Расчёт параметров труб для теплого водяного пола

Здесь вы узнаете:

Существует несколько способов установки теплого пола. Для примера можно рассмотреть 2 способа.

Настильный. Этот пол имеет настил из различных материалов, например, полистирола или древесины. Стоит заметить, что такой пол быстрее монтировать и вводить в эксплуатацию, так как он не требует дополнительного времени на заливку стяжки и её высыхание.

Бетонный. Такой пол имеет стяжку, для нанесения которой потребуется больше времени, поэтому если вы хотите сделать теплый пол как можно быстрее, то этот вариант вам не подойдет.

В любом случае установка теплого пола – занятие сложное, поэтому самостоятельно проводить этот процесс не рекомендуется. Если же дополнительных средств на работников нет, то установку пола можно проводить самостоятельно, но четко следуя инструкции по монтажу.

Требования к трубам

Трубы, используемые в данной системе, должны отвечать следующим требованиям:

1. Выполнение из химически инертного, термостойкого материала, защищенного от коррозии и не склонного к образованию известковых отложений. Строительными нормами и правилами категорически запрещено использование стальных водопроводных и газопроводных труб. Лучше всего подходят пластик, металлопластик, алюминий и медь.
2. Стойкость к внешним воздействиям. От этого показателя зависит надежность и срок службы заливаемого бетоном контура.
3. Прочность. Данный критерий необходимо четко соблюдать, так как теплоноситель и стяжка оказывают немалое давление на конструкцию.
4. Достаточная длина. Именно она характеризует надежность контура и является лучшей профилактикой протечек.

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.

Вид напольного покрытия

Финишная отделка влияет на эффективность системы. Оптимальная теплопроводность у кафеля и керамогранита – поверхность быстро нагревается. Хороший показатель КПД водяного контура при использовании ламината и линолеума без теплоизоляционной прослойки. Наименьшая теплопроводность у деревянного покрытия.

Степень теплоотдачи зависит и от материала заливки. Максимально эффективна система при использовании тяжелого бетона с природным заполнителем, например, морской галькой мелкой фракции.

Цементно-песчаный раствор обеспечивает средний уровень теплоотдачи при разогреве теплоносителя до 45 °С . КПД контура существенно падает при устройстве полусухой стяжки

При расчете труб для теплого пола следует учесть установленные нормы температурного режима покрытия:

• 29 °С – жилая комната;
• 33 °С – помещения повышенной влажности;
• 35 °С – проходные зоны и пояса холода – участки вдоль торцевых стен.

Немаловажное значение для определения плотности укладки водяного контура отыграют климатические особенности региона. При расчете теплопотерь надо учитывать минимальную температуру зимой.

Как показывает практика, сократить нагрузку поможет предварительное утепление всего дома. Есть смысл сначала теплоизолировать помещение, а после приступать к расчету теплопотерь и параметров трубного контура.

Возможные способы укладки контура

Для того чтобы определить расход трубы на обустройство теплого пола, следует определиться со схемой размещения водного контура. Основная задача планирования раскладки – обеспечение равномерного обогрева с учетом холодных и неотапливаемых зон помещения.

Возможны следующие варианты раскладки: змейкой, двойной змейкой и улиткой. При выборе схемы надо учитывать размеры, конфигурацию помещения и расположение наружных стен

Змейка

Теплоноситель подается к системе вдоль стены, проходит по змеевику и возвращается к распределительному коллектору. В этом случае половина помещения прогревается горячей водой, а остаток – охлажденной.

При укладке змейкой невозможно добиться равномерности обогрева – разница температур может достигать 10 °С. Метод применим в узких помещениях.

Схема угловой змейки оптимально подходит, если необходимо максимально утеплить холодную зону у торцевой стены или в прихожей

Двойная змейка позволяет достичь более мягкого перехода температур. Прямой и обратный контур идет параллельно друг другу.

Улитка или спираль

Это считается оптимальной схемой, обеспечивающей равномерность нагрева напольного покрытия. Прямые и обратные ветки укладываются попеременно.

Дополнительный плюс «ракушки» – монтаж нагревательного контура с плавным поворотом загиба. Этот способ актуален при работе с трубами недостаточной гибкости

На больших площадях реализуют комбинированную схему. Поверхность делят на секторы и под каждый разрабатывают отдельный контур, идущий к общему коллектору. По центру помещения трубопровод выкладывается улиткой, а вдоль наружных стен – змейкой.

У нас на сайте есть другая статья, в которой мы детально рассмотрели монтажные схемы укладки теплого пола и привели рекомендации по выбору оптимального варианта в зависимости от особенностей конкретного помещения.

Какой способ укладки стоит выбрать

В больших помещениях, которые имеют ровную квадратную или прямоугольную форму рекомендуется использовать способ укладки «улитка», таким образом, большое помещение всегда будет теплым и уютным.

Если помещение длинное или маленькое, то рекомендуется использовать «змейку».

Шаг укладки

Для того, чтобы ступни человека не ощущали разницу между участками пола, необходимо придерживаться определенной длинны между трубами, у края эта длинна должна быть примерно 10 см, далее – с разницей в 5 см., например, 15 см., 20 см, 25 см.

Расстояние между трубами не должно превышать 30 см., иначе ходить по такому полу будет просто неприятно.

Как рассчитать необходимое количество труб

Прежде чем приступить к монтажным работам по установке трубопровода, необходимо провести ряд подготовительных работ. Так, наиболее важным этапом подготовки проекта обогревательного оборудования является расчет количества труб для устройства теплого пола.

Если в комнате в дальнейшем будут размещаться предметы мебели или бытовая техника, то под ней запрещается проводить укладку трубы для теплого пола. Соответственно, площадь теплоисточника будет на порядок меньше. Необходимо учитывать и тот факт, что укладка нагревательного элемента должна осуществляться на расстоянии 20 см от стеновых перекрытий.

Что касается материала, из которого сделан трубопровод. Существует четыре вида:

• пластиковые,
• металлопластиковые,
• алюминиевые,
• медные.

Безусловно, самым лучшим вариантом станут два последних варианта, которые обладают высокими эксплуатационными характеристиками, долговечностью и отличной теплопроводностью. Но вместе с тем, тепловой элемент из таких материалов обойдется вам очень дорого.

Наиболее подходящим вариантом для устройства водяного отопительного узла являются металлопластиковые трубы – они долговечны (минимальный срок их эксплуатации – 50 лет), обладают хорошими эксплуатационными характеристиками.

На расчет длины контура теплого пола влияет и шаг петли, который может колебаться от 10 см до 30 см. Так, существуют некоторые стандарты расхода трубопровода в зависимости от шага. Для удобства мы свели эти данные в таблицу.

Кроме этих стандартных значений, многие специалисты утверждают, что рассчитать длину необходимого трубопровода можно по такой формуле:

• S – рабочая площадь теплоносителя,
• N – шаг укладки
• 1,1 – коэффициент запаса на изгиб.

Также во время проведения расчета необходимо прибавить количество метров от пола до коллекторной установки и назад.

Тонкости расчета

В большинстве случаев, на 1 м2 расходуются 5 м трубы. При этом длина шага равна 20 см.

Однако укладывать трубы специалисты рекомендуют исходя из точных вычислений. Для этой цели потребуется формула L=S/N*1,1, где:

• S представляет площадь участка;
• N обозначает шаг укладки;
• 1,1 – запасная труба, необходимая для создания поворотов.

Если прибавить расстояние от коллектора до пола, увеличенное в два раза, получится более точный расчет. Для большего понимания вычислений можно привести пример:

• предположим, площадь участка равна 16 м2;
• расстояние от коллектора до пола – 3,5 м;
• шаг укладки равен 0,15 м;
• следуя формуле: 16 / 0,15 х 1,1 + (3,5 х 2) = 124 м.

Увеличение расхода в зависимости от расстояния между соседними трубами представляет следующая таблица:

Расход трубы на 1 м2, м. п.

Раскладка теплого пола ограничивает длину трубы до 120 м, потому как на это есть ряд причин:

• высокая температура не должна повредить покрытие пола;
• подогрев в контуре при эксплуатации (особенно при протечке) способен повредить цементную стяжку;
• разделение поверхности на несколько участков способствует эффективному обогреву.

При проведении расчетов необходимо помнить, что количество участков зависит не только от площади пола, но и от его геометрии.

По диаметру

Для корректного вычисления диаметра трубы потребуются следующие вычисления:

• 15кПа – давление насоса, обеспечивающего эффективный обогрев;
• длина труб равна 85 м;
• теплоноситель расходует 0,2 м³/ч.

Следовательно, производится расчет по формуле D=18* (p/L*G2) – 0,19, где:

• D обозначает диаметр трубы для теплого пола;
• L – метраж длины изделия;
• p – давление насоса;
• G – расход воды, которая циркулирует в трубах (описывается в документации);
• D=18* (15/85 × 0,22) –0,19 = 13,6 мм.

Производители выпускают трубы 16 мм – наиболее оптимальный вариант для установки системы. Подходящими схемами настройки теплового пола считаются змейка и улитка. Горячая вода при планировании – красная, холодная обозначается голубым цветом.

По длине контура

Отопительная система нуждается в создании конструкции, поддерживающей наиболее эффективное давление и циркуляцию воздуха. Поэтому предел длины водяного контура – 80, максимум 100 метров. Однако не всегда помещение соответствует расчетам, требуя собственные параметры, порой превышающие 150 м. Проблема решается легко – достаточно лишь установить несколько контуров.

К примеру, если помещение требует 240 м трубы, то следует создать три конструкции по 80 м. При этом контурам не обязательно соответствовать друг другу. По мнению экспертов, разница может составлять до 15 метров.

При расчетах необходимо учитывать диаметр трубы и материал изготовления:

• Металлопластиковые изделия наиболее востребованы ввиду низкой стоимости и простого монтажа. В основу лёг полиэтилен с прослойкой из алюминия, которая повышает надежность конструкции. Металл обладает высокой теплопроводностью, чем и привлекает производителей, которые желают создать оптимальные условия теплообмена. При диаметре 16 мм длина контура способна достигать сотни метров.
• Полиэтиленовые конструкции не требуют дополнительного слоя, сшиваясь на молекулярном уровне. Изделие легко гнется, проявляя устойчивость к высоким температурам до 95ºC и к различным химическим растворителям. При 18 мм диаметра предел составит 120 метров.

• Полипропилен обладает высокой жесткостью и прочностью. Он не востребован на рынке и применяется преимущественно для производственных целей. Предел длины для изделия составляет 90-100 метров.
• Медные изделия обладают наивысшей теплопроводностью, за счет которой их цена является самой высокой на строительном рынке. Однако они нуждаются в профессиональной установке, так как при малейшей провинности дают течь.
• Гофротрубы изготовлены из нержавеющей стали. Максимальная длина контура равняется 120 м при диаметре 25 мм. Гофрированные трубы рекомендуют приобретать с рассчитанной заранее длиной, достаточной для одного контура. Такая покупка автоматически устраняет возможность протечки.

Выбор конструкции должен ориентироваться на параметры помещения. В противном случае придётся рассчитывать количество контуров.

Большую площадь следует поделить на составляющие участки в соотношении 1: 2. То есть его ширина будет в 2 раза меньше длины. Следовательно, для того, чтобы вычислить количество участков, потребуются следующие меры:

• При шаге 15 см количество м2 для площади участка не превышает 12;
• шаг 20 см подходит для 16 м2;
• шаг 25 см – 20 м2;
• 30 см – 24 м2.

В последующем при увеличении шага на 5 см площадь соответственно увеличивается на 4 м2. Однако специалисты не рекомендуют вычислять точные значения. Во избежание протечек следует брать про запас 2 м2.

Расчет с учетом мебели

Специалисты рекомендуют укладывать теплый пол только там, где не будет находиться громоздких предметов мебели – шкафов, каминов, диванов и т.д. Соответственно, нужно учесть при подсчете места, где не будет теплого пола. Для этого используем формулу:

(S – S1) / H x 1,1 + D x 2 = L

В этой формуле (все значения в метрах):

• L – Необходимая длина труб;
• S – Общая площадь помещения;
• S1 – Общая площадь помещения, где не будет теплого пола (пустых участков);
• H – Шаг между трубами;
• D – Расстояние от комнаты до коллектора.

Пример расчета длины труб теплого пола с пустыми участками

• Длина комнаты 4 метра;
• Ширина комнаты 3,5 метра;
• Расстояние между трубами – 20 см;
• Расстояние до коллектора – 2,5 метра;

В комнате находится:

1. Диван размерами 0,8 х 1,8 метра;
2. Шкаф, размерами 0,6 х 1,5 метра.

Вычисляем площадь помещения: 4 х 3,5 = 14 кв.м.

Считаем площадь пустых участков: 0,8 х 1,8 + 0,6 х 1,5 = 2,34 кв.м.

Подставляем значения в формулу и получаем: (14 – 2,34) / 0,2 х 1,1 + 2,5 х 2 = 69,13 погонных метра труб.

Примеры расчета водяного теплого пола

Далее вы сможете ознакомиться с двумя примерами расчета водяного теплого пола:

Пример 1

В комнате с длиной стен 4.6 м, мебель в которой занимает практически четвертую ее часть, теплый пол должен занимать не менее 17 м2. Для его выполнения применяются трубы диаметром 20 мм, которые укладываются как змейка. Между ними выдерживается шаг в 30 см. Укладка выполняется вдоль короткой стены.

Перед прокладкой труб необходимо прочертить схему их расположения на полу в наиболее подходящем масштабе. Всего в такой комнате поместиться 11 рядов труб, каждая из которых будет длиной в 5 м, всего получиться 55 м трубопровода. К полученной длине труб добавляется еще 2 м. Именно такое расстояние нужно выдержать до подсоединения к стояку. Общая длина труб будет составлять 57 м.

Если помещение очень холодное, то может потребоваться проложить двухконтурное отопление. Тогда следует запастись не менее 140 м труб, такая протяженность трубопровода поможет компенсировать сильное падение давления на выходе и на входе системы. Можно делать каждый контур разной длины, но отличие между ними не должно быть больше 15 метров. К примеру, один контур выполняется протяженностью 76 м, а второй – 64 м.

Расчет теплого пола можно проводить двумя методами:

• Для первого способа применяется формула:
  L = S ? 1,1 / B, где
  L – длина трубопровода;
  B – шаг укладки, измеряемый в метрах;
  S – площадь отопления, в м2.
• Во втором варианте применяются табличные данные, приведенные ниже. Их умножают на площадь контура.

Шаг укладки, в метрах	Расход трубы на 1м2 отапливаемой площади, в погонных метрах
0,1	10
0,15	6,7
0,20	5
0,25	4
0,30	3,4

Пример 2

Требуется провести теплый пол в комнате с длиной стен 5х6 м, общая площадь которой составляет 30 м2. Чтобы система эффективно работала, она должна отапливать не менее 70% пространства, что составляет 21 м2. Будем считать, что средние теплопотери – около 80 Вт/м2. Так, удельными будут теплопотери 1680 Вт/м2 (21х80). Желательная температура в комнате – 20 градусов, при этом будут использоваться трубы с диаметром 20 мм. На них ложится 7 см стяжка и плитка. Зависимость между шагом, теплотой теплоносителя, плотностью теплового потока и диаметром труб представлена на схеме:

Так, если имеется 20 мм труба, для компенсации теплопотери 80 Вт/м2 потребуется 31,5 градусов при шаге 10 см и 33,5 градусов при шаге в 15 см.

Температура на поверхности пола на 6 градусов меньше, нежели температура воды в трубах, что обусловлено наличием стяжки и покрытия.

Конкретный пример расчета отопительной ветки

Предположим, что требуется определить параметры теплового контура для дома площадью 60 квадратных метров.

Для расчета понадобятся следующие данные и характеристики:

• габариты помещения: высота – 2,7 м, длина и ширина – 10 и 6 м соответственно;
• в доме 5 металлопластиковых окна по 2 кв. м;
• внешние стены – газобетон, толщина – 50 см, Кт=0,20 Вт/мК;
• дополнительное утепление стен – пеноплистирол 5 см, Кт=0,041 Вт/мК;
• материал потолочного перекрытия – ж/б плита, толщина – 20 см, Кт=1,69 Вт/мК;
• утепление чердака – плиты пенополистирола толщиной 5 см;
• габариты входной двери – 0,9*2,05 м, теплоизоляция – пенополиуретан, слой – 10 см, Кт=0,035 Вт/мК.

Далее рассмотрим пошаговый пример выполнения расчета.

Шаг 1 — расчет теплопотерь через конструктивные элементы

Термическое сопротивление стеновых материалов:

• газобетон: R1=0,5/0,20=2,5 кв.м*К/Вт;
• пенополистирол: R2=0.05/0.041=1.22 кв.м*К/Вт.

Термосопротивление стены в целом составляет: 2,5+1,22=3,57 кв. м*К/Вт. Среднюю температуру в доме принимаем за +23 °C, минимальную на улице 25 °C со знаком минус. Разница показателей – 48 °C.

Вычисление общей площади стены: S1=2,7*10*2+2,7*6*2=86,4 кв. м. От полученного показателя необходимо отнять величину окон и двери: S2=86,4-10-1,85=74,55 кв. м.

Подставляя полученные показатели в формулу, получим стеновые теплопотери: Qc=74,55/3,57*48=1002 Вт

По аналогии рассчитываются тепловые издержки через окна, дверь и потолок. Для оценки энергетических потерь через чердак учитывают теплопроводность материала перекрытия и утеплителя

Итоговое термическое сопротивление потолка равно: 0,2/1,69+0,05/0,041=0,118+1,22=1,338 кв. м*К/Вт. Теплопотери составят: Qп=60/1,338*48=2152 Вт.

Чтобы подсчитать утечку тепла через окна, необходимо определить средневзвешенное значение теплового сопротивления материалов: стеклопакета – 0,5 и профиля – 0,56 кв. м*К/Вт соответственно.

Rо=0,56*0,1+0,5*0,9=0,56 кв.м*К/Вт. Здесь 0,1 и 0,9 – доля каждого материала в оконной конструкции.

Теплопотери окна: Qо=10/0,56*48=857 Вт.

С учетом теплоизоляции двери ее тепловое сопротивление составит: Rд=0,1/0,035=2,86 кв. м*К/Вт. Qд=(0,9*2,05)/2,86*48=31 Вт.

Итого теплопотери через ограждающие элементы равны: 1002+2152+857+31=4042 Вт. Результат надо увеличить на 10%: 4042*1,1=4446 Вт.

Шаг 2 — тепло на обогрев + общие теплопотери

Сначала вычислим расход тепла на обогрев поступающего воздуха. Объем помещения: 2,7*10*6=162 куб. м. Соответственно вентиляционные теплопотери составят: (162*1/3600)*1005*1,19*48=2583 Вт.

По данным параметрам помещения, суммарные тепловые издержки составят: Q=4446+2583=7029 Вт.

Шаг 3 — необходимая мощность теплового контура

Рассчитываем оптимальную мощность контура, необходимую для возмещения теплопотерь: N=1.2*7029=8435 Вт.

Далее: q=N/S=8435/60=141 Вт/кв.м.

Исходя из требуемой производительности системы отопления и активной площади помещения, можно определить плотность потока тепла на 1 кв. м

Шаг 4 — определение шага укладки и длины контура

Полученное значение сравниваем с графиком зависимости. Если температура теплоносителя в системе составляет 40 °C, то подойдет контур с параметрами: шаг – 100 мм, диаметр – 20 мм.

Если в магистрали циркулирует вода, разогретая до 50 °C, то интервал между ветками можно увеличить до 15 см и использовать трубу сечением 16 мм.

Считаем длину контура: L=60/0,15*1,1=440 м.

Отдельно необходимо учесть расстояние от коллекторов до тепловой системы.

Как видно из расчетов, для обустройства водяного пола придется делать не менее четырех петель отопления. А как правильно уложить и закрепить трубы, а также другие секреты монтажа мы рассмотрели здесь.