Как сделать расчет теплого пола на примере водяной системы

Какое напольное покрытие подойдет на теплый пол

Большую ошибку делают те, кто планирует на теплый пол укладывать паркет или толстое деревянное покрытие. Дерево плохо проводит тепло и будет препятствовать нагреванию помещения. 

КПД такого обогрева может оказаться даже ниже, чем у радиаторного, а расходы на отопление – слишком большими.

Идеальное покрытие для теплого пола – это каменная, керамическая или керамогранитная плитка. Нагревшись, она прекрасно будет держать тепло, и это лучший вариант для кухни или ванной. В помещениях, где пол теплый – очень любят играть дети, да и ходить босиком там приятнее, чем по деревянному паркету.

Чуть худший вариант напольного покрытия, но более подходящий для гостевой комнаты или спальни – линолеум и ламинат. Эти материалы хорошо пропускают тепло, и не понизят КПД водяного теплоснабжения. При этом ламинат следует выбирать минимальной толщины, а линолеум – без утепляющей подложки.

Важно! При нагреве многие синтетические материалы могут выделять вредные испарения.  Поэтому напольные покрытия с химическими компонентами обязательно должны иметь отметку производителя о возможности их эксплуатации в жилых помещениях на теплом полу.  Поэтому напольные покрытия с химическими компонентами обязательно должны иметь отметку производителя о возможности их эксплуатации в жилых помещениях на теплом полу

 Поэтому напольные покрытия с химическими компонентами обязательно должны иметь отметку производителя о возможности их эксплуатации в жилых помещениях на теплом полу.

Расчет необходимого количества труб

Для устройства пола с водяным обогревом выбирают разные методы укладки труб, отличающиеся формой: змейка трех видов – собственно змейка, угловая, двойная и улитка. В  одном смонтированном контуре моет встречаться комбинация разных форм. Иногда для центральной зоны пола выбирают «улитку» а для краев — однин из видов «змейки».

«Улитка» — рациональный выбор для объемных помещений с простой геометрией. В помещениях сильно вытянутых или имеющих сложные очертание лучше применить «змейку» (+)

Дистанцию между трубами называют шагом. Выбирая этот параметр нужно удовлетворить два требования: ступня ноги не должна чувствовать разницы температуры на отдельных зонах пола, а использовать трубы нужно максимально эффективно.

Для пограничных зон пола рекомендуют применять шаг в 100 мм. На остальных участках можно сделать выбор шага в пределах от 150 до 300 мм.

Важное значение имеет теплоизоляция пола. На первом этаже ее толщина должна достигать минимум 100 мм

Для этой цели используют минвату или экструзивный пенополистирол

Для подсчета длины трубы есть простая формула:

L = S/N*1.1, где

• S – площадь контура;
• N – шаг укладки;
• 1,1 – запас на изгибы 10%.

К итоговому значению добавляют отрезок трубы, проложенной от коллектора до разводки теплого контура как на обратке, так и на подаче.

Пример расчета.

Исходные значения:

• площадь – 10 м²;
• расстояние до коллектора – 6 м;
• шаг укладки – 0,15 м.

Решение задачи простое: 10/0,15*1,1+(6*2) = 85,3 м.

Используя металлопластиковые трубы длиной до 100 м, чаще всего выбирают диаметр 16 или 20 мм. При длине трубы 120-125 м сечение ее должно равняться 20 мм².

Одноконтурная конструкция подходит только для помещения с небольшой площадью. Пол в больших комнатах делят на несколько контуров в соотношении 1:2 – длина конструкции должна превышать ширину в 2 раза.

Вычисленное ранее значение — это протяженность трубы для пола в целом. Однако для полноты картины нужно выделить длину отдельного контура.

На этот параметр влияет гидравлическое сопротивление контура, определяемое диаметром выбранных труб и объемом воды подаваемой в единицу времени. Если этими факторами пренебречь, потери давления будут настолько большими, что никакой насос не заставит теплоноситель циркулировать.

Определение расхода трубы в зависимости от выбранного шага укладки

Контуры одной длины — это случай идеальный, но на практике встречающийся нечасто, т.к площади помещений разного предназначения очень отличается и приводить длину контуров к одному значению просто нецелесообразно. Профессионалы допускают разницу в длине труб от 30 до 40%.

Величиной диаметра коллектора и пропускной способностью узла смешения определяется допустимое число петель, подключенных к нему. В паспорте на узел смешения всегда можно найти величину тепловой нагрузки, на которую он рассчитан.

Допустим, коэффициент пропускной способности (Kvs) равен 2,23 м3/ч. При таком коэффициенте определенные модели насоса выдерживают нагрузку от 10 до 15 Вт.

Чтобы определить количество контуров, нужно вычислить тепловую нагрузку каждого. Если площадь, занимаемая теплым полом, равняется 10 м², а теплоотдача 1 м², то показатель Kvs составляет 80 Вт, то 10*80 = 800 Вт. Значит, узел смешения сможет обеспечить 15 000/800 = 18,8 помещений или контуров площадью по 10 м².

Эти показатели максимальные, и применить их можно только теоретически, а в действительности цифру нужно уменьшить минимум на 2, тогда 18 – 2 = 16 контуров.

Нужно при подборе смесительного узла (коллектора) смотреть, есть ли у него такое количество выводов.

Проверка правильности подбора диаметра труб

Чтобы проверить, правильно ли было подобрано сечение труб, можно воспользоваться формулой:

υ = 4*Q*10ᶾ/n*d²

Когда скорость соответствует найденному значению, сечение труб выбрано верно. Нормативные документы допускают скорость максимум 3 м/сек. при диаметре до 0,25 м, но оптимальным значением является 0,8 м/сек., так как при росте ее величины повышается шумовой эффект в трубопроводе.

Расчет мощности водяного пола

Расчеты отопительной водяной системы нужно произвести предельно тщательным образом. Любые ошибки в дальнейшем могут привести к дополнительным затратам, так как исправить их можно будет только при полном или частичном демонтаже стяжки, а это может повредить внутреннюю отделку помещения.

Перед тем как приступить к расчетам количества мощности, нужно знать несколько параметров.

Параметры для водяного пола

На мощность отопительной системы влияют несколько факторов, такие как:

• диаметр трубопроводов;
• мощность насоса;
• площадь помещения;
• вид напольного покрытия.

Эти параметры так же помогают произвести расчет длины труб для теплого пола  и их ветки, для обогрева помещений.

Но как производится расчет мощности?

Методика расчетов мощности

Самостоятельно произвести расчеты мощности очень сложно, так как здесь понадобится навык и опыт. По этим причинам его лучше заказать у соответствующей организации, где работают инженеры – технологи. Если все же расчет производится самостоятельно, то за среднюю величину берут 100 Ватт на один квадратный метр. Такая методика применяется в многоэтажных зданиях.

В частных же домах, средняя величина мощности будет зависеть от площади здания. Таким образом, специалистами составлены следующие показатели:

• площадь до 150 кв. м. – 120 Вт/м2;
• площадь от 150 до 300 кв. м. – 100 Вт/м2;
• площадь от 300 до 500 кв. м. – 90 Вт/м2.

Рассмотрев методику расчета мощности, нужно высчитать количество труб. Но для этого вначале стоит ознакомиться со способами их установки.

Длина контура

Для того чтобы отопительная система была более эффективной в обогреве помещения, оптимальная длинна контура не должна быть выше 80 метров. Так как только в этом случае конструкция  создать нужную циркуляцию и давление в отопительной системе. Но как поступить, если при расчетах для помещения требуется 130 – 140 метров трубы? В этом случае, нужно будет сделать несколько контуров. Таким образом, если необходимо установить 160 метров трубы, тогда нужно ее разделить на 80 метров и сделать два отдельных контуров.

Они не обязательно должны быть одинаковыми по величине, так как, по мнению специалистов, разница может составлять до 14 метров.

Расчет трубы для теплого водяного пола зависит и от их моделей.

Модели труб для контуров

По рекомендациям специалистов, длина формы укладки трубопровода зависит от следующих моделей труб.

1. Из металлопластиковых и полиэтиленовых с диаметром 16 миллиметров контур может достигать 100 метров.
2. Предельная норма контура из полиэтиленовых труб в 18 миллиметров достигает 120 метров.
3. Контур в 120 – 125 метров используется из пластиковых трубопроводов в 20 миллиметров.

Расчет трубы для теплого пола зависит не только от изготавливающего материала, но и от диаметра.

Тонкости расчета

В большинстве случаев, на 1 м2 расходуются 5 м трубы. При этом длина шага равна 20 см.

Однако укладывать трубы специалисты рекомендуют исходя из точных вычислений. Для этой цели потребуется формула L=S/N*1,1, где:

• S представляет площадь участка;
• N обозначает шаг укладки;
• 1,1 – запасная труба, необходимая для создания поворотов.

Если прибавить расстояние от коллектора до пола, увеличенное в два раза, получится более точный расчет. Для большего понимания вычислений можно привести пример:

• предположим, площадь участка равна 16 м2;
• расстояние от коллектора до пола – 3,5 м;
• шаг укладки равен 0,15 м;
• следуя формуле: 16 / 0,15 х 1,1 + (3,5 х 2) = 124 м.

Увеличение расхода в зависимости от расстояния между соседними трубами представляет следующая таблица:

Шаг петли, мм	Расход трубы на 1 м2, м. п.
100	10
150	6,7
200	5
250	4
300	3,4

Раскладка теплого пола ограничивает длину трубы до 120 м, потому как на это есть ряд причин:

• высокая температура не должна повредить покрытие пола;

• подогрев в контуре при эксплуатации (особенно при протечке) способен повредить цементную стяжку;

• разделение поверхности на несколько участков способствует эффективному обогреву.

По диаметру

Для корректного вычисления диаметра трубы потребуются следующие вычисления:

• 15кПа – давление насоса, обеспечивающего эффективный обогрев;

• длина труб равна 85 м;

• теплоноситель расходует 0,2 м³/ч.

Следовательно, производится расчет по формуле D=18* (p/L*G2) – 0,19, где:

• D обозначает диаметр трубы для теплого пола;

• L – метраж длины изделия;

• p – давление насоса;

• G – расход воды, которая циркулирует в трубах (описывается в документации);

• D=18* (15/85 × 0,22) –0,19 = 13,6 мм.

Производители выпускают трубы 16 мм – наиболее оптимальный вариант для установки системы. Подходящими схемами настройки теплового пола считаются змейка и улитка. Горячая вода при планировании – красная, холодная обозначается голубым цветом.

По длине контура

Отопительная система нуждается в создании конструкции, поддерживающей наиболее эффективное давление и циркуляцию воздуха. Поэтому предел длины водяного контура – 80, максимум 100 метров. Однако не всегда помещение соответствует расчетам, требуя собственные параметры, порой превышающие 150 м. Проблема решается легко – достаточно лишь установить несколько контуров.

К примеру, если помещение требует 240 м трубы, то следует создать три конструкции по 80 м. При этом контурам не обязательно соответствовать друг другу. По мнению экспертов, разница может составлять до 15 метров.

При расчетах необходимо учитывать диаметр трубы и материал изготовления:

• Металлопластиковые изделия наиболее востребованы ввиду низкой стоимости и простого монтажа. В основу лёг полиэтилен с прослойкой из алюминия, которая повышает надежность конструкции. Металл обладает высокой теплопроводностью, чем и привлекает производителей, которые желают создать оптимальные условия теплообмена. При диаметре 16 мм длина контура способна достигать сотни метров.

• Полиэтиленовые конструкции не требуют дополнительного слоя, сшиваясь на молекулярном уровне. Изделие легко гнется, проявляя устойчивость к высоким температурам до 95ºC и к различным химическим растворителям. При 18 мм диаметра предел составит 120 метров.

• Полипропилен обладает высокой жесткостью и прочностью. Он не востребован на рынке и применяется преимущественно для производственных целей. Предел длины для изделия составляет 90-100 метров.

• Медные изделия обладают наивысшей теплопроводностью, за счет которой их цена является самой высокой на строительном рынке. Однако они нуждаются в профессиональной установке, так как при малейшей провинности дают течь.

• Гофротрубы изготовлены из нержавеющей стали. Максимальная длина контура равняется 120 м при диаметре 25 мм. Гофрированные трубы рекомендуют приобретать с рассчитанной заранее длиной, достаточной для одного контура. Такая покупка автоматически устраняет возможность протечки.

Большую площадь следует поделить на составляющие участки в соотношении 1: 2. То есть его ширина будет в 2 раза меньше длины. Следовательно, для того, чтобы вычислить количество участков, потребуются следующие меры:

• При шаге 15 см количество м2 для площади участка не превышает 12;

• шаг 20 см подходит для 16 м2;

• шаг 25 см – 20 м2;

• 30 см – 24 м2.

В последующем при увеличении шага на 5 см площадь соответственно увеличивается на 4 м2. Однако специалисты не рекомендуют вычислять точные значения. Во избежание протечек следует брать про запас 2 м2.

Общие данные для расчета

• 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.

Если обустройство теплого пола осуществляется под низом паркетной доски, то нужно учесть, что температура не должна превышать 27 градусов, иначе напольное покрытие быстро испортиться.

• 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.

Большая часть тепла жилья уходит через его тонкие стены и некачественные материалы оконной конструкции. Перед тем как выполнить рассматриваемую систему отопления, есть смысл утеплить сам дом, а затем уже рассчитывать его теплопотери. Это существенно снизит энергозатраты его владельца.

Теплый пол расчет мощности

На определение необходимой мощности теплого пола в помещении влияет показатель теплопотерь, для точного определения которых потребуется произвести сложный теплотехнический подсчет по особой методике.

• При этом учитываются следующие факторы:
• площадь обогреваемой поверхности, общая площадь помещения;
• площадь, тип остекления;
• наличие, площадь, тип, толщина, материал и термическое сопротивление стен и иных ограждающих конструкций;
• уровень проникновения солнечных лучей в помещение;
• наличие иных источников тепла, в том числе учитывается тепло, источаемое оборудованием, различными приборами и людьми.

Методика выполнения подобных точных расчетов требует глубоких теоретических знаний и опыта, а потому теплотехнический расчет лучше доверить специалистам.

Ведь только они знают, как рассчитать мощность теплого пола водяного с наименьшей погрешностью и оптимальными параметрами

Особенно это важно при проектировании обогреваемого встроенного отопления в помещениях большой площадью с большой высотой

Укладка и эффективная эксплуатация водяного обогреваемого пола возможна лишь в помещениях с уровнем теплопотерь менее 100 Вт/м². Если теплопотери выше, необходимо принять меры по утеплению помещения с целью снижения потерь тепла.

Однако если проектный инженерный расчет стоит немалых денег, в случае с небольшими помещениями приблизительные расчеты можно провести самостоятельно, приняв 100 Вт/м² за усредненную величину и отправную точку в дальнейших расчетах.

1. При этом для частного дома принято корректировать усредненный показатель потерь тепла исходя из общей площади строения:
2. 120 Вт/м² – при площади дома до 150 м²;
3. 100 Вт/м² – при площади 150-300 м²;
4. 90 Вт/м² – при площади 300-500 м².

Нагрузка на систему

• На то, какая будет мощность водяного теплого пола на квадратный метр, влияют такие параметры, создающие нагрузку на систему, определяющие гидравлическое сопротивление и уровень теплоотдачи, как:
• материал, из которого изготовлены трубы;
• схема укладки контуров;
• длина каждого контура;
• диаметр;
• расстояние между нитками труб.

Характеристика:

Трубы могут быть медными (отличаются наилучшими теплотехническими и эксплуатационными характеристиками, однако обходятся не дешево и требуют специальных навыков, а также инструмента).

Основных схем укладки контура два: змейкой и улиткой. Первый вариант наиболее прост, но менее эффективен, так как дает неравномерный нагрев пола. Второй более сложен в реализации, но эффективность прогрева на порядок выше.

Площадь, отапливаемая одним контуром, не должна превышать 20 м². Если отапливаемая площадь больше, то целесообразно трубопровод разбить на 2 или более контуров, подключив их к распредколлектору с возможностью регулирования нагрева участков пола.

Общая длина труб одного контура должна быть не больше 90 м. При этом, чем больший выбран диаметр, тем больше расстояние между нитками труб. Как правило, не применяются трубы с диаметром более 16 мм.

Каждый параметр имеет свои коэффициенты для дальнейших расчетов, посмотреть которые можно в справочниках.

Расчет мощности теплоотдачи: калькулятор

Чтобы определить мощность водяного пола, необходимо найти произведение общей площади помещения (м²), разницы температур подачи и обратно поступающей жидкости, и коэффициентами, зависящими от материала труб, напольного покрытия (дерево, линолеум, плитка и т.д.), других элементов системы.

Мощность водяного теплого пола на 1 м², или теплоотдача, не должна превышать уровень теплопотерь, однако не более чем на 25%. В случае слишком малого или слишком большого значения, необходимо произвести перерасчет, выбрав иной диаметр труб и расстояние между нитями контура.

Показатель мощности тем выше, чем больше диаметр выбранных труб, и тем ниже, чем больший шаг задан между нитками. Для экономии времени можно воспользоваться электронными калькуляторами расчета водяного пола или скачать специальную программу.

Количество труб, необходимое для системы

Схема устройства металлопластиковой трубы.

Помимо материала при расчете необходимо учитывать давление воды в и обогреваемую площадь помещения.

Исходя из полученных данных производится подбор оптимального диаметра трубы. Обычно для применяются трубы, имеющие диаметр 1,60; 2,0 или 2,5 см. Если установить трубы, имеющие диаметр меньший требуемого, то это приведет к нарушению циркуляции воды в системе.

Водяное давление можно замерить своими руками, подключив к стояку манометр. После этого можно приступать к определению необходимой длины трубы.

Это делается для того, чтобы теплоноситель сначала нагревал более охлажденный воздух и затем распределялся по всей системе. Места помещения, в которых будет находится встроенная или тяжелая мебель, теплым полом не оборудуются. Для получения более достоверных результатов на данном этапе необходимо выбрать способ прокладки труб в полу. На сегодняшний день самыми популярными считаются два контура напольного отопления водой:

• зебра или змейка;
• улитка или спираль.

“Зебра” широко распространена на западе Европы и хороша легкостью расчета и устройства. Однако такой контур не может похвастаться равномерным распределением тепла и характерен существенными температурными перепадами между отдельными участками пола, соответствующими выходу или входу контура. Нередко температура пола может превышать предельно допустимую норму. Удобства от этого не добавляется, а тепловые потери увеличиваются. «Змейку» целесообразно применять в помещениях, имеющих небольшие теплопотери и температурную амплитуду колебаний воды на выходе и входе в пределах 5°С.

Схема монтажа теплого пола методом “зебра”.

В СНГ более распространен контур «улитка», хотя и характерен более сложным проектированием и монтажом в сравнении со “змейкой”. Этот способ монтажа обеспечивает равномерное распределение тепла по всей площади отапливаемого помещения. Происходит это за счет чередования параллельно уложенных подающих и обратных труб. В такой системе отопления пола точка возврата теплоносителя расположена посередине трубы, а средняя температура постоянна в любом месте. Все, можно приступать к расчету.

Взяв лист миллиметровки или любую другую бумагу с делениями, необходимо начертить план комнаты в масштабе 1:50 с учетом всех дверей и окон в масштабе 1:50. На плане изображается контур предполагаемого теплого пола, причем начинаться он должен от близлежащей к стояку стены, имеющей окна. Согласно действующим строительным нормативам и правилам между трубой теплого пола и стеной должно быть не менее 25 – 30 см, а расстояние между укладываемыми трубами зависит от диаметра и обычно колеблется в пределах 35 – 50 см. Начертив чертеж, будет нетрудно замерить длину труб. Умножая полученный результат на 50 (коэффициент масштаба), получают фактическую длину контура. Не следует забывать, что нужно добавить еще 2 м для подключения к стояку. Также выполнить расчет количества можно по следующей формуле: S / n + 2 х lпт, где

• S – площадь помещения (м2);
• n – расстояние между трубами;
• lпт – длина подающих труб.

Любую из величин можно замерить, используя рулетку.

Схема укладки теплого пола “улиткой”.

Площадь комнаты можно узнать из плана или можно ширину комнаты умножить на ее длину. Если комната будет оборудована габаритной мебелью или техникой, то под ней теплый пол не укладываются, а значит уменьшится и площадь. Помимо этого, как уже говорилось выше, необходимо соблюдать расстояние между стенами и трубами, которое должно составлять не меньше чем 30 см. Расстояние между укладываемыми трубами – шаг между осями труб теплого пола. Величина эта в зависимости от характеристик комнаты колеблется в пределах 5 – 60 см, то есть она зависит от влажности и температуры в помещении.

Чем холоднее в комнате, тем меньше шаг между трубами. Тут главное не увлекаться, может случиться так, что пол будет слишком горяч, и эксплуатация станет просто невозможной. Длина подающего трубопровода характеризуется расстоянием между коллектором и началом труб, образующих систему теплого пола. При этом какая-то часть может быть утоплена в стену. Также необходимо учесть все изгибы. Если получилось так, что длина трубы более 70 м, то лучше будет ее поделить на два контура, причем в каждом контуре следует учитывать длину подающих и обратных труб.

Требования к трубам

Трубы, используемые в данной системе, должны отвечать следующим требованиям:

1. Выполнение из химически инертного, термостойкого материала, защищенного от коррозии и не склонного к образованию известковых отложений. Строительными нормами и правилами категорически запрещено использование стальных водопроводных и газопроводных труб. Лучше всего подходят пластик, металлопластик, алюминий и медь.
2. Стойкость к внешним воздействиям. От этого показателя зависит надежность и срок службы заливаемого бетоном контура.
3. Прочность. Данный критерий необходимо четко соблюдать, так как теплоноситель и стяжка оказывают немалое давление на конструкцию.
4. Достаточная длина. Именно она характеризует надежность контура и является лучшей профилактикой протечек.