Расчет теплого пола

Расчет шага укладки нагревательного кабеля

Шаг укладки нагревательного кабеля — расстояние между его линиями.

Для системы «Теплый пол» при увеличении расстояния между линиями кабеля на поверхности пола могут появиться холодные зоны («тепловая зебра»)!

Чем больше шаг укладки, тем толще должен быть слой бетона над кабелем, чтобы обеспечить равномерное распределение температуры на всей поверхности пола.

Не рекомендуем для системы «Теплый пол» превышать шаг укладки кабеля более 12,5 см при минимально возможной толщине стяжки 3 см для обычного цементно-песчаного раствора.

Для тонкой стяжки рекомендуем использовать кабель DTIP-10 или DTIE-10 с шагом укладки не более 10 см.

При расчете шага укладки кабеля следует помнить о минимально допустимых значениях мощности для кабельных систем отопления!

При установке нагревательных кабелей Deviflex мы рекомендуем использовать монтажную ленту Devifast, изготовленную таким образом, что расстояние между витками кабеля можно выбирать с интервалом в 2,5 см (2,5 см, 5 см, 7,5 см, 10 см, 12,5 см, 15 см, 17,5 см и т.д.).

Для расчета расстояния шага укладки нагревательного кабеля можно использовать две формулы:

1. По общей длине кабеля: h = (S х 100) / L (см)

где S — площадь укладки м², L — длина нагревательного кабеля м.

2. По общей удельной мощности: h = (Pпог х 100) / P уд (см)

где Pпог — погонная мощность кабеля Вт/м, Pуд — расчетная удельная мощность Вт/м².

Пример 1

Кабель Deviflex DTIP-18, 535 Вт, 29 м должен быть установлен в ванной комнате, свободная площадь (площадь укладки) которой 3 м2.

Расчет шага укладки: (3м² х 100см/м) / 29м = 10,35см

Однако, используя монтажную ленту Devifast, мы можем установить нагревательный кабель в ванной комнате с шагом 10 см, т.е. при монтаже потребуется небольшая корректировка площади установки кабеля.

Пример 2

В процессе реконструкции пола с тонкой стяжкой используем нагревательный кабель DTIP-10 (10 Вт/м при 230 В).

Выбираем установленную мощность 120 Вт/м2.

Тогда расчет шага укладки будет: (10Вт/м х 100см/м) / 120Вт/м² = 8,3см

При расчете шаг укладки не всегда кратен шагу креплений на монтажной ленте Devifast.

В этом случае рекомендуем укладывать нагревательный кабель с переменным шагом. В таблице показано соответствие шага укладки и мощности на 1 м²:

* Переменный шаг укладки. Например, 5 — 7,5 = (6,25) означает, что одну линию кабеля укладывают через 5 см, а следующую линию через 7,5 см. Затем снова через 5 см и т.д.

Расчет монтажной ленты Devifast

Для расчета длины монтажной ленты Devifast необходимо определить расстояние между полосами ленты. Для бетонных полов, где кабель покрыт слоем стяжки 3 см и более, и шаг укладки кабеля превышает 10 см, расстояние между полосами монтажной ленты Devifast должно быть не более 50 см.

Для полов с минимальной стяжкой, где кабель покрыт слоем специальной мастики 1 — 2 см, а шаг укладки кабеля — 10 см или меньше, максимальное расстояние между полосами монтажной ленты Devifast должно быть не более 25 см.

Допускается и большее расстояние между полосами ленты. Основным условием является недопустимость смещения уложенных линий нагревательного кабеля при заливке.

Формула для расчета длины монтажной ленты: Общая площадь установки (м²) х 100(см/м) / расстояние между линиями(см) + Lw(м)

где Lw — длина стены, параллельно которой укладывают монтажную ленту(м).

Пример

Общая площадь установки: 1 м х 2 м = 2 м2. Если мы устанавливаем монтажную ленту Devifast параллельно стене длиной 1 м (рис.1), при расстоянии между линиями ленты 50 см необходимую длину рассчитывают следующим образом: 2м² х 100см/м / 50см + 1м = 5м.

Если мы устанавливаем монтажную ленту Devifast TM параллельно стене длиной 2 м (рис.2), при расстоянии между линиями ленты 50 см необходимую длину рассчитывают следующим образом: 2м ² х 100см/м / 50см + 2м = 6м.

Как видно из этого примера, в зависимости от способа укладки, длина монтажной ленты Devifast TM меняется, в то время как площадь помещения и расстояние между линиями ленты остаются одними и теми же.

Расчет мощности нагревательного кабеля теплого пола

При выборе в качестве основной или дополнительной отопительной системы кабельного теплого пола в первую очередь необходимо определиться с мощностью нагревательного кабеля данной системы. Очень важно выполнить правильный расчет мощности, чтобы монтированная система отопления функционировала правильно и полностью соответствовала требованиям, которые к ней предъявляют.

Исходные данные для расчета

Не существует единого правила, по которому можно рассчитать требуемую мощность нагревательного кабеля для теплого пола. При расчете мощности необходимо учитывать несколько факторов, которые существенно влияют на функционирование теплого пола.

Поэтому первым этапом при выполнении расчета будет уточнение исходных данных:

1) Требуемая степень прогрева комнат

В данном случае необходимо уточнить, для каких целей используется теплый пол — в качестве основного источника тепла либо в качестве дополнительного или резервного в той или иной комнате.

Если электрический теплый пол используется как самостоятельный источник обогрева, то соответственно его мощность должна быть таковой, чтобы обеспечить комфортную температуру в помещении с учетом возможных температурных колебаний.

В качестве дополнительного источника обогрева задача теплого пола заключается в компенсации возможной нехватки мощности основной системы отопления либо для обеспечения комфорта в помещении, если существует проблема недостаточного прогрева напольного покрытия.

Резервная функция теплого пола необходима на случай кратковременного отключения основной системы отопления, например, на время устранения ее неисправности либо на время перерыва в работе центрального теплоснабжения. В данном случае теплый пол должен обеспечивать минимально допустимую температуру в помещении.

2) Площадь обогреваемого помещения

Для расчета системы теплого пола необходимо учитывать свободную площадь, то есть ту, которая не занята мебелью и другими элементами интерьера. Также необходимо учитывать высоту потолков в помещении, так как для помещения одной площади, но большей высоты потолка необходимо затратить большее количество электроэнергии на обогрев помещения.

3) тип напольного покрытия и способ монтажа нагревательного кабеля. Каждое напольное покрытие индивидуально и соответственно имеет свои значения термочувствительности и теплопроводности. В данном случае важно расположение комнаты, в частности наличие или отсутствие сверху, снизу и в соседних помещениях обогрева.

Еще ссылки по теме:

Выбор мощности нагревательного кабеля теплого пола

При выборе мощности нагревательного кабеля идет речь о мощности системы электрического теплого пола в целом. Исходя из суммарной мощности, можно рассчитать сколько требуется метров нагревательного кабеля той или иной мощности.

Часто приводят ряд сложных формул для вычисления требуемой суммарной мощности кабеля, но их применение не гарантирует точный результат, так как исходные данные, характеризующие помещение, являются ориентировочными.

Приведем примерный рекомендуемый диапазон суммарной мощности нагревательного кабеля из расчета на один квадратный метр свободной площади, которые будут актуальны для большинства жилых помещений:

100-140 Вт/кв. м для использования теплого пола в качестве дополнительно или резервного источника обогрева;

140-180 Вт/кв. м для системы теплого пола, которая является основным источником обогрева;

180-220 Вт/кв. м для холодных помещений (застекленные лоджии, бассейны, банные помещения).

Например, для реализации дополнительной системы обогрева комнаты площадью 20 кв. м, из которых 12 кв. м не заняты мебелью, необходимо монтировать теплый пол мощностью 1200-1700 Вт. То есть для расчета берется только полезная площадь пола.

В приведенном диапазоне меньшее значение актуально для местности с относительно теплым, умеренным климатом, соответственно большее значение — для холодного климата.

Как и упоминалось выше, необходимо учитывать не только площадь, но и высоту помещения. Приведенный диапазон мощностей актуален для бытовых помещений со стандартным значением высоты потолка 2,5-3 м.

Также необходимо учитывать тип напольного покрытия и способ монтажа кабеля. Во-первых, для того чтобы правильно выбрать суммарную мощность системы теплого пола. Если напольное покрытие не сильно холодное, то приведенные выше диапазоны мощности будут актуальны.

В том случае, если монтированные в помещении полы холодные, то в данном случае более целесообразно не увеличивать мощность теплого пола, а подложить под нагревательный кабель теплоизоляционный материал, который снизит тепловые потери и предотвратит чрезмерное охлаждение напольного покрытия. Данная рекомендация особенно актуальна для частных домов, в которых напольное покрытие расположено непосредственно на холодном грунте или фундаменте.

Во-вторых, для правильного выбора мощности самого кабеля. Производители напольных покрытий, как правило, указывают допустимую температуру для того или иного материала. То есть кабель нужно выбирать такой мощностью, чтобы монтированное напольное покрытие (ламинат, линолеум, керамическая плитка, ковролин, керамогранит и др.) не подвергалось разрушению из-за перегрева.

Из этого также следует, что от выбора типа напольного покрытия зависит и возможная максимальная мощность теплого пола. Например, под ламинатом допустимая температура нагрева теплого пола не должна превышать 26 гр.

Такая температура не обеспечит достаточный обогрев помещения, так как на поверхности ламината она будет ниже 26 гр., поэтому с таким напольным покрытием теплый пол может рассматриваться исключительно в качестве дополнительного источника обогрева.

При выборе теплого пола необходимо учитывать рекомендуемый производителем шаг укладки нагревательного кабеля. Исходя из рекомендуемого шага укладки, требуемой суммарной мощности, а также мощности укладываемого кабеля можно предварительно оценить возможность использования того или иного типа кабеля.

Если с учетом минимального шага укладки не получится поместить требуемое количество нагревательного кабеля, то необходимо выбрать более мощный кабель, но температура его нагрева не должна превышать допустимую температуру для того или иного типа напольного покрытия.

Следует также упомянуть о том, что электрический теплый пол всегда комплектуется датчиком температуры и терморегулятором. Поэтому необходимости в проведении точных расчетов нет — температура в помещении будет регулироваться автоматически в соответствии с заданными значениями.

В данном случае главное, чтобы мощности было достаточно, но при этом не делать слишком большой запас. С одной стороны большой запас хорош тем, что помещение быстро прогревается, но с другой стороны для поддержания заданной температуры терморегулятор будет очень часто включать и отключать нагревательный кабель, что приведет к снижению срока его службы.

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.