Расчёт мощности тёплого водяного пола

Тёплый водяной пол используют в качестве основной системы отопления или дополнительной системы обогрева. Водяной тёплый пол требует более низких параметров теплоносителя. Система максимально эффективно распределяет тепло по всему помещению. Перед установкой тёплого водяного пола следует рассчитать все составляющие компоненты. Рассмотрим подробно конструкцию теплого водяного пола, а так же какие факторы влияют на его мощность.

Конструкция системы теплого водяного пола

Система тёплого водяного пола включает в себя:

• источник теплоносителя (установленный котёл или центральное отопление);
• коллекторы (сборные и распределительные);
• трубы;
• возможность дополнительной установки комплекта температурного регулирования.

В системе тёплого водяного пола может использоваться горячая вода или специальная жидкость (антифриз, этиленгликоль) в качестве теплоносителя, нагреваемого в системе. Одним из главных элементов системы являются трубы.

При расчёте тёплого водяного пола обязательно следует изучить все характеристики используемых труб. Могут использоваться трубы:

• металлопластиковые — идеальное сочетание цены и качества;
• трубы из сшитого полиэтилена;
• пенопропиленовые, имеющие низкую теплопроводность;
• медные трубы— отличная теплоотдача, но высокая стоимость;
• гофрированные.

Когда тёплый водяной пол используется в качестве основной системы отопления, тогда появляется необходимость в серьёзных вычислениях, так как нужно рассчитать тепловые потери здания. Такие вычисления лучше доверить специалистам, имеющим знания в области гидравлики.

Расчет мощности теплого водяного пола

Перед расчётом тёплого водяного пола следует обратить внимание на следующие параметры:

• площадь помещения;
• характеристики помещения (желаемая температура, материал стен, конструкция окон);
• вид напольного покрытия, то есть из чего будет сделан пол. Так, при покрытии пола из цельной доски, требуется более высокая степень обогрева помещения.
• мощность котла, насоса, диаметр труб.

Эти факторы влияют на мощность тёплого водяного пола, а так же помогают рассчитать длину трубы, необходимую для обогрева помещения и расстояние между витками труб. Когда тепловые потери, из расчёта на 1 м², превышают 100 Вт, то в первую очередь нужно утеплить помещение. Потеря тепла может доходить до 80 Вт при плохой теплоизоляции.

Расчёт тёплого водяного пола включает в себя несколько этапов.

1. Необходимо нарисовать план помещения на листе бумаги, лучше на миллиметровой, задав масштаб. В плане должны быть отображены расположения окон и дверей.
2. Расчёт шага труб (определённого промежутка между трубами при укладке), их расположения и диаметра.

Проходя через трубы, горячая вода теряет часть тепловой энергии, отдавая её окружающим материалам. В результате падает температура и пол нагревается неравномерно. При короткой протяжённости труб могут оставаться холодными некоторые участки пола. При большой протяжённости, наоборот, вода очень плохо циркулирует в системе. Температура поверхности пола не должна быть выше 30 градусов.

Контур труб при укладывании должен быть в пределах 80−90 метров. Чем длиннее труба, тем больше гидравлическое сопротивление. При увеличении длины трубы и большом количестве поворотов сопротивление будет возрастать. Площадь обогрева не должна превышать 20 м². Если помещение имеет большую площадь, то тогда его надо разделить пополам и сделать два контура, или разделить на три и более контуров. Когда известно количество контуров, то тогда покупается коллектор с определённым количеством отводов. Лучший вариант — это коллектор с регулировочными клапанами, которые помогают изменять температуру, а значит регулировать подачу теплоносителя в каждый контур.

Величина гидравлического сопротивления должна быть одинакова в каждом контуре, который подключен к распределительному коллектору. Для разных помещений (балкон, веранда) необходимы независимые контуры. Эти помещения должны отапливаться отдельно, потому что на их обогрев уходит много тепла.

От шага труб зависит равномерное распределение тепла и необходимая длина труб. Средний расход труб составляет 5 погонных метров на 1 м² площади помещения, если расстояние между витками 20−30 см. То есть нужно около 100 м трубы для помещения площадью 20 м².

Чтобы достигнуть теплоотдачи в 50 Вт на квадратный метр, шаг труб с теплоносителем должен быть 30 см.Когда теплоотдача повышается до 80 Вт, тогда шаг должен уменьшаться до 20 см. Если повышаются размеры промежутков между трубами, то в таком случае рекомендуется повышать температуру теплоносителя

При размещении труб отопления тёплого водяного пола на плане не стоит забывать про основные места тепловых потерь, которыми являются окна и двери. Труба, отходящая от стояка, должна проходить вдоль окна. Расстояние от труб до стен должно составлять 20−25 см, но не меньше 8−10 см. Расстояние между трубами зависит от диаметра труб. По чертежу и контуру труб рассчитывается количество труб, необходимое для укладки. Дополнительно надо добавить два метра для подводки трубы к стояку.

Способы укладки труб

При выборе способа укладки труб можно избежать потерь тепла.

Параллельный способ, или в виде змейки. Этот способ используют в помещениях с внутренними стенами, например, в ванной комнате, или в комнате, где утеплена наружная стена. С точки зрения гидравлики является более экономичным способом. Первые витки труб располагают близ стен и окон, потому что именно в начале трубы фиксируется максимальная температура теплоносителя. При этом способе происходит неравномерность распределения тепла.

Шаг укладки трубы рассчитывается отдельно для каждого помещения. Если шаг укладки составляет больше 30 см, то может получиться неравномерный прогрев пола. Оптимальное расстояние между трубами должно быть 30 см. В тех местах, где имеются большие теплопотери, или у наружных окон и дверей, уменьшается до 15 см. Применяют цельную трубу. Поэтому очень важен расчёт маршрута укладки труб. Такой способ укладки труб применяют в небольших и средних помещениях.

Для больших помещений используют спиральный способ укладки труб. Это более сложный, но эффективный способ укладки труб. Но при такой укладке получается равномерное распределение тепла по всей поверхности.

При таком способе лучше отапливаются помещения с холодными наружными стенами, потому что начало и конец трубы находятся рядом друг с другом. За счёт этого остывание одного конца компенсируется нагревом другого конца. Шаг укладки может составлять 10, 15, 20, 25, 30 и 35 см, но для каждого помещения рассчитывается отдельно. В тех местах, где большие потери тепла (окна, двери), шаг укладки сокращают до 15 см.

Трубы закрепляются с интервалом, приблизительно в 1 м, с помощью крепёжной ленты или клипсов. Либо кладут арматурную сетку на теплоизоляционный слой и к сетке прикрепляют трубы с помощью проволоки.

Стяжка. После укладки труб делается заливка. Для заливки используется песок и цемент в соотношении: одна часть цемента и три части песка. Количество материалов зависит от толщины слоя стяжки.

При расчёте длины контуров труб следует учитывать длину трубы в упаковке, чтобы избежать остатков материалов и оптимизировать затраты. Не стоит забывать о максимальной разнице на контур труб. Она не должна превышать более 15 метров.

Помнить об уровне тепловых потерь помещения. Просчитать его можно по удельному тепловому потреблению. Также нужно помнить об ограничении по температуре поверхности тёплого водяного пола.

Дополнительные работы

Гидроизоляция

Перед укладкой труб необходимо произвести гидроизоляцию пола, разложив гидроизоляционную плёнку так, чтобы полы не могли впитывать влагу.

Учет теплового расширения

По периметру помещения наклеивают демпферную ленту в целях компенсации расширения цементно-бетонной стяжки. При выборе материалов надо учитывать то, что материалы имеют разное тепловое расширение, то есть увеличиваются при нагреве и уменьшаются при охлаждении.

Теплоизоляция

Важно произвести теплоизоляцию пола, так как потери тепловой энергии через пол могут составлять 15 — 20%. В качестве теплоизоляционных материалов используют минеральную вату, стекловату, пенобетон, техническую пробку, экструдированный пенополистирол. Лучше использовать качественные изоляционные материалы. Если внизу находится отапливаемое помещение, то теплоизоляционный слой может составлять пару сантиметров. А если внизу помещение не отапливается, то высота теплоизоляционного слоя может достигать 20−25 см.

Расчет труб и дополнительного оборудования для теплого пола

С каждым годом создаются новые технологии для обустройства и комфорта жилья. Таким образом, не так давно была создана новая инновационная конструкция для утепления водяного теплого пола. Эта модель за короткие сроки получила большую популярность в применении, так как она может служить основным или дополнительным источником подачи тепла в помещение. Эта система очень удобна в эксплуатации, имеет массу преимуществ по сравнению с другими отопительными конструкциями. Но перед тем как установить это оборудование, нужно знать, как рассчитать трубы для теплого пола и остальные материалы.

Общие рекомендации перед установкой системы

Перед тем как приобрести водяную отопительную систему, необходимо составить при помощи специалиста тепловую карту дома. Такая карта поможет выявить теплопотери помещения. Таким образом, если они составят более 100 Ватт на один квадратный метр, то перед расчетом длины трубы, нужно в здании утеплить.

Расчет теплого водяного пола можно осуществить самостоятельно, воспользовавшись калькулятором. Но здесь важным моментом является то, что систему отопления нельзя располагать под габаритную мебель и стационарное оборудование. Иначе отопительная система быстро выйдет из строя. Но при этом водяная конструкция все — же должна занимать по площади пола не менее 70%, иначе помещение будет плохо обогреваться.

Так же эффективность обогрева будет зависеть от требований к помещениям.

Какие требования к помещениям должны быть соблюдены при установке системы

При монтажных работах самым правильным решением будет, когда трубопровод устанавливается на начальном этапе возведений перекрытий. Такой метод экономичнее радиаторного на 30 – 40 %. Так же возможно установить водяную отопительную конструкцию уже в готовом помещении, но для экономии семейного бюджета, здесь стоит обратить внимание на следующие требования:

1. Высота потолков должна позволить смонтировать теплые полы толщиной от 8 до 20 сантиметров.
2. Высота дверных проемов не должна быть меньше 210 сантиметров.
3. Для монтажа цементно – песчаной стяжки, пол должен быть более прочный.
4. Во избежание завоздушенности контуров и высокого гидравлического сопротивления, поверхность для основания конструкции должна быть ровной и чистой. Допустимая норма неровности составляет не более 5 миллиметров.

А так же в самом здании или в отдельных комнатах, где будет установлена система отопления, должны быть выполнены штукатурные работы и вставлены все окна.

Расчет мощности водяного пола

Расчеты отопительной водяной системы нужно произвести предельно тщательным образом. Любые ошибки в дальнейшем могут привести к дополнительным затратам, так как исправить их можно будет только при полном или частичном демонтаже стяжки, а это может повредить внутреннюю отделку помещения.

Перед тем как приступить к расчетам количества мощности нужно знать несколько параметров.

Параметры для водяного пола

На мощность отопительной системы влияют несколько факторов, такие как:

• диаметр трубопроводов;
• мощность насоса;
• площадь помещения;
• вид напольного покрытия.

Эти параметры так же помогают произвести расчет длины труб для теплого пола и их ветки, для обогрева помещений.

Но как производится расчет мощности?

Методика расчетов мощности

Самостоятельно произвести расчеты мощности очень сложно, так как здесь понадобится навык и опыт. По этим причинам его лучше заказать у соответствующей организации, где работают инженеры – технологи. Если все же расчет производится самостоятельно, то за среднюю величину берут 100 Ватт на один квадратный метр. Такая методика применяется в многоэтажных зданиях.

В частных же домах, средняя величина мощности будет зависеть от площади здания. Таким образом, специалистами составлены следующие показатели:

• площадь до 150 кв. м. – 120 Вт/м2;
• площадь от 150 до 300 кв. м. – 100 Вт/м2;
• площадь от 300 до 500 кв. м. – 90 Вт/м2.

Рассмотрев методику расчета мощности, нужно высчитать количество труб. Но для этого вначале стоит ознакомиться со способами их установки.

Способы установки трубопроводов для водяного пола

Перед тем как установить трубы, нужно спланировать их расположение. Существует несколько способов, которые выделяют в следующие формы:

• улиткой из двух изгибов;
• змейкой;
• двойной змейкой;
• угловой змейкой.

Укладка труб улиткой применяется в прямоугольных или квадратных комнатах. При такой установке тепло равномерно распределяется по всей поверхности пола.

Укладка змейкой применяется для длинных и не больших по площади помещений.

Расчет количества трубопровода для отопительной системы , будет зависеть от выбранной формы укладки.

Как произвести расчет шага трубопровода для водяного пола

Шаг – это показатель расстояния между трубами, при монтаже отопительной системы.

Оптимальным шагом с использованием трубы считается, когда пол равномерно нагревается по всей площади. Но здесь следует учесть, что к краю шаг должен составлять не более 10 сантиметров, а в центре не менее 15 сантиметров.

Следующая таблица, поможет самостоятельно рассчитать необходимую длину трубопровода при выбранном шаге.

[jtrt_tables/> Для эффективного обогрева пола, интервал между шагами не должен быть больше 30 сантиметров.

Расчет длинны трубы

Рассчитать длину трубопровода можно несколькими методами. Но самым простым считается, когда используют среднюю величину 5 метров, на 1 квадратный метр. При этой величине оптимальным шагом будет 20 сантиметров.

Длину же можно определить по следующей формуле:

L – количество метров трубы;

S – площадь пола;

1,1 – дополнительный запас трубопровода.

Также к итоговому подсчету нужно будет учесть расстояние от пола до коллектора.

Не маловажную роль на теплый пол будет влиять размер контура трубопроводки.

Длина контура

Для того чтобы отопительная система была более эффективной в обогреве помещения, оптимальная длинна контура не должна быть выше 80 метров. Так как только в этом случае конструкция создать нужную циркуляцию и давление в отопительной системе. Но как поступить, если при расчетах для помещения требуется 130 – 140 метров трубы? В этом случае, нужно будет сделать несколько контуров. Таким образом, если необходимо установить 160 метров трубы, тогда нужно ее разделить на 80 метров и сделать два отдельных контуров.

Они не обязательно должны быть одинаковыми по величине, так как, по мнению специалистов, разница может составлять до 14 метров.

Расчет трубы для теплого водяного пола зависит и от их моделей.

Модели труб для контуров

По рекомендациям специалистов, длина формы укладки трубопровода зависит от следующих моделей труб.

1. Из металлопластиковых и полиэтиленовых с диаметром 16 миллиметров контур может достигать 100 метров.
2. Предельная норма контура из полиэтиленовых труб в 18 миллиметров достигает 120 метров.
3. Контур в 120 – 125 метров используется из пластиковых трубопроводов в 20 миллиметров.

Расчет трубы для теплого пола зависит не только от изготавливающего материала, но и от диаметра.

Расчет труб по их диаметру

Перед тем как приступить к расчету трубопровода, нужно ознакомиться с их диаметрами, так как они имеют условный, наружный и внутренний проход. Таким образом, стальные трубы выбирают по внутреннему диаметру, а бес шовные по наружному.

Расчет трубы по диаметру для отопления с насосом

Для правильного расчета труб для теплого пола, следует учесть изгибы конструкции, сопротивление фитингов и скорость подачи жидкости. В этом так же поможет формула:

H = λ х (L/D) х (V2/2g)

Н – высота нулевого давления;

D – внутренний диаметр труб;

V – скорость подачи воды, м/с;

g – константа, ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с2.

L – длина конструкции;

λ – коэффициент сопротивляемости труб;

Такой расчет способствует снизить до 20% потерь тепловой мощности.

Расчет системы с циркуляцией

Для водяной отопительной конструкции без насоса расчет трубы в диаметре основан на разнице давления и температуре воды на входе от котла и обратно в систему. Разница давления вычисляется по следующей формуле:

Δpt= h х g х (ρот – ρпт)

ρпт – плотность жидкости в подающей трубе.

где h – высота подъема воды от котла, м;

g – ускорение падения, g=9,81 м/с2;

ρот – плотность воды в обратке.

В такой конструкции сила тяжести выступает в роли движущей силы, создающая перепады жидкости к радиатору и от него.

Расчет диаметра трубы в конструкции с естественным оборотом

Такой расчет диаметра трубопроводов в отопительной системе выполняется так же как отопительная система с насосом. Но диаметр нужно выбрать с минимальными тепловыми потерями. Таким образом, в заданную формулу поочередно подставляются несколько значений сечения, пока результаты диаметра не будут соответствовать условиям нормы.

Рассмотрев приведенные советы, нюансы и формулы для расхода труб теплого пола и другого оборудования, можно прийти к выводу, что с такой работой можно справиться самостоятельно в домашних условиях. Но для того чтобы отопительная водяная конструкция была правильно установлена и прослужила долгий срок в эксплуатации, по рекомендациям пользователей, для подсчетов количества труб, все же стоит обратиться к грамотным специалистам.