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!

Методика укрупненных расчетов «теплого пола»

А. Кузьмук

Водяной «теплый пол» все чаще проектируется в домах в Украине, как основной источник тепла. Его преимущества – экономия, комфорт, свобода в расстановке мебели. Попробую дать упрощенную, основанную на личном опыте, авторскую методику из нескольких пунктов о том, как проще, но, в то же время, максимально правильно спроектировать и создать систему поверхностного отопления, что называется «теплый пол водяной своими руками»

Точность теплопотерь – миссия невозможна

При проектировании любой системы отопления, включая «теплый пол», необходимо первым делом выполнить расчет потерь тепла. Он сложен и включает множество нюансов, которые необходимо учитывать: материал, толщина и теплопроводность стен; конструкция окон и размеры проемов; внутренний объем помещений; расположение по сторонам света; потери через вентиляцию и т.д.

Конечно, для упрощения можно применять компьютерные программы. Однако, дело в том, что точно рассчитать теплопотери практически невозможно. Ведь могут быть существенные отличия в характеристиках материалов на объекте от идеальных условий, в которых проходят их испытания при сертификации. Нередко встречаются отклонения от проекта, да и качество строительных работ также далеко не всегда на высоте. Есть ли смысл проводить подробные расчеты, если точно неизвестно как сделаны стены, к примеру, есть ли щели и мостики холода в местах примыканий? Строительная конструкция в любом случае несовершенна, поэтому подробные расчеты тоже могут быть неточными.

Исходя из этого во многих случаях можно обойтись ориентировочными укрупненными расчетами.

Теплопотери жилых помещений еще с советских времен принято принимать на уровне 100 Вт/ м 2 . Однако для зданий новой постройки, возведенных по современным нормам, эта цифра будет завышенной. Оптимальный вариант для них – 80 Вт/м 2 . Стоит брать во внимание, что это параметры для наиболее холодной пятидневки в году. Большую же часть времени отопительного сезона система будет покрывать меньшие теплопотери и работать с отдачей около 55-60 Вт/м 2 .

Для снижения нагрузки на систему «теплого пола» и покрытия пиковых потребностей в морозы можно дополнительно использовать приборы отопления (радиаторы или конвекторы). Их применение особенно важно, если в помещении есть большие оконные проемы, чтобы отсечь идущий от них холодный воздух.

Оптимальная длина = удобство запуска

Перейдем непосредственно к проектированию системы «теплого пола». Его контуры рекомендуется делать в виде «улитки» (рис. 1), по возможности одинаковыми по протяженности – около 80 м. Максимальная длина труб – до 120 м. Это объясняется тем, что при такой конфигурации упрощается ввод системы в эксплуатацию.

Рис. 1. Укладка труб «теплого пола» в виде «улитки»

Прежде всего, речь идет об удалении воздуха из системы «теплого пола». Для этого сначала заполняют систему водой, желательной умягченной. Затем закрывают все контура, кроме одного, при помощи клапанов на подаче и обратном трубопроводе. После включают циркуляционный насос «теплого пола» и дают ему поработать 2-3 минуты. Часто, если длина контура менее 80 м, эта операция получается успешно.

Если же таким способом воздух удалить не удалось – расходомер показывает 0 л/мин., – то необходимо его выдавить с помощью давления водопроводной сети или посредством насосной станции с емкостью для теплоносителя.

Шаг укладки – на грани комфорта и экономии

Шаг укладки (расстояние между трубами) «теплого пола» для жилых помещений можно принимать от 15 до 20 см, для санузлов и бассейнов рекомендуется 10 см. Естественно, что от этого зависят, в первую очередь, расходы на материалы (табл.). Если расстояние 10 см, то требуется приблизительно 10 погонных метров трубы на 1 м 2 , а при 20 см – необходимо всего 5 п. м/м 2 . Однако экономия на приобретении труб не всегда целесообразна. При большом шаге укладки в 20-30 см в процессе эксплуатации появляются непрогретые зоны, и ходить босиком по такому «теплому полу» не всегда комфортно.

Таблица. Расход труб и площадь контура в зависимости от шага укладки

Соблюдение указанных оптимальных значений шага укладки, при условии, что температура поверхности «теплого пола» составляет рекомендуемые 25-26°С, позволяет обеспечить температуру воздуха в помещении 22°С.

Отмечу, что эти и прочие рекомендации в данной статье указаны для труб диаметром 16 или 17 мм. Естественно, они должны быть предназначены для систем поверхностного отопления, к примеру, в нашей стране часто используются полиэтиленовые трубы RAUTHERM S производства REHAU (Германия).

Гидравлические расчеты – по-простому

Важный параметр при выборе насосного оборудования – гидравлическое сопротивление системы «теплого пола». Оно, в основном, складывается из потерь в контуре (из расчета 150 Па/м для максимальной длины контура 120 м – около 18 000 Па), коллекторе (10 000 Па), в трехходовом смесительном клапане (5 000 Па). Таким образом, выходим на суммарную цифру 33 000 Па.

Десять тысяч паскалей соответствуют одному метру напора, который должен создавать насос. То есть сопротивление всей системы с одним контуром максимальной длины – не более 3,5 м. Именно такой максимальный напор должен создавать насос для такой системы «теплого пола».

Для определения расхода (G, м 3 /ч) необходимо знать мощность контура (Q, кВт) и температуры теплоносителя (Т, °С) на линиях подачи и обратки. Кроме того, учитывается коэффициент 1,163.

Расход определяется по формуле:

Балансировку системы «теплого пола» достаточно просто можно произвести путем установки определенных значений G на расходомерах коллектора. При этом для перевода м 3 /ч в л/м (градуировка расходомера) необходимо полученный выше расход умножить на 1000 и разделить на 60.

Конструкционные особенности: миф о фольге

Трубы «теплого пола» необходимо укладывать на слой теплоизоляции. При этом лучше всего использовать фирменный утеплитель. Часто в качестве него используется пенополистирол. В случае, если система укладывается на плиту межэтажного перекрытия, то толщина листа утеплителя должна составлять 30 мм. При монтаже непосредственно на грунт, желательно увеличить этот параметр до 50 мм.

Существует миф о том, что для снижения теплопотерь необходима еще укладка в основание фольгированного пенофола. Это является заблуждением, ведь в конструкции «теплого пола» все слои плотно прижаты друг к другу, следовательно, тепло передается за счет теплопроводности, а не излучения. В то же время, важна отстенная изоляция по периметру помещения, для ликвидации мостиков холода.

Заказчики часто интересуются тем, какой толщины должна быть стяжка над трубой «теплого пола». Отвечу, что оптимальный вариант – 50 мм плюс напольное покрытие (плитка, ламинат, ковролин, линолеум или паркет). При укладке стяжки вручную – а это наиболее распространенный в нашей стране способ – желательно использовать качественные материалы: цемент марки М400, чистый речной песок, можно добавить мелкий щебень (фракция до 10 мм, не гран отсев, поскольку в нем много пыли). Соотношение указанных компонентов – 1:3:3.

Когда нужны «организованные трещины»?

Деформационные швы, по сути, представляют собой «организованные трещины», которые предохраняют напольное покрытие от разрушения вследствие температурных расширений при эксплуатации. Их необходимо предусматривать в местах дверных проемов, а также в следующих случаях: если площадь комнаты больше 40 м 2 ; при длине стены свыше 8 м или при соотношении сторон больше, чем один к двум; при сильно изломанном периметре помещения (рис. 2). При этом нельзя делать шов, пересекая все трубы контура. Подробнее о том, как не навредить в процессе инсталляции можно прочитать в статье «Распространенные ошибки монтажа «теплого пола».

Рис. 2. Варианты расположения деформационных швов:
а) в помещениях сложной геометрии; б) неправильное расположение; в) правильное размещение

Для «теплых полов» нужен теплоноситель с пониженной температурой, поэтому для таких систем прекрасно подходят конденсационные котлы и тепловые насосы. Подключение к ним производится посредством различных смесительных узлов. Они позволяют регулировать температуру подачи, в том числе, в зависимости от погоды.

Видео. Проектирование «теплого пола»

В целях большей экономии энергоресурсов и достижения максимального комфорта систему на основе «теплого пола» можно дооснастить покомнатным регулированием.

Резюме

На основе вышеизложенных рекомендаций можно выделить следующие ключевые моменты экспресс-проектирования «теплого пола»:

1. Расчет теплопотерь (80 Вт/м 2 );
2. Оптимальная длина контура – 80 м (максимально – до 120 м);
3. Шаг укладки (10-20 см);
4. Гидравлическое сопротивление системы «теплого пола» (до 3,5 м);
5. Максимальный расход в контуре с перепадом температур на входе и выходе 8-10°С – около 2 л/мин.;
6. Толщина утеплителя на межэтажных перекрытиях – 30 мм, на грунте – 50 мм;
7. Деформационные швы и отстенная изоляция (обязательно);
8. Стяжка (цемент, песок, щебень – 1:3:3).

Все остальное – на выбор и желание пользователя. Удачных вам решений и успехов в делах!

Читайте статьи и новости в Telegram-канале AW-Therm. Подписывайтесь на YouTube-канал.