планируется использовать в качестве основного отопления, то площадь пола, выполняющая функцию обогрева, должна составлять не менее 70-80%.

Рассмотрим, как рассчитать электрический теплый пол для оборудования различных типов:

• резистивного кабеля (одинаковый способ расчета для одно- и двухпроводного);
• электрических матов;
• инфракрасного пленочного нагревателя;
• стержневого инфракрасного нагревателя.

Основные расчетные показатели

Любое проектирование теплого пола основывается на главных расчетных показателях электрических систем независимо от типа нагревательного элемента. К ним относятся установленная и удельная мощность:

• установленная мощность (Вт), в случае если электрический тёплый пол используется в качестве основного источника нагрева, должна полностью перекрывать величину теплопотерь помещения. Кроме того, рекомендуется разработка ТП с запасом не менее 25-30% (в зависимости от качества утепления помещения);
• удельная мощность (Вт/м 2 ) рассчитывается, как отношение установленной мощности к площади обогрева помещения – Р_УД=Р_УСТ/S_ОБОГ.

Таблица 5. Нормативы соотношения удельной мощности электрического тёплого пола для помещений определенного назначения и погонной мощности нагревательного кабеля.

Теплый пол: расчет резистивного греющего кабеля

Обычный не зональный резистивный греющий кабель нельзя разрезать на куски. Следовательно, необходимо подбирать уже готовую его модель для каждого конкретного помещения. К примеру, кухня имеет площадь 12 м 2 , но с учетом расставленной мебели полезная площадь пола, которую можно использовать для нагрева, сокращается до 9м 2 . Берем данные из таблицы 5 и видим, что удельная мощность электрического тёплого пола для помещения этого типа составляет 100-150 Вт/м 2 . Следовательно, принимаем усредненное значение 130 Вт/м 2 .

Осуществляем расчёт мощности теплого пола по формуле Р_уст=130*9=1170 Вт. В обязательном порядке сверяем полученное значение с теплопотерями помещения (Q), нахождение которых объяснялось в разделе «Проектируем водяной теплый пол». Установленная мощность должна быть выше теплопотерь не менее чем на 30%. Следовательно, Р_уст = 1521 Вт.

Далее обращаемся к таблице погонной мощности резистивного кабеля выбранного производителя, например, DEVI (табл. 6).

Таблица 6. Модельный ряд резистивных кабелей DEVITLEX.

Из таблицы выбираем подходящую нам модель изделия – DSIG 20 длиной 91 м.

Осуществляем расчет шага укладки кабеля по формуле:

• H – шаг укладки, см;
• S – площадь помещения, м 2 ;
• L – длина кабеля, м.

Подставляем данные и получаем: Н=9×100/91=9,89 см. Округляем до 10 см.

Для упрощения инсталляции кабеля, как правило, используется специальная монтажная лента с шагом крепежей 2,5 см. Она идеально подходит для наших учетных данных.

Важно! У «топовых» производителей комплектов для электроподогрева напольных покрытий на официальных сайтах размещены пользовательские он-лайн калькуляторы. С их помощью можно выполнить быстрый упрощенный расчет электрического теплого пола, тем самым облегчив себе нахождение требуемого количества кабеля.

Греющий мат

Греющие маты являются разновидностью системы из резистивных кабелей. Для простоты укладки они уже прикреплены к армирующей сетке. Часто, маты используются в качестве дополнительного источника отопления обогрева «комфорт», например на той же кухне. Поэтому подобная система может рассчитываться по пониженной удельной мощности Р_УД=100 Вт/м 2 , тогда Р_УСТ=900 Вт (без коэффициента запаса принятого для полноценного рабочего отопления). Из таблицы 7 моделей продукции того же производителя выбираем модель греющего мата – DTVF 20 длиной 20 м, которую рекомендуется укладывать на площади до 10 м 2 , что полностью нам подходит.

Таблица 7. Нагревательные маты DEVI.

Существует множество способов укладки греющих матов, при этом для их кабелей не требуется выполнять расчёт шага, так как резистивный элемент уже закреплен на армирующей сетке. Если помещение имеет сложную конфигурацию либо расстановка мебели требует расположение нагревателей под углами или радиально, особых проблем с монтажом также не предвидится. Его некоторые варианты представлены на рисунке ниже.

ИК пленочный теплый пол

Рассчитать теплый пол пленочного инфракрасного (ИК) типа можно исходя из площади обогреваемого помещения. Принимаются во внимание все уже вышеописанные принципы, касающиеся теплопотерь и назначения обустраиваемого обогрева – рабочего или комфортного. Дальше остается лишь подбирать требуемую по теплопроизводительности продукцию, ориентируясь на её техническое описание.

Однако, выполняя расчёт мощности теплого пола ИК типа следует придерживаться следующих правил:

1. Греющую пленку необходимо устанавливать только на свободные от мебели места.
2. Минимально необходимая дистанция от нагревательного элемента до внешних и внутренних стен составляет 200м.
3. Укладка большинства моделей пленочных полов осуществляется только сухим способом под ламинат, ковролин или линолеум (напольные покрытия должны иметь маркировку пригодности использования для тёплых полов).
4. Под бетонную стяжку или плиточный клей рекомендуется применение специальных ИК плёнок с перфорацией и усиленными характеристиками электробезопасности.
5. Допускается раскраивать нагревательную пленку только с определенным шагом. В расчетах также следует учитывать, что ее невозможно расположить под углом, как нагревательный мат.

Важно! В обязательном порядке создается раскладка теплого пола, учитывающая план установки стационарной мебели и расположения нагревательных элементов. ИК пленочные системы особенно чувствительны к локальному перегреву в местах затрудненного теплоотвода.

Расчет стержневого теплого пола

Стержневой ИК теплый пол относится к саморегулирующемуся типу, поэтому его расчет, как и укладка, заметно упрощаются по сравнению с ИК пленкой. Ведь его можно устанавливать по всей площади помещения, отрезая куски нагревательного мата в соответствие с геометрическими параметрами помещения.

Выбор дорогих стержневых систем оправдан, если в будущем предполагается частая перестановка мебели либо иных массивных предметов. В случае повышении температуры напольного покрытия, на этом локальном участке мощность, потребляемая отдельным нагревательным элементом, снижается до 1,5 раз.

Расчёт мощности стержневой ИК системы осуществляется с учетом того, что обогреваемая площадь соответствует общей площади помещения. Следовательно, теплоотдача теплого пола ориентируется исключительно на тепловые потери комнаты. Выбрав у производителя перечень моделей с соответствующей удельной мощностью, необходимо осуществить расчет матов по длине. Ширина мата имеет стандартное значение для всего модельного ряда. Определив площадь помещения, а также зная необходимые допуски при размещении нагревателей – 15 см до стены, 10 см между матами (данные параметры могут незначительно изменяться в зависимости от рекомендации производителя), можно вычислить длину мата и выполнить подбор его модели.

Заключение

Производители предлагают множество он-лайн калькуляторов и программ расчета теплого пола, которые значительно облегчают его проектирование. Собранные на основе их рекомендаций греющие системы, безусловно, обеспечат необходимый уровень отопления, но сделают это с большим запасом. Напротив, ручной расчет, учитывающий множество индивидуальных особенностей проектируемой тепловой установки, а также принимающий разумные запасы по производительности, позволит сэкономить на закупках оборудования для монтажа теплого пола.