Расчет тепла теплого пола


Расчет теплого пола: пример расчета для водяной системы

На эффективность теплого пола оказывают влияние многие факторы. Без их учета даже при условии, что система правильно смонтирована, и для ее устройства применены самые современные материалы, реальная теплоэффективность не оправдает ожиданий.

По этой причине монтажным работам обязательно должен предшествовать грамотный расчет теплого пола, и только тогда можно гарантировать хороший результат.

Разработка проекта отопительной системы стоит недешево, поэтому многие домашние умельцы проводят вычисления самостоятельно. Согласитесь, идея сокращения расходов на обустройство теплого пола кажется очень заманчивой.

Мы подскажем вам, как создать проект, какие критерии учесть при выборе параметров отопительной системы и распишем пошаговую методику расчета. Для наглядности мы подготовили пример вычисления теплого пола.

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.

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%.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Дополнительная информация по расчету труб теплого пола приведена в этой статье.

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.

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.

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.

Выводы и полезное видео по теме

О расчете и монтаже теплого гидравлического пола этот видеоматериал:

В видео предоставлены практичные рекомендации по укладке пола. Информация поможет избежать ошибок, которые обычно допускают любители:

Расчет делает возможным спроектировать систему «теплый пол» с оптимальными эксплуатационными показателями. Допустимо смонтировать отопление, пользуясь паспортными данными и рекомендациями.

Оно будет работать, но профессионалы советуют все таки потратить время на расчет, чтобы в итоге система расходовала меньше энергии.

Имеете опыт в проведении расчета теплого пола и подготовки проекта отопительного контура? Или остались вопросы по теме? Пожалуйста, делитесь своим мнением и оставляйте комментарии.

sovet-ingenera.com

Расчет тепла теплого пола для оптимизации работы системы отопления

[ αл×(tпола − tок) + αк×(tпола − tвоздуха) ]× S, (Вт), где

αл и αк — лучистый и конвективный потоки энергии, Вт/м²;

tпола — температура напольного покрытия, °C;

tок — температура стен и потолка, °C;

tвоздуха — температура в помещении, °C;

S — полезная площадь контура, м².

Схема 1. Расчет теплого водяного пола

Пояснение к схемам 1 и 2 расчета теплого пола:

  • 1 — плита перекрытия;
  • 2 — утеплитель (пенополистирол);
  • 3 — стяжка (готовая сухая смесь или цементно-песчаный раствор);
  • 4 — труба;
  • 5 — компенсационная самоклеющаяся лента;
  • 6 — арматурный каркас или сетка (крепление);
  • 7 — подложка пол ламинат или слой клея под плитку;
  • 8 — чистовое напольное покрытие;
  • 9 — гидроизоляция;
  • 10 — стена.
  • а — шаг трубы (0,15 ÷0,3 м);
  • b — отступ от несущей стены (0,3 м);
  • с — толщина утеплителя (0,02÷0,1 м);
  • f — толщина арматурной сетки (0,04 ÷ 0,1м);
  • d — общая толщина стяжки (0,03 ÷0,07 м);
  • r, Dy — толщина стенки и внутренний диаметр трубы;
  • g — толщина стяжки над трубой (0,3 м);
  • k — толщина подложки или слоя плиточного клея (0, 005 ÷0,01 м);
  • h — толщина напольного покрытия (0,015 ÷ 0,025 м).

Схема 2. Устройство стяжки в системе водяного теплого пола

Расчет отопления теплых полов определяет теплопотребление жилого дома согласно нормативным документам о тепловой защите зданий и строительной теплотехнике:

Q = (αл + αк) × S ×(tпола − tвоздуха), (Вт);

tпола = Q/[(αл + αк) × S] + tвоздуха, (°C);

при S = 1м², tпола = Q/(αл + αк) + tвоздуха, (°C).

При нагреве температуры помещения на 1 градус, тепло от поверхности пола передается воздуху:

∆t = tпола − tвоздуха =1°C;

Q =(αл + αк) × S×∆t = (4,9 + 6,1) × 1× 1 = 11 (Вт).

Обустройство стяжки для водяного теплого пола

Идеальные условия, при которых теплоотдача водяного контура на одном квадратном метре теплого пола, для нагрева воздуха в комнате на 1°C составляет 11 Вт/м². Чем выше температура в помещении, тем быстрее прогреется комната и меньше расход энергии теплоносителя. Система теплых полов предпочтительна для того, чтобы отапливать жилые утепленные дома, с постоянным проживанием. Среднее допустимое значение теплопотерь 65 Вт/м².

Для расчета теплоотдачи теплого пола существуют специальные программы, которые можно найти на ресурсах в сети. Для прояснения вопроса предлагаем ознакомится с видео «Расчет теплоотдачи теплого пола».

Температура теплоносителя

Температура теплоносителя в контуре зависит от тепловой нагрузки, шага укладки, диаметра труб, толщины стяжки и материала напольного покрытия. Минимальные температурные значения в контуре принимают для паркетной доски и мелкоштучных изделий из дерева. Кафельная, метлахская, керамическая плитка, керамогранит, мрамор выдерживают максимально разрешенную температуру теплоносителя (55°C). Низконапорные схемы отопления, которые применяют на практике, имеют рабочий диапазон — 45/35°C.

Санитарные нормы определяют комфортный (26°C) и допустимый предел температур для ступни человека:

  • 28°C в жилых комнатах для постоянного пребывания;
  • 35°C по периметру несущих стен жилого дома;
  • 33°C для кухонных помещений, ванн и санитарных комнат.

Согласно санитарным нормам температура теплоносителя в ванной комнате должна быть 33 градуса

Основания теплого пола

Тип перекрытия влияет на материалы и выбор толщины слоев над и под трубой. Основа для теплых полов — цементные стяжки и настильные системы из полистирола или деревянных межтрубных досок. Алюминиевый профиль в реечных модулях служит как изоляция дерева от прямого контакта с нагревательным элементом и для крепежа труб.

Статья по теме:

Водяной тёплый пол своими руками, видео и описание процесса. Описание процесса монтажа водяного теплого пола. Его достоинства и недостатки в отличии от других видов напольных отопительных систем. Выбор материалов. Видео-уроки.

Разводку труб контура на бетонных плитах перекрытия устраивают в теле бетонной стяжки. Объем материала и монтажные расчеты теплых полов определяют после предварительной разметки поверхности (гидравлическим или лазерным уровнем). План раскладки выполняют на бумаге (масштаб 1:50). От точности, с которой проводится вычисление, зависит расход материала и скорость выполнения работ.

В настильном варианте монтажа теплого пола в модульных плитах предусмотрены пазы для прокладки труб водяного пола

Очищенную и обработанную полимерной грунтовкой поверхность, заблаговременно выравнивают, по грунтам и первым этажам делают гидроизоляцию. Оклеивают стены по периметру демпферной лентой на высоту, которая уйдет под стяжку (с небольшим запасом). Теплоизоляционный материал с фольгированным основанием экранирует удельный тепловой поток вверх в заданном направлении. Теплопотеря через фольгу не превышает 5%.

Арматуру укладывают поверх утеплителя, каркас придает жесткость стяжке и позволяет достигнуть правильной фиксации шага. Трубный контур выкладывают, крепят, испытывают контур под давлением и заливают раствором стяжки.

Теплый водяной пол смонтирован с использованием специальных матов

Облегченные модульные системы применяют для деревянных конструкций (черновой пол или лаги), которые не обладают способностью к высоким статическим нагрузкам.

Расчеты труб для водяного теплого пола (длина, диаметр, шаг и способы укладки и трубы)

Ограниченная длина низконапорного отопительного контура связана эффектом «замкнутой петли», при котором потеря давления превышает 20 кПа (0,2 бара). Увеличение мощности насоса, в данном случае не выход — сопротивление будет возрастать пропорционально увеличению давления.

Теплые водяные полы лучше обустраивать в помещениях, где проживают постоянно, а не пользуются время от времени

Расчетная длина труб для теплого пола определяется по формуле:

L = (S/a×1,1) + 2c, (м), где

L — длина контура, м;

S — площадь, контура, м²;

a — шаг укладки, м;

1,1 — увеличение размера шага на изгиб (запас);

2c — длина подводящих труб от коллектора до контура, м.

Важно! Полезная площадь помещения учитывает площадь контура с добавлением половины шага трубы.

Обогревательный контур прокладывают, отступив 0,3 м от стен. Учитывают открытую площадь пола, которая передает равномерный поток излучения. Специалисты не рекомендуют монтировать отопительный контур в местах расстановки мебели. Длительная статическая нагрузка может стать причиной деформации труб.

При большой площади помещения отопительный контур разбивают на сектора. Основные правила зонирования — соотношение длин сторон 1/2, обогрев площади одного сектора не более 30 м² и соблюдение одинаковых длины и диаметра для цепей одного коллектора.

Температура теплоносителя в контуре теплого пола зависит от тепловой нагрузки, шага укладки, диаметра труб, толщины стяжки и материала напольного покрытия

Таблица 2. Соотношение длин и диаметров труб контура:

Диаметр, ммМатериал трубыРекомендованная длина контура, м
16металлопластик80 ÷ 100
18сшитый полиэтилен80 ÷ 120
20металлопластик120 ÷ 150

Диаметр и шаг трубной раскладки зависит от тепловой нагрузки, назначения, размера и геометрии комнаты. Зона распространения тепла пропорциональна радиусу трубы. Труба обогревает участок пола в каждую сторону от центра трубы. Сбалансированный шаг труб: Dy 16 мм — 0,16 м; 20 мм — 0,2 м; 26 мм — 0,26 м; 32 мм — 0,32 м.

Конструкция металлопластиковых труб для теплого водяного пола

В паспортных данных изделий указывают максимальную пропускную способность труб, на основании которой вычисляют линейное изменение давления. Оптимальное значение скорости теплоносителя в трубах водяного отопления 0,15 ÷ 1 м/с.

Таблица 3. Зависимость шага от площади и нагрузки сектора:

Диаметр, ммРасстояние по осям (шаг труб), мОптимальная нагрузка, Вт/м²Общая (или разбитая на участки) полезная площадь помещения, м²
160,1580 ÷ 18012
200,2050 ÷ 8016
260,2520
320,30меньше 5024

Варианты укладки труб: простые, угловые или двойные петли (змейки), спирали (улитки). Для узких коридоров и помещений неправильной формы используют укладку змейкой. Большие площади разбивают на сектора. Допускается комбинированная укладка: в краевой зоне труба выкладывается змейкой, в основной части — улиткой.

Варианты укладки труб водяного теплого пола

По периметру, ближе к наружной стене и возле оконных проемов, проходит подача контура. Шаг укладки в краевых зонах может быть меньше расстояний между трубами в центральной части комнаты. Подключение усилений краевой зоны необходимо для повышения мощности теплового потока.

Важно! Загиб труб на 90° в спиральной схеме подключения водяного теплого пола, снижает гидравлическое сопротивление меньше, в сравнении с укладкой петлями (змейкой).

В расчетах труб для водяного теплого пола используют диаметры 16, 20, 26, 32 мм.

Укладка труб водяного теплого пола по спиральной схеме снижает гидравлическое сопротивление

Для систем теплых водяных полов применяют гофрированный, нержавеющий стальной, медный, металлопластиковый, сшитый полиэтиленовый трубопровод. Гофрировать трубу для теплых полов стали относительно недавно для того, чтобы облегчить монтаж конструкции и сократить расход на поворотные увеличения длины.

Полипропиленовый трубопровод обладает большим радиусом изгиба, поэтому в системах теплых полов применяется редко.

Гофрированная труба из нержавеющей стали для обустройства водяного теплого пола

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 материалаТолщина слоя δ, мПлотность γ, кг/м³Коэффициент теплопроводности λ, Вт/(м °∁)
Линолеум утепленный0,00716000,29
Плитка кафельная, метлахская, керамическая0,0151800 ÷ 24001,05
Ламинат0,0088500,1
Паркетная доска0,015 ÷ 0,0256800,15
Утеплитель (урса)0,182000,041
Цементно-песчаная стяжка0,0218000,76
Железобетонная плита0,225001,92

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

Насосное оборудование в расчетах теплого пола

Снижение температуры теплоносителя позволяет достигнуть эффективной работы циркуляционных насосов.

Нагревательный контур теплых полов расположен горизонтальной плоскости и охватывает большую площадь. Сила, которую циркуляционный насос придает потоку, расходуется на преодоление линейных и местных сопротивлений. Расчет насоса для теплых полов зависит от диаметра, шероховатости трубы, фитингов и длины контура.

Схема подключения системы отопления с теплым водяным полом

Основной параметр расчета — производительность насоса в низконапорном контуре:

Н = (П×L + ΣК)/1000, (м), где

Н — напор циркуляционного насоса, м;

П — гидравлическая потеря на погонном метре длины (паспортные данные от производителя), паскаль/метр;

L — максимальная протяженность труб в контуре, м;

K — коэффициент запаса мощности на местные сопротивления.

К = К1 + К2 +К3, где

К1 — сопротивление на переходниках и тройниках, соединениях (1,2);

К2 — сопротивление на запорной арматуре (1,2);

К3 — сопротивление на смесительном узле в системе отопления (1,3).

Напорная характеристика циркуляционного насоса

Степень производительности, которой обладает циркуляционный насос, определяют по формуле:

G= Q/(1,16 ×∆t), (м³/час), где

Q — тепловая нагрузка отопительного контура (Вт);

1,16 — удельная теплоемкость воды (Втч/кгС);

∆t — теплосъем в системе (для низконапорных контуров 5 ÷ 10°С).

Коллекторный шкаф с подключенной системой теплого пола

Таблица 5. Зависимость мощности агрегата от площади отапливаемых помещений (для гидравлического расчета теплого пола):

Площадь пола, м²Производительность циркуляционного насоса для теплого пола, м³/ч
80 ÷ 1201,5
120 ÷ 1602,0
160 ÷ 2002,5
200 ÷ 2403,0
240 ÷ 2804,0

Полезный совет! Мощность агрегата состоит из суммы расходов всех контуров. На случай аномальных холодов необходимо предусмотреть запас производительности насоса 15 ÷ 20%.

Пример схемы разводки теплого водяного пола по секторам

Расчет стоимости теплых полов

Газовый котел и напольный гидравлический контур соединяет коллектор. Равномерный поток теплоносителя обеспечивает автоматическая регулировка, с помощью балансировочных и термостатических вентилей. Обратный клапан предохраняет насосно-смесительный блок.

Таблица 6. Элементы комплектации теплого пола:

Название позицииРазмер и единица измеренияЦена за единицу товара (руб.)
Гидроизоляциярулон (1,5×50 м)от 2000
Демпферная лента25 мот 500
Экранирующая теплоизоляция (пенополистирол)1100×800×38 мм769
Труба16 ÷ 20 мм50 ÷ 80
Бетонная стяжка: цемент

сухие смеси

50 кг 25 кг125 200
Коллекторная группа в сборе2 выхода4600
Насосно-смесительный узел: термостатическая головка балансировочный и термостатический клапаны, циркуляционный насоскомплектот 20000

Общую стоимость теплого пола определяет площадь помещения, комплектация оборудования, качество материала и способ производства работ. Пакетное формирование теплого пола обеспечивает совместимость элементов и эффективный прогрев в диапазонах температурного режима. Заводская комплектация снижает стоимость материалов в 1,5-2 раза.

Элементы комбинированной системы отопления

Хозяин дома может сделать расчет водяных теплых полов, своими руками смонтировать систему, если обладает достаточным запасом знаний в теплотехнике, гидравлике, материаловедении и опытом выполнения сантехнических работ. Масса положительных примеров из жизни вдохновляет. Однако, каждый должен носить «свой портфель», собственный дом — не плацдарм для экспериментов.

remoo.ru

Расчет теплого пола водяного самостоятельно - формулы, инструкция!

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, ммРасход трубы на 1 м2, м п.
10010
1506,7
2005
2504
3003,4

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)

где:

  • 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

где:

  • 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)

pol-spec.ru

Расчет водяного теплого пола самым простым методом

Активные позиции в монтаже основательной системы сегодня занимают водяные теплые полы. В виду своих явных преимуществ, все больше застройщиков обращают внимание на эту систему. Прежде, чем приступить к монтажу, нужно сделать грамотный расчет теплого пола. Этому и будет посвящен данный материал.

Что такое водяной теплый пол?

   Теплый водяной пол – это система труб, спрятанных под стяжкой, по которым циркулирует вода определенной температуры окало +35°С. На сегодняшний день, это самая востребованная технология для отопления частных домов. И это неспроста — благодаря циркулированию воды внутри системы, обогрев получается равномерным и комфортным, в отличие от радиаторных распределителей тепла. Простота конструкции, независимость от сезонного отопления, скачки температуры и давления являются еще одним большим плюсом данной технологии. Отапливается такая система в основном с помощью газового котла. Но без проблем взаимодействует и с другими видами котлов.

   Такая конструкция состоит из полиэтиленовых или металлопластиковых труб. Именно эти материалы достаточно гибкие и хорошо проводят тепло. За регулирование температуры в такой системе отвечают насос, коллектор и смеситель термостатического вида.

Преимущества водяного теплого пола:

  • совместимость со многими видами напольного покрытия – вы можете выбрать любое нужное вам покрытие, не беспокоясь о том, что система отопления повредит его;
  • экономия тепла – система производит обогрев снизу, благодаря этому весь холодный воздух поднимается вверх, что позволяет обогревать помещение без использования прочих источников тепла;
  • сезонные опции – в холодное время года, система выступает в роли отопительной конструкции, а в летнее время способна охлаждать помещение.

Однако, существуют некоторые нюансы, с которыми необходимо ознакомиться перед установкой такой системы:

  • Дороже радиаторной системы. При устройстве дома теплым полом готовьтесь к повышенным тратам, которые не особо себя окупят, но при этом принесут много приятного в плане отопления.
  • Не везде справляется с прогревом. В большинстве случаев теплый пол проходит в качестве основного отопления, но есть помещения, где требуется дополнительный прибор отопления. Для выяснения этого факта и нужно делать расчет теплого пола.
  • Запрет на использование в многоквартирных домах. Но касается он в основном России. В других странах как таковых ограничений нет.

   Исходя из всего этого, можно сделать вывод — данная технология более уместна на территории частного дома, нежели квартиры. Монтаж данной системы желательно доверить мастерам, так как есть вероятность образования протечек, которые проявляются не сразу. Некачественная сборка может доставить массу хлопот и нанести серьезный урон имуществу.

Расчет теплопотерь дома

  Перед расчетом самого теплого пола, нужно сначала рассчитать теплопотери вашего дома. Теплопотери — это количество тепла, которое помещение теряет за единицу времени. Для снижения теплопотерь используются отопительные приборы, к примеру радиаторные обогреватели, отопительные трубы, а также теплый пол. Помимо этого, сократить теплопотери возможно при установке стеклопакетов и изоляции стен различными материалами, которые способны сохранить тепло внутри помещения.

   Расчет теплопотерь — это важный параметр при проектировке жилого помещения. При этом необходимо учитывать:

  • площадь помещения;
  • площадь всех окон;
  • высоту потолка;
  • количество наружных стен;
  • температура с наружной стороны помещения;
  • тип окон;
  • теплоизоляцию стен;
  • тип помещения, находящегося выше.

   В основном теплопотери зависят от разницы в температурах вне помещения и внутри него, а также степени теплоизоляции окон, стен, перегородок. Для более точного расчета теплопотерь можно воспользоваться одним из множества онлайн-калькуляторов. Они довольно просты и понятны в использовании, достаточно ввести необходимые значения и расчет будет произведен автоматически. В таких калькуляторах возможно рассчитать теплопотери через окна, потолки, стены, пол. Это позволит получить более детальную информацию на основе которой следует рассчитывать мощность отопительного оборудования.

Принято считать, что теплый пол справится, если теплопотери не превышают 100 Вт на метр площади. Если данный показатель превышен, скорей всего придется прибегать к установке дополнительного прибора отопления.

Детальный расчет водяного теплого пола

При составлении расчетов, обратите внимание, что максимально оптимальной температурой поверхности пола будет являться значение в 28 градусов. В случае превышения данного значения может появиться дискомфорт. В тех местах, где пол граничит с окнами или дверьми и наружными стенами, температура может быть выше до +35°С, а в ванных комнатах до +33°С.

Обращайте внимание так же на покрытие, которое собираетесь использовать, так как у каждого покрытия есть свое сопротивление теплопередачи. Рекомендованное значение не должно превышать 0,15 М2К/Вт

При расчете теплого пола так же обращайте внимание, что максимальная температура теплоносителя не должна превышать значение в 55 градусов. Оптимальные потери на контуре составляют обычно 10 градусов. То есть если подача у вас составляет 50 градусов, то обратка будет в районе 40 градусов

   Плотность потока тепла на 1 м2 рассчитывается следующим образом:

q=Q/F, где: Q – суммарное значение теплопотерь в помещении, (Вт); F - площадь пола, (м2); q - плотность потока тепла, (Вт/м2).

   Используя полученное значение плотности теплового потока (q), температуру помещения и температуру на поверхности пола, производим расчет необходимой разности температур носителя тепла и шага раскладывания трубы, используя соответствующую таблицу (приложены в примере). Далее, пользуясь формулами G=3,6*Q/4,187*(tz-tp ) и L=F/b рассчитываем необходимый расход воды через систему отопления пола и длину укладываемой трубы, где:

G – количество расходуемой воды, (л/час); tz – входная температура, (°С); tp – выходная температура, (°С); b - шаг раскладывания трубы, (м); F - площадь пола, (м2).

Пример расчета теплого пола

Итак, допустим, путем расчета теплопотерь мы выяснили, что в конкретном помещении они составляют 1200 Вт. Так же нам известно, что мы хотим температуру в помещении 20 градусов. Полезная площадь теплого пола при этом составляет 20 квадратов. На полу будет лежать паркет. Термическое сопротивление паркета составляет 0.1 м2К/Вт.

В целом, задача ясна. Для начала давайте определим плотность теплового потока на один квадрат площади.

Q=1200/20= 60 Вт/м2

По расчетной таблице видно, что желаемую температуру в 20 градусов мы можем получить с шагом укладки 25 см. При этом температура поверхности пола составит 25,3 градуса.

Больше таблиц вы можете найти, как вариант, в книге «Металлополимерные трубы и фитинги» от компании Эгопласт.

Длину трубы определить не составит труда

L=20/0,25=80 метров

Находим расход воды по формуле G=3,6*Q/4,187*(tz-tp ). Температура по таблице у нас равна 50/40.

G=3,6*1200/4,187*(50-40)=103,2 кг/ч=0.0287 л/с=0,0000287 м3/с

Эти данные помогут при выставлении значений на расходомерах распределительного коллектора.

Собственно, выяснили, что для наших условий нужно разложить 80 метров трубы с шагом 25 см. Это как раз идеальная длина контура. Если значение будет превышать 90-100 метров, желательно разделить помещение на два контура.

Можно ли без расчетов?

В целом, расчеты делать не обязательно. Но рекомендуем все же сделать расчеты теплопотерь, 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.

Видео по расчету теплого пола в программе Valtec

eurosantehnik.ru


Смотрите также

X