Теплотехнический расчет теплого пола

Словосочетание «теплый пол» сегодня у всех на слуху.

Такая популярность обусловлена тем, что благодаря появлению легко гнущихся полимерных труб работы по монтажу отопления данного вида весьма упростились и стали доступны не только профессионалам, но и мастеровитым домовладельцам.

Но не стоит в спешке закупать бухты труб и «курочить» напольное покрытие, чтобы поскорее сделать долгожданный теплый пол водяной: расчет системы – вот с чего нужно начинать. Как рассчитать теплый водяной пол? Давайте посмотрим, как делается расчет водяного теплого пола и к каким затратам следует быть готовым.

Задачи

1. Характерные для отапливаемого помещения теплопотери, а значит и потребную тепловую мощность, которой должна обладать система отопления.
2. Диаметр труб и шаг между ними.
3. Суммарную длину труб в каждом контуре: зависит от размеров контура, способа укладки труб и их диаметра.
4. Производительность и напор насоса.

Данные

Для выполнения расчета системы теплый пол необходимо располагать следующей информацией:

• теплопотери помещения;
• материал труб;
• схему контура;
• тип напольного покрытия.

Мощность теплопотерь в отапливаемом помещении

Произведем расчет мощности водяного теплого пола.

Этот параметр является ключевым, поскольку именно он определяет, какое количество тепла должна производить та или иная отопительная система.

Наиболее точный способ оценки теплопотерь в помещении – выполнение теплотехнического расчета, в котором будет учтен целый ряд факторов: термическое сопротивление ограждающих конструкций, площадь и тип остекления, инсоляция, тепло от людей и оборудования.

Методика расчета достаточно сложна и требует определенных навыков и опыта, поэтому обычно его заказывают проектной организации, в штате которой есть инженеры-теплотехники. Чтобы упростить задачу и сэкономить средства, домашние умельцы используют усредненную величину – 100 Вт/кв. м.

Если же речь идет о частном доме, то средняя мощность теплопотерь будет зависеть от его площади:

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

Материал труб

Трубы выбирают сообразно своим финансовым возможностям. Доступны следующие варианты:

• Медные в чистом виде или в пластиковой оболочке: обладают наилучшими характеристиками и являются самыми долговечными, но покупка и монтаж обходятся очень дорого.
• Сшитый полиэтилен, полибутен, армированный полипропилен – доступные по стоимости материалы, но не имеют высокой прочности и несколько сложны в монтаже (плохо держат форму).
• Металлопластиковые: средний по стоимости вариант, при этом имеют высокую прочность и хорошо держат форму.

Схема контура

Разрабатывая схему контура, на плане помещения прорисовывают его очертания. При этом учитывают следующее:

• Трубы не должны оказаться под мебелью – диваном, шкафом и пр.
• От стен следует отступить не менее 15 см.
• Желательно, чтобы трубы не пересекали стык между плитами (если таковой имеется, лучше уложить два отдельных контура по разные стороны от него).

Далее выбирают способ укладки труб. В общем случае применяют один из двух вариантов:

1. Змейка (зигзаг): особенностью контура в виде змейки является неравномерное распределение тепловой мощности. К такой схеме прибегают в том случае, когда в какой-либо зоне помещения нужна усиленная подача тепла. Подобное положение дел обычно наблюдается при наличии одной наружной стены, имеющей слабое утепление или значительный по площади остекленный проем.
2. Улитка (спираль): данную схему также называют бифилярной.

Укладка теплого водяного пола спиралью

Последняя является более удачной, чем предыдущая, поскольку обладает целым рядом достоинств:

• Тепло распределяется более равномерно (чередуются линии подачи и обратки).
• При каждом повороте направление трассы меняется только на 90 градусов, а не на 180, что заметно облегчает монтаж и способствует снижению гидравлического сопротивления.
• При той же мощности теплоотдачи труб для «улитки» понадобится на 15% меньше, чем для «змейки».

Расчет теплоотдачи теплого пола

При этом шаг должен быть таким, чтобы суммарная длина труб в контуре не превысила 100 м.

Иначе гидравлическое сопротивление окажется чрезмерно большим.

Затем определяют мощность теплоотдачи по формуле:

Q = S х Δt х B х Fp х Fi х Fm х Fd,

S, кв. м – площадь помещения;

Δt, град. – разность температур подачи и обратки;

B, Fp, Fi, Fm, Fd — коэффициенты, зависящие от:

• вида напольного покрытия;
• материала труб;
• прочих элементов системы.

Теплоотдача теплого пола и традиционной отопительной системы

Их значения приводятся в таблицах справочной литературы.

Мощность теплоотдачи отопления должна быть больше мощности теплопотерь помещения, но не более, чем на 25%.

Если полученное значение оказалось недостаточным либо, наоборот, слишком большим, задаются новым диаметром трубы (чем больше его значение, тем больше мощность) и шагом между нитками (тут наоборот: чем больше шаг, тем меньше мощность).

После этого делают перерасчет.

Если в вашей квартире уже выполнен ремонт, то устанавливать мобильный пол будет проблематично, ведь нужно демонтировать весь пол. Мобильный теплый пол решит вашу проблему. Его можно разложить где угодно и убрать в любой момент, к тому же монтаж не требуется. Все о мобильных теплых полах читайте на нашем сайте.

О том, как изготовить теплообменник своими руками и как его применять, читайте здесь.

Электрические теплые полы предпочтительнее водных в плане монтажа. Их гораздо легче уложить и подключить. В этой статье https://microklimat.pro/otopitelnoe-oborudovanie/teplye-poly-elektricheskie-kak-vybrat.html вы узнаете, какие виды электрических теплых полов существуют и как выбрать лучший вариант.

Расчет насоса

Потребную производительность насоса определяют по формуле:

G =Q Х 0,86/Δt,

• G, л/ч – производительность;
• Q, Вт – теплоотдача теплого пола;
• 0,86 – коэффициент, необходимый для перевода мощности теплоотдачи из Вт (ватты) в ккал/ч (килокалории в час).
• Δt, град. – разность температур между подачей и обраткой.

Экономический расчет

Теперь нужно рассмотреть расчет стоимости водяного теплого пола. В ценовом вопросе поможет сориентироваться приведенная ниже смета (для контура площадью 100 кв. м):

1. Подложка – экструдированный пенополистирол Пеноплекс толщиной 50 мм (20 упаковок): 20х1150 = 23 тыс. руб.
2. Армирующая сетка из проволоки диаметром 5 мм с размерами ячейки 150х150 мм (53 руб. за кв. м): 53х100 = 5300 руб.
3. Гидроизоляция – полиэтиленовая пленка толщиной 200 микрон: 3800 руб. за рулон.
4. Труба металлопластиковая – при шаге в 150 мм понадобится 670 м.п. (стоимость – 40 руб./м.п): 40х670 = 26,8 тыс. руб.
5. Демпферная лента – вспененный полиэтилен толщиной 8 мм, понадобится около 30 кв. м (стоимость – 22 руб./кв. м): 22х30 = 660 руб.
6. Коллекторы Valtec на 7 отводов (2 шт): 1600х2 = 3200 руб.
7. Фитинги для подключения контуров к коллекторам (стоимость – 115 руб./шт): 115х14 = 1610 руб.
8. Узел смесительный (с насосом) на 7 контуров: 14,5 тыс. руб.
9. Крепежные детали – нейлоновые стяжки и саморезы: примерно 1 тыс. руб.
10. Стяжка цементно-песчаная толщиной 60 мм (стоимость – 480 руб./кв. м): 480х100 = 48 тыс. руб.

Общая стоимость: 127 870 руб. (материалы без учета стяжки – 79 870 руб.).

Укладка теплого пола змейкой

Если делать монтаж теплого пола не самостоятельно, а пригласить для этого бригаду, к общей стоимости придется добавить еще около 40 тыс. руб. В итоге вся система обойдется в 1700 руб./кв. м.

Также приведем стоимость отдельных этапов работ у мастеров-профессионалов:

• выезд на объект для предварительного расчета: 600 руб.;
• монтаж системы: 400 руб./кв. м;
• установка распределительной гребенки (коллектора): 2500 руб.;
• установка насосов: 2000 руб.;

Установка коллекторного шкафа обойдется в 1500 рублей.

Если вы планируете сочетать теплый пол и ламинат, вы должны в первую очередь выяснить, какой теплый пол лучше под ламинат. Подложка и ее свойства, а также основные требования к техническим параметрам, читайте на нашем сайте.

О том, как выполняется обвязка котла отопления, читайте в этой теме. Схемы обвязки и порядок работ.

Видео на тему

Подогрев поверхности пола – это один из наиболее эффективных и рентабельных способов отопления помещений. Если судить с позиций эксплуатационных расходов, то водяной «теплый пол» выглядит предпочтительнее, особенно в том случае, если в доме уже имеется система водяного отопления. Поэтому, несмотря на достаточно высокую сложность монтажа и отладки водяного подогрева, часто выбирают именно его.

Калькулятор расчета длины контура водяного теплого пола

Работа над водяным «теплым полом» начинается с его проектирования и проведения расчетов. И одним из важнейших параметров станет длина труб в прокладываемом контуре. Дело здесь не только, да и не столько в расходах на материал – важно добиться того, чтобы длина контура не превышала допустимых максимальных значений, иначе работоспособность и эффективность системы – не гарантируется. Помочь с необходимыми вычислениями сможет калькулятор расчета длины контура водяного теплого пола, размещенный ниже.

Несколько необходимых разъяснений по работе с калькулятором — приведены под ним.

Калькулятор расчета длины контура водяного теплого пола

Пояснения по проведению расчетов длины контура

Существует немало схем укладки труб контуров водяного «теплого пола». Одним из основополагающих параметров является шаг укладки, то есть расстояние между соседними параллельными петлями, как показано на иллюстрации.

Иллюстрация наглядно показывает, что такое шаг укладки.

Очевидно, что чем меньше шаг, тем больше будет теплоотдача от уложенного контура. Но одновременно с этим будет расти и длина трубы, необходимая для реализации такой схемы.

Обычно шаг выбирается от 100 мм (в том случае, если «теплый пол» становится основным источником обогрева помещений) до 300 мм (если он будет лишь «помощником» главной системе отопления). Меньше 100 мм сделать шаг практически невозможно по технологическим соображениям (труба на малом радиусе изгиба может переломиться), а свыше 300 – неизбежно появится эффект «зебры», то есть чередование теплых и холодных полос на поверхности пола.

Калькулятор поможет определить длину контура при выбранном шаге укладки для конкретной площади участка, на котором будет производиться монтаж. При этом учитывается еще один скрытый коэффициент – на изгиб труб.

В том случае, если длина контура с трубой диаметром 16 мм превышает 70÷80 мм, а диаметром 20 мм – 100 ÷ 120 м, придется или увеличивать шаг укладки, или делить участок на два (или больше) контура приблизительно одинаковой длины. В противном случае не исключен эффект «закрытой петли», при котором циркуляционный насос просто не в силах будет преодолеть гидравлическое сопротивление труб, и движение теплоносителя по ним прекратится.

Нередко при составлении монтажных схем используют неравномерный шаг укладки, например, уплотняя его к холодным стенам или разрежая на участках, не требующих сильного подогрева. В этом случае придется провести расчет для каждого участка с определенным шагом укладки отдельно, а затем – суммировать результат.

Конечный результат выдается в метрах. ВАЖНО: он не учитывает участка контура до соединения с коллектором, если последний расположен на некотором удалении от обогреваемой площади.

Система водяного «теплого пола»

Сложность монтажа и высокая стоимость первоначальных вложений должны окупиться простотой в эксплуатации и экономичностью работы подобной системы. Как выполняется расчет и монтаж водяного «теплого пола» — в специальной публикации нашего портала.

Сегодня все большую популярность стали приобретать водяные теплые полы – с ними комфортно, можно позволить себе полную свободу в дизайне, использовать оптимально внутреннее пространство помещения . Теплый пол чудесным образом улучшает условия проживания и при этом экономит от 20% тепловой энергии.
Содержание:

Одна из самых эффективных на сегодня систем отопления пришла к нам их скандинавских стран. Потери тепла в ней сведены к минимуму. По скрытым под полом контурам труб циркулирует горячая вода, превращая его в низкотемпературный источник тепла, максимально комфортно «растекающегося» по помещению, создавая необыкновенный уют.

Часто водяной теплый пол ассоциируется только с «комфортным» локальным подогревом, скажем, в ванной комнате. Однако, это далеко не так – данная система и ее технологии одинаково эффективны для любого типа здания или сооружений, начиная от коттеджа и кончая взлетно-посадочной полосой.

Система – универсальна, ее можно монтировать в процессе строительства или подключить в уже готовом объекте к теплоцентрали, использовать автономно.

Суть концепции в следующем:

• между напольным покрытием и полом монтируется сеть минитрубопроводов;
• теплоносителем выступает нагретая вода, циркулирующая по ней;
• прогретый пол передает свое тепло равномерно вверх. Таким образом обеспечивается отсутствие «холодных» и «перегретых» (у радиаторов) зон, сквозняков, поскольку в этом случае горизонтальное перемещение воздуха просто невозможно;
• есть возможность создать для каждого помещения индивидуальный микроклимат с помощью термостата или климаткомпенсатора.

Чтобы получить надежно работающую систему обогрева необходимо качественное выполнение трех условий: расчет, оборудование и монтаж.

Проектирование системы водяного теплого пола

Правильное проектирование позволяет избежать многих проблем, связанных, в частности, с чересчур низкой или высокой температурой, сложностей с регулированием температурного режима и т.д.

Поэтому предварительно просчитываются следующие типы тепловых нагрузок: оказываемую на поверхность и которую поверхность в состоянии выдержать.

Рекомендации по проекту

Чтобы правильно рассчитать проект теплого водяного пола потребуется знать:

1. планировку комнат;
2. виды напольных покрытий;
3. виды и размеры окон;
4. вид наружных стен;
5. температурный режим в помещениях и необходимость его регулирования;
6. выбрать систему (скажем, бетонная или настильная);
7. местоположение коллекторов, теплового генератора и его тип.

Следует также учесть, что :

• Максимально возможной протяженностью контуров считается 100 м (оптимальная – 60-80 м).
• Коллектор целесообразнее расположить в центре помещения.
• К одному коллектору желательно подсоединять контуры одной длины (в противном случае, они хотя бы не должны быть в два раза длиннее).
• Обычно шаг монтажа в центре комнат с нормальными условиями равен 30 см, по краям – 15 см, а в очень влажных рекомендовано монтировать всю площадь с постоянным шагом в 15 см.
• Отступ от стен должен составлять 20 см и более.
• По краям зон число рядов стандартное, 6.
• Если площадь требует установки нескольких коллекторов, то появляется необходимость установки дополнительных балансировочных клапанов.
• Минимальное давление, допустимое на коллекторе, равно 20 кПа.
• При использовании полистирола в качестве теплоизолятора его толщина равна: первый этаж – 10 см, второй этаж и выше – 3 см.
• В контурах нормальный расход воды равен примерно 0,03-0,07 л/сек.
• Предпочтительнее регулировать температурный режим отдельно в каждом помещении, нежели в общем.
• На больших площадях рекомендовано использование специальных деформационных швов.

Теплотехнический расчет

Составление проекта системы теплого водяного пола, в том числе и его укладки, предваряет, теплотехнический расчет. Вычисления производят с помощью компьютерных программ, например, «ТеРеМОК».

На стадии проектирования дома рассчитываются его энергосберегающие качества и в случае необходимости составляется проект его дополнительной теплоизоляции.

Если дом или помещение уже находятся в эксплуатации, используется также значение К (Вт/(м²х°С)) — коэффициента теплопередачи от ограждающих конструкций или ее обратная величина R (м²х°С/Вт) – сопротивление теплопередаче, и чем оно выше, тем тепло лучше сохраняется.

Другой важный параметр, который необходимо учитывать при расчете водяных обогреваемых полов – это значения тепловых потерь в отдельной комнате или здании. Приблизительно их подсчитывают, используя значения удельного теплового потребления (условное), которое умножают на площадь постройки.

При одном и том же значении среднего показателя удельных теплопотерь здания (80Вт/м 2 ), эти же значения для отдельных помещений различны – 20-300 Вт, поскольку при определении данного значения для каждого учитываются:

1. площадь ограждающих конструкций и их коэффициенты теплопередачи;
2. температурный режим в конкретном месте;
3. зимняя среднесуточная температура в регионе;
4. наличие механической вентиляции;
5. наличие дополнительных источников отопления.

Расположение системы (зоны) отопления отмечают на плане с учетом формы помещения, полученных данных теплопотерь и возможных индивидуальных желаний.

Обычно нагрузки, покрываемые теплыми полами, равны 100 Вт/м². В зависимости от:

• — от диаметра трубок и шага их монтажа;
• — температуры воды, входящей в контур и выходящей из него;
• — напольного покрытия;
• — используемого под системой вида изоляции;
• — материала стяжки и ее высоты;
• — температурного режима воздуха т.д.

этот показатель может изменяться в ту или иную сторону.