Расчёт тёплого пола: расход труб на 1 м2, количество контуров и прочие параметры


Перед монтажом нужно провести расчет водяного теплого пола, количества и длины труб, вычислить мощность системы. Важно также проверить герметичность стыков.

Исходные данные для расчета

Изначально правильно спланированный ход проектных и монтажных работ избавит от неожиданностей и неприятных проблем в дальнейшем.

При расчете теплого пола необходимо исходить из следующих данных:

  • материала стен и особенностей их конструкции;
  • размеров помещения в плане;
  • вида финишного покрытия;
  • конструкции дверей, окон и их размещения;
  • расположения элементов конструкции в плане.

Для выполнения грамотного проектирования требуется обязательный учет установленного температурного режима и возможности его регулировки.

Как грамотно сделать расчет теплого пола

Для проведения грубого расчета принимается, что 1 м2 отопительной системы должен возмещать потери тепла в 1 кВт. Если водяной обогревательный контур используется как дополнения к основной системе, то он обязан покрывать только часть теплопотерь

Существуют рекомендации по поводу температуры у пола, обеспечивающей комфортное пребывание в помещениях разного предназначения:

  • 29°С — жилая зона;
  • 33°С— ванна, помещения с бассейном и другие с высоким показателем влажности;
  • 35°С — пояса холода (у входных дверей, наружных стен и т.п.).

Превышение этих значений влечет за собой перегрев как самой системы, так и финишного покрытия с последующей неизбежной порчей материала.

Проведя предварительные расчеты, можно выбрать оптимальную по личным ощущениям температуру теплоносителя, определить нагрузку на обогревательный контур и приобрести насосное оборудование, безукоризненно справляющееся со стимулированием движения теплоносителя. Его подбирают с запасом по расходу теплоносителя в 20%.

Теплый пол

Много времени уходит на прогрев стяжки мощностью более 7 см. Поэтому при устройстве водяных систем стараются не превышать указанный предел.  Наиболее подходящим покрытием по водяным полам считается напольная керамика, под паркет из-за его сверхнизкой теплопроводности теплые полы не укладывают

На стадии проектирования следует решить, будет ли теплый пол основным поставщиком тепла или станет использоваться лишь как дополнение к радиаторной отопительной ветке. От этого зависит доля потерь тепловой энергии, которые ему предстоит возмещать. Она может составить от 30% до 60% с вариациями.

Время нагрева водяного пола находится в зависимости от толщины элементов входящих в стяжку. Вода как теплоноситель очень эффективна, но сама система отличается сложностью в монтаже.

Галерея изображений

Фото из

Водяной теплый пол в деревянном доме

Вариант раскладки водяного контура

Коллектор и трубопровод греющей системы

Контур теплого пола из медных труб

Желаемая температура воздуха

Это комфортная для жильцов температура в помещении. Желаемая температура – очень индивидуальный параметр, ведь кому-то нравится высокая температура в помещении, а кому-то прохлада.

Европейские нормы указывают, что в спальне, кабинете, гостиной, столовой и кухне оптимальной является температура 20-24°С; в туалете, кладовой, гардеробной – 17-23°С; в ванной – 24-25°С.

Усредненно можно задать 20°С.

Вверх

Определение параметров теплого пола

Целью расчета является получение величины тепловой нагрузки. Результат этого расчета влияет на последующие предпринимаемые шаги. В свою очередь, на тепловую нагрузку влияет среднее значение зимней температуры в конкретном регионе, предполагаемая температура внутри комнат, коэффициент теплопередачи потолка, стен, окон и дверей.

Источники потерь

Причиной потери тепла служат плохо утепленные стены, окна, двери дома. Самый большой процент тепла уходит через систему вентиляции и крышу (+)

Итоговый результат расчетов перед устройством теплого пола водяного типа будет зависеть и от наличия дополнительных нагревательных приборов, включая тепловыделение проживающих в доме людей и домашних питомцев. Обязательно учитывают в расчете наличие инфильтрации.

Одним из важных параметров является конфигурация комнат, поэтому потребуется поэтажный план дома и соответствующие разрезы.

Методика расчета потерь тепла

Определив этот параметр, вы узнаете, сколько тепла должен вырабатывать пол для комфортного самочувствия людей, находящихся в комнате, сможете подобрать котел, насос и пол по мощности. Другими словами: теплота, отдаваемая отопительными контурами, должна компенсировать теплопотери строения.

Связь между этими двумя параметрами выражает формула:

Mп = 1,2 х Q, где

  • Mп — требуемая мощность контуров;
  • Q — потери тепла.

Для определения второго показателя оформляют замеры и вычисления площади окон, дверей, перекрытий, наружных стен. Так как пол будет обогреваться, площадь этой ограждающей конструкции не учитывается. Замеры делают по внешней стороне с захватом углов здания.

В расчете будет учитываться и толщина, и коэффициент теплопроводности каждой из конструкций. Нормативные значения коэффициента теплопроводности (λ) для наиболее часто используемых материалов можно взять из таблицы.

Таблица

Из таблицы можно взять значение коэффициента для расчета. Важно узнать у фирмы-поставщика значение термического сопротивления материала в случае, если устанавливают окна из металлопластика (+)

Подсчет теплопотерь выполняют отдельно для каждого элемента здания, используя формулу:

Q = 1/R*(tв-tн)*S х (1+∑b), где

  • R — термическое сопротивление материала, из которого изготовлена ограждающая конструкция;
  • S — площадь конструктивного элемента;
  • tв и tн — температура внутренняя и наружная соответственно, при этом второй показатель берут по наиболее низкому значению;
  • b — дополнительные потери тепла, связанные с ориентацией здания относительно сторон света.

Показатель термического сопротивления (R) находят, разделив толщину конструкции на коэффициент теплопроводности материала, из которого она изготовлена.

Значение коэффициента b зависит от ориентации дома:

  • 0,1 — север, северо-запад или северо-восток;
  • 0,05 — запад, юго-восток;
  • 0 — юг, юго-запад.

Если рассмотреть вопрос на любом примере расчета водяного теплого пола, он становится более понятным.

Конкретный пример расчета

Допустим, стены дома для непостоянного проживания, толщиной 20 см, выполнены из газобетонных блоков. Суммарная площадь ограждающих стен с вычетом оконных и дверных проемов 60 м². Наружная температура -25°С,  внутренняя +20°С, конструкция ориентирована на юго-восток.

Учитывая, что коэффициент теплопроводности блоков λ = 0,3 Вт/(м°*С), можно вычислить теплопотери через стены: R=0,2/0,3= 0,67 м²°С/Вт.

Наблюдаются потери тепла и через слой штукатурки. Если ее толщина 20 мм, то Rшт. = 0,02/0,3 = 0,07 м²°С/Вт. Сумма этих двух показателей даст значение потерь тепла через стены: 0,67+0,07 = 0,74 м²°С/Вт.

Имея все исходные данные, подставляют их в формулу и получают теплопотери комнаты с такими стенами: Q = 1/0,74*(20 — (-25)) *60*(1+0,05) = 3831,08 Вт.

Таким же образом вычисляют потери тепла через остальные ограждающие конструкции: окна, дверные проемы, кровлю.

Дом с устроенной системой теплый пол

Тепла отдаваемого контурами отопления может быть недостаточно для нагрева воздуха внутри дома до нужной величины, если их мощность занижена. При избыточной мощности будет иметь место перерасход теплоносителя

Для определения теплопотерь через потолок принимают его термическое сопротивление равным значению для планируемого или имеющегося вида утеплителя: R = 0,18/0,041 = 4,39 м²°С / Вт.

Площадь потолка идентична площади пола и равна 70 м². Подставив эти значения в формулу, получают потери тепла через верхнюю ограждающую конструкцию: Q пот. = 1/4,39*(20 — (-25))* 70* (1+0,05) = 753,42 Вт.

Чтобы определить потери тепла через поверхность окон, нужно подсчитать их площадь. При наличии 4-х окон шириной 1,5 м и высотой 1,4 м их общая площадь составит: 4*1,5*1,4 = 8,4 м².

Если производитель указывает отдельно тепловое сопротивление для стеклопакета и профиля — 0,5 и 0,56 м²°С/Вт соответственно, то Rокон = 0,5*90+0,56*10)/100 = 0,56 м²°С/Вт. Здесь 90 и 10 — доля, приходящаяся на каждый элемент окна.

Исходя из полученных данных, продолжают дальнейшие вычисления: Qокон = 1/0,56*(20 — (-25))*8,4*(1+0,05) = 708,75 Вт.

Наружная дверь имеет площадь 0,95*2,04 = 1,938 м². Тогда Rдв. = 0,06/0,14 = 0,43 м²°С/Вт. Q дв. = 1/0,43*(20 — (-25))* 1,938*(1+0,05) = 212,95 Вт.

Входная дверь

Так как наружные двери открываются часто, через них теряется большое количество тепла. Поэтому важно обеспечить их плотное закрывание

В итоге теплопотери составят: Q = 3831,08 +753,42 + 708,75 + 212,95 + 7406,25 = Вт.

К этому результату добавляют еще 10% на инфильтрацию воздуха, тогда Q = 7406,25+740,6 = 8146,85 Вт.

Теперь можно определить и тепловую мощность пола: Mп = 1,*8146,85 = 9776,22 Вт или 9,8 кВт.

Необходимое тепло на нагрев воздуха

Если дом оборудован вентиляционной системой, то какая-то часть тепла, выделяемая источником, должна расходоваться на нагрев, поступающего извне, воздуха.

Для вычисления применяют формулу:

Qв. = c*m*(tв—tн), где

  • c = 0,28 кг⁰С и обозначает теплоемкость воздушной массы;
  • m символ обозначен массовый расход наружного воздуха в кг.

Получают последний параметр путем умножения общего объема воздуха, равного объему всех помещений при условии, что воздух обновляется каждый час, на плотность, изменяющуюся в зависимости от температуры.

Зависимость плотности от температуры

На графике отображена зависимость плотности воздуха от его температуры. Данные необходимы для расчета количества тепла, необходимого для нагрева воздушной массы поступающей в дом в результате принудительной вентиляции (+)

Если в здание поступает 400 м3/ч, то m=400*1,422 = 568,8 кг/ч. Qв. = 0,28*568,8*45 = 7166,88 Вт.

В этом случае необходимая тепловая мощность пола значительно увеличится.

Выбираем материал изготовления труб, их диаметр

Важным этапом является выбор материала изготовления труб и их диаметр. Чаще всего используют конструкции из сшитого полиэтилена с воздухонепроницаемой защитной оболочкой.

teplyj-vodyanoj-pol-raschet-3

Они обладают хорошим показателем теплопроводности, достаточно прочны и гибки, что немаловажно для монтажа. Диаметр зависит от расчетной теплоемкости – при максимальном размере будет большая теплоотдача. Однако при этом следует учитывать, что теплоноситель будет остывать быстрее, чем в трубах меньшего диаметра. Для средней площади нагрева одного контура 20 м² можно выбрать трубу с сечением 16 мм.

Общие сведения по результатам расчетов

  • Общий тепловой поток – Кол-во выделяемого тепла в помещение. Если тепловой поток меньше тепловых потерь помещения, необходимы дополнительные источники тепла, например, такие как настенные радиаторы.
  • Тепловой поток по направлению вверх- Кол-во выделяемого тепла в помещение с 1 квадратного метра площади по направлению вверх.
  • Тепловой поток по направлению вниз- Кол-во “теряемого” тепла и не участвующего в обогреве помещения. Для уменьшения данного параметра необходимо выбирать максимально эффективную теплоизоляцию под трубами ТП* (*теплого пола).
  • Суммарный удельный тепловой поток- Общее кол-во тепла, выделяемого системой ТП с 1 квадратного метра.
  • Суммарный тепловой поток на погонный метр- Общее кол-во тепла, выделяемого системой ТП с 1 погонного метра трубы.
  • Средняя температура теплоносителя- Средняя величина между расчетной температурой теплоносителя подающего трубопровода и расчетной температурой теплоносителя обратного трубопровода.
  • Максимальная температура пола- Максимальная температура поверхности пола по оси нагревательного элемента.
  • Минимальная температура пола- Минимальная температура поверхности пола по оси между трубами ТП.
  • Средняя температура пола – Слишком высокое значение данного параметра может быть дискомфортно для человека (нормируется СП 60.13330.2012). Для уменьшения данного параметра необходимо увеличить шаг труб, снизить температуру теплоносителя либо увеличить толщину слоев над трубами.
  • Длина трубы- Общая длина трубы ТП с учетом длины подводящей магистрали. При высоком значении данного параметра калькулятор рассчитает оптимальное кол-во петель и их длину.
  • Тепловая нагрузка на трубу- Суммарное количество тепловой энергии, получаемое от источников тепловой энергии, равное сумме теплопотреблений приемников тепловой энергии и потерь в тепловых сетях в единицу времени.
  • Расход теплоносителя- Массовое кол-во теплоносителя предназначенного для подачи необходимого кол-ва тепла в помещение в единицу времени.
  • Скорость движения теплоносителя – Чем выше скорость движения теплоносителя, тем выше гидравлическое сопротивление трубопровода, а также уровень шума, создаваемого теплоносителем. Рекомендуемое значение от 0.15 до 1м/с. Данный параметр можно уменьшить за счет увеличения внутреннего диаметра трубы.
  • Линейные потери давления- Снижение напора по длине трубопровода, вызванного вязкостью жидкости и шероховатостью внутренних стенок трубы. Без учета местных потерь давления. Значение не должно превышать 20000Па. Можно уменьшить за счет увеличения внутреннего диаметра трубы.
  • Общий объем теплоносителя- Общее кол-во жидкости для заполнения внутреннего объема труб системы ТП.

Калькулятор работает в тестовом режиме. Дата добавления калькулятора 11.03.2018

Максимальная температура поверхности пола

Это температура поверхности пола непосредственно над трубой контура. По нормативным требованиям этот параметр не должен превышать 35°С.

Вверх

Рассчитываем циркуляционный насос

Чтобы система получилась экономичной, нужно подобрать циркуляционный насос, обеспечивающий нужный напор и оптимальный расход воды в контурах. В паспортах насосов обычно указывают напор в контуре самой большой длины и суммарный расход теплоносителя во всех петлях.

На напор оказывают влияние гидравлические потери:

∆ h = L*Q²/k1, где

  • L — длина контура;
  • Q — расход воды л/сек;
  • k1 — коэффициент, характеризующий потери в системе, показатель можно взять из справочных таблиц по гидравлике или из паспорта на оборудование.

Зная величину напора, вычисляют расход в системе:

Q = k*√H, где

k — это коэффициент расхода. Профессионалы принимают расход на каждые 10 м² дома в пределах 0,3-0,4 л/с.

Насос для устройства водяного теплого пола

Среди составляющих теплого водяного пола особая роль отводится циркуляционному насосу. Только агрегат, мощность которого на 20 % превышает фактический расход теплоносителя, сможет преодолеть сопротивление в трубах

Цифры, касающиеся величины напора и расхода, указанные в паспорте, нельзя воспринимать буквально — это максимум, а фактически на них оказывает влияние протяженность, геометрия сети. При слишком большом напоре уменьшают длину контура или увеличивают диаметр труб.

Какую систему напольного отопления выбрать

Водяной или электрический тёплый пол — каждый имеет свои плюсы, и способен создать комфортную атмосферу в доме.

Водяной монтируется чаще в частных домах, так как обходится дешевле, чем работающий от энергии. Но установка его в квартирах требует подключения к центральному отоплению, а это запрещено без разрешения.

В многоквартирниках предпочтение следует отдавать электрическим видам. Можно брать модели с небольшой мощностью, так как в квартирах уже есть основное радиаторное отопление.

Если позволяет конструкция дома, и планируется наполный обогрев в стяжку, то кабельный вид — лучший вариант. Наиболее простые в укладке маты, их достаточно просто расстелить по полу.

Если не позволяет высота потолков, то подходят инфракрасные ленточные полы. Толщина их всего 3 мм. Нагрев осуществляется путём излучения инфракрасных волн, что повышает КПД на 95%, поэтому расход электроэнергии происходит экономичней. Да и устанавливать такую систему можно под любое покрытие.

Напольные покрытия

Виды финишного напольного покрытия для теплых полов: наливная поверхность, линолеум, ламинат или паркет, кафель, керамическая и метлахская плитка, мрамор, гранит, базальт и керамогранит.

Деревянному напольному покрытию противопоказана постоянная влажность в помещении, поэтому его не используют в ванных комнатах с теплыми полами.

Таблица 4. Теплопроводность напольных покрытий:

Тип материала Толщина слоя δ, м Плотность γ, кг/м³ Коэффициент теплопроводности λ, Вт/(м °∁)
Линолеум утепленный 0,007 1600 0,29
Плитка кафельная, метлахская, керамическая 0,015 1800 ÷ 2400 1,05
Ламинат 0,008 850 0,1
Паркетная доска 0,015 ÷ 0,025 680 0,15
Утеплитель (урса) 0,18 200 0,041
Цементно-песчаная стяжка 0,02 1800 0,76
Железобетонная плита 0,2 2500 1,92
Устройство водяного теплого пола в бетонной стяжке с финальным покрытием кафельной плиткой

Устройство водяного теплого пола в бетонной стяжке с финальным покрытием кафельной плиткой

Программы для расчета характеристик

Специфика проектирования водяных теплых полов заключается не только в вычислении мощности, количества материалов, но и учета параметров теплоносителя. К ним относятся расчетная температура воды в обратной трубе, скорость ее прохождения и гидравлическое давление.

В интернете есть много примеров расчета систем http://webcala.net/tepliypol.php , однако, не всегда получается разобраться с нюансами самостоятельно. В этих случаях существенную помощь оказывают, выложенные в интернете программы расчета теплого водяного пола – онлайн калькуляторы. Принцип их работы заключается в подгонке гидравлических свойств под характеристики насоса, исходя из использованных значений параметров. Этот метод дает возможность маневрировать их возможными значениями.

Но для получения верной информации нужно знать исходные данные:

  1. Параметры помещения – общая квадратура или объем.
  2. Уровень температуры в комнате, которую должна поддерживать система обогрева.
  3. Степень нагрева теплоносителя при поступлении в распределительный коллектор. Для большинства случаев он не должен превышать 50°С.
  4. Температура воды в обратной трубе. Нужна для расчета теплоотдачи водяного теплого пола. Чем она выше – тем меньше энергии будет расходоваться на нагрев теплоносителя. Оптимальный показатель – до 40 — 50°С.
  5. Шаг укладки. Выбирается в зависимости от конфигурации помещения и общей площади нагрева.
  6. Виды покрытия. Обязательно нужно знать, какой декоративный материал будет устанавливаться поверх цементной стяжки (кафель, ламинат, паркет), толщину защитного бетонного слоя. Последний чаще всего делают до 5 см.
  7. Теплоизоляционный слой. Он нужен для максимальной теплоотдачи системы.

Хорошие онлайн калькуляторы показывают не только технические параметры, но и выполняют расчет стоимости водяного теплого пола.

teplyj-vodyanoj-pol-raschet-6

Совет

Рекомендуется использовать те ресурсы, где дается только количество материала без его стоимости. Таким образом, можно подставляя собственные значения получить несколько вариантов общей стоимости системы с учетом использования различных материалов.

После того как был произведен расчет мощности водяного теплого пола, можно приступить к выбору управляющих элементов – коллекторов и терморегуляторов.

Можно ли без расчетов?

Расчеты делать не обязательно. Но рекомендуем все же сделать расчеты теплопотерь дома, чтобы убедиться, пройдет теплый пол или все таки нет. Если полы проходят, действуем по простому методу. Укладываем теплый пол с шагом 15 см, а в зонах наружных стен с шагом 10 см.

Далее устанавливаем комнатные термостаты, подключаем к сервоприводам на коллекторе и радуемся отличной регулируемой системой отопления.

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

Теплоизоляция водяного полаВажно 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.

  • Автор: gudzyk
  • Распечатать
Оцените статью:

(16 голосов, среднее: 2.4 из 5)

Рекомендации по выбору толщины стяжки

В справочниках можно найти сведения о том, что минимальная толщина стяжки составляет 30 мм. Когда помещение довольно высокое, под стяжку подкладывают утеплитель, повышающий эффективность использования тепла, отдаваемого отопительным контуром.

Самым популярным материалом для подложки является экструдированный пенополистирол. У него сопротивление теплопередачи значительно ниже, чем у бетона.

При устройстве стяжки, чтобы уравновесить линейные расширения бетона, периметр помещения оформляют демпферной лентой. Важно правильно выбрать ее толщину. Специалисты советуют при площади помещения, не превышающей 100 м², устраивать 5 мм компенсирующий слой.

Если значения площади больше за счет длины, превышающей 10 м, толщину высчитывают по формуле:

b = 0,55*L, где

L — это длина комнаты в м.

Скорость теплоносителя

От скорости движения теплоносителя по трубе теплого пола зависит акустический комфорт в отапливаемом помещении. Если скорость теплоносителя превышает 0,5 м/с, то возможно образование посторонних звуков от циркуляции теплоносителя. Снижения скорости теплоносителя можно добиться увеличением диаметра трубы или уменьшением ее длины.

Вверх


Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.