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.

Как рассчитать водяной теплый пол?

Прокладка водяного теплого пола без предварительных расчетов неосуществима. Чтобы получить длину труб, мощность всей отопительной системы и других нужных значений, потребуется в онлайн-калькулятор вводить только точные данные. О правилах и нюансах расчета можно узнать далее.

Общие данные для расчета

Первым параметром, который нужно учесть перед расчетами, является выбор варианта отопительной системы: будет ли она основной или вспомогательной. В первом случае она должна обладать большей мощностью, чтобы самостоятельно обогреть весь дом. Второй вариант применим для комнат с малой теплоотдачей радиаторов.

Температурный режим пола выбирается согласно строительным нормам:

• Поверхность пола жилого помещения должна нагреваться до 29 градусов.
• По краям комнаты пол может нагреваться до 35 градусов, чтобы компенсировать потери тепла сквозь холодные стены и от сквозняка, исходившего сквозь открывающиеся двери.
• В ванных комнатах и зонах с высокой влажностью оптимальная температура – 33 градуса.

В качестве вспомогательных параметров используется:

• Общая длина труб и их шаг (монтажное расстояние между трубами). Рассчитывается благодаря вспомогательному параметру в виде конфигурации и площади комнаты.
• Тепловые потери. Такой параметр учитывает теплопроводность материала, из которого построен дом, а также его степень изношенности.
• Напольное покрытие. Выбор напольного покрытия влияет на теплопроводящую способность пола. Оптимальным является использование кафеля и керамогранита, поскольку они имеют высокую теплопроводность и быстро прогреваются. При выборе линолеума или ламината стоит приобрести материал, не имеющий теплоизоляционной прослойки. От деревянного покрытия стоит отказаться, поскольку такой пол практически не будет нагреваться.
• Климат местности, в котором стоит постройка с системой теплого пола. Нужно учесть сезонную смену температур в этом крае и самую низкую температуру в зимний период.

Расчет трубы для теплого пола

Водяной теплый пол – соединение труб, которые подключаются к коллектору. Он может быть выполнен из металлопластиковых, медных или гофрированных труб. В любом случае, необходимо правильно определить его протяжность. Для этого предлагается использовать графический метод.

На миллиметровой бумаге в масштабе или в натуральную величину прочерчивают будущий контур «нагревательного элемента», предварительно выбрав тип укладки труб. Как правило, выбор делается в пользу одного из двух вариантов:

• Змейка. Выбирается для небольших жилых помещений, имеющих низкие тепловые потери. Труба располагается как вытянутая синусоида и вытягивается вдоль стены к коллектору. Минус такой укладки в том, что теплоноситель в трубе постепенно остывает, поэтому температура в начале и конце комнаты может сильно отличаться. Например, если длина трубы составляет 70 м, то разница может составить 10 градусов.
• Улитка. Такая схема предполагает, что труба изначально укладывается вдоль стенок, а затем изгибается на 90 градусов и закручивается. Благодаря такой укладке удается чередовать холодные и горячие трубы, получая равномерно прогревающуюся поверхность.

Выбрав тип укладки, при реализации схемы на бумаге учитываются следующие показатели:

• Шаг труб, допустимый в спирали, варьируется от 10 до 15 см.
• Длина труб в контуре не превышает 120 м. Чтобы определить точную длину (L), можно использовать формулу:

S – площадь, покрываемая контуром (м?);
N – шаг (м);
1,1 – коэффициент запаса на изгибы.

Стоит понимать, что труба должна располагаться цельным отрезком от выхода напорного коллектора и до «обратки».

Диаметр прокладываемых труб – 16 мм, а толщина стяжки не превышает 6 см. Встречаются также диаметры 20 и 25. В идеале, чем больше этот параметр, тем выше теплоотдача системы.

Температура теплоносителя и его скорость определяется исходя из усредненных значений:

• Расход воды в час при пропускном диаметре труб в 16 см может достигать от 27 до 30 л в час.
• Чтобы прогреть помещение до температуры от 25 до 37 градусов, нужно чтобы система сама нагревалась до 40-55 °С.
• Снизить температуру в контуре до 15 градусов поможет потеря давления в корпусе 13-15 кПа.

В результате применения графического метода будет известен вход и выход отопительной системы.

Расчет мощности водяного теплого пола

Его начинают так же, как и в предыдущей методике – с подготовки миллиметровой бумаги, только в этом случае на нее необходимо нанести не только контуры, но и расположение окон и дверей. Масштабирование прорисовки: 0,5 метра = 1 см.

Для этого стоит учесть несколько условий:

• Трубы должны обязательно располагаться вдоль окон, чтобы предупредить существенные теплопотери сквозь них.
• Максимальная площадь для обустройства теплого пола не должна превышать 20 м2. Если помещение больше, тогда его разбивают на 2 и более частей, и для каждой из них рассчитывают отдельный контур.
• Необходимо выдержать обязательную величину от стен к первой ветке контура в 25 см.

На выбор диметра труб будет влиять их расположение друг относительно друга, причем оно не должно превышать 50 см. Величина теплоотдачи на 1 м2 равная 50 Вт достигается при шаге труб в 30 см, если при расчете она получается больше, то необходимо уменьшать шаг труб.

Определить количество труб достаточно просто: предварительно измерить их протяженность, а затем умножить ее на масштабный коэффициент, к полученной длине добавить 2 м для подвода контура к стояку. Учитывая, что допустимая длина труб находится в пределах от 100 до 120 м, нужно общую длину разделить на выбранную протяженность одной трубы.

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 – 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 1м 2 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.

Видео: Расчет теплого водяного пола

Из видео можно будет узнать теорию гидравлики, связанную с обустройством теплых полов, ее применение к вычислениям, пример расчета водяного теплого пола в специальной программе онлайн. Вначале будут рассмотрены простые цепи подключения труб для такого пола, а затем более сложные их варианты, при которых будет производиться расчет всех узлов системы отопления теплого пола: