Расчет теплого водяного пола

Конкретный пример расчета отопительной ветки

Предположим, что требуется определить параметры теплового контура для дома площадью 60 квадратных метров.

Для расчета понадобятся следующие данные и характеристики:

• габариты помещения: высота – 2,7 м, длина и ширина – 10 и 6 м соответственно;
• в доме 5 металлопластиковых окна по 2 кв. м;
• внешние стены – газобетон, толщина – 50 см, Кт=0,20 Вт/мК;
• дополнительное утепление стен – пеноплистирол 5 см, Кт=0,041 Вт/мК;
• материал потолочного перекрытия – ж/б плита, толщина – 20 см, Кт=1,69 Вт/мК;
• утепление чердака – плиты пенополистирола толщиной 5 см;
• габариты входной двери – 0,9*2,05 м, теплоизоляция – пенополиуретан, слой – 10 см, Кт=0,035 Вт/мК.

Далее рассмотрим пошаговый пример выполнения расчета.

Шаг 1 — расчет теплопотерь через конструктивные элементы

Термическое сопротивление стеновых материалов:

• газобетон: R1=0,5/0,20=2,5 кв.м*К/Вт;
• пенополистирол: R2=0.05/0.041=1.22 кв.м*К/Вт.

Термосопротивление стены в целом составляет: 2,5+1,22=3,57 кв. м*К/Вт. Среднюю температуру в доме принимаем за +23 °C, минимальную на улице 25 °C со знаком минус. Разница показателей – 48 °C.

Вычисление общей площади стены: S1=2,7*10*2+2,7*6*2=86,4 кв. м. От полученного показателя необходимо отнять величину окон и двери: S2=86,4-10-1,85=74,55 кв. м.

Подставляя полученные показатели в формулу, получим стеновые теплопотери: Qc=74,55/3,57*48=1002 Вт

По аналогии рассчитываются тепловые издержки через окна, дверь и потолок. Для оценки энергетических потерь через чердак учитывают теплопроводность материала перекрытия и утеплителя

Итоговое термическое сопротивление потолка равно: 0,2/1,69+0,05/0,041=0,118+1,22=1,338 кв. м*К/Вт. Теплопотери составят: Qп=60/1,338*48=2152 Вт.

Rо=0,56*0,1+0,5*0,9=0,56 кв.м*К/Вт. Здесь 0,1 и 0,9 – доля каждого материала в оконной конструкции.

Теплопотери окна: Qо=10/0,56*48=857 Вт.

С учетом теплоизоляции двери ее тепловое сопротивление составит: Rд=0,1/0,035=2,86 кв. м*К/Вт. Qд=(0,9*2,05)/2,86*48=31 Вт.

Итого теплопотери через ограждающие элементы равны: 1002+2152+857+31=4042 Вт. Результат надо увеличить на 10%: 4042*1,1=4446 Вт.

Шаг 2 — тепло на обогрев + общие теплопотери

Сначала вычислим расход тепла на обогрев поступающего воздуха. Объем помещения: 2,7*10*6=162 куб. м. Соответственно вентиляционные теплопотери составят: (162*1/3600)*1005*1,19*48=2583 Вт.

По данным параметрам помещения, суммарные тепловые издержки составят: Q=4446+2583=7029 Вт.

Шаг 3 — необходимая мощность теплового контура

Рассчитываем оптимальную мощность контура, необходимую для возмещения теплопотерь: N=1.2*7029=8435 Вт.

Далее: q=N/S=8435/60=141 Вт/кв.м.

Исходя из требуемой производительности системы отопления и активной площади помещения, можно определить плотность потока тепла на 1 кв. м

Шаг 4 — определение шага укладки и длины контура

Полученное значение сравниваем с графиком зависимости. Если температура теплоносителя в системе составляет 40 °C, то подойдет контур с параметрами: шаг – 100 мм, диаметр – 20 мм.

Если в магистрали циркулирует вода, разогретая до 50 °C, то интервал между ветками можно увеличить до 15 см и использовать трубу сечением 16 мм.

Считаем длину контура: L=60/0,15*1,1=440 м.

Отдельно необходимо учесть расстояние от коллекторов до тепловой системы.

Способы подключения системы теплого пола

Подключить своими руками водяной пол следует по цепи соединения «трубы-коллектор-котел». Наиболее распространенные варианты это:

• Системы с использованием коллектора.
• Подключение с использованием трехходовых смесителей;
• Подключение с помощью циркуляционного насоса.

При подключении с использованием коллектора система монтируется так, чтобы к коллекторному шкафу свободно подводились обратные и подающие трубы. Далее к трубам подсоединяются баковые коллекторные выходы, обеспечивающие подачу и обратный ход теплоносителя. Конструкция снабжается запорными вентилями, с установленными в них термометрами для наблюдения за температурным режимом.

Крепеж труб, вентилей и прочих элементов выполняется с помощью компрессорных фитингов. Кроме того, крепеж коллекторов к контуру водяного пола можно делать с помощью специальных соединений – латунной гайки, зажимного кольца или втулки опоры. На последнем этапе коллектор соединяется с трубами-теплоносителями.

Если монтировать и подключать систему с трехходовым смесителем, то устанавливать его следует на выходе обратного контура. Смонтировать такую систему можно своими руками, подсоединив напрямую трехходовой смеситель с помощью труб к котлу.

Коллектор нужно дополнить разветвителем, на верхней стороне которого устанавливается воздухоотводчик. Этот элемент обеспечит вывод пузырьков воздуха из закрытой системы. Крепеж всех компонентов цепи можно выполнить с помощью фитингов или зажимных колец.

Какие данные нужны для расчета?

Традиционный расчет контура выполняется для труб с диаметром 16мм, но схема для любого размера трубы остается той же: считаются по длине петли, по которым будет двигаться носитель тепла.

Собираются исходные данные:

• Желаемая температура над полом:
• Схема укладки контура;
• Расстояние между элементами трубопровода;
• Максимальная длина используемой трубы;
• Число используемых контуров с разной длиной;
• Возможность присоединения петель к одному насосу и коллектору, число такие соединений.

Расстояние между трубами в контуре

По периметру помещения контур с греющими элементами укладывается с шагом 0,1 м. В остальном пространстве принято считать шаг от 0,15 до 0,25м. Если превысить максимальный показатель, то при ходьбе владельца по напольному покрытию будет ощущаться сильная разница температур, что крайне неприятно.

Допустимая длина контура

Показатель зависит от параметров давления в петле и сопротивления гидравлики – их определяет количество теплоносителя, проходящего через определенный диаметр трубы за единицу времени.

Когда обустраивается тёплый пол, циркуляция воды в одной из петель нарушается, и восстановить ее не удается даже циркуляционным насосом. Теплоноситель оказывается запертым в контуре, остывает, снижает давление до 0,2 бар.

Специалисты рекомендуют следующие размеры в контуре:

1. Петля из металлопластика в 16 мм диаметром может быть до 100 метров. Оптимальным значением считается 80 м;
2. Трубы из полиэтилена диаметров в 18 мм могут образовывать петли до 120м (лучше 80…100м);
3. Труба из металлопластика в 20мм диаметром допускает петли в 125 метров. Чем меньше будет в этом случае длина, тем надежнее и стабильнее прогнозируется работа системы.

Как рассчитать контуры с разной длиной?

Иногда теплый пол делается с несколькими контурами. В идеале они должны быть равны по длине, тогда балансировать систему не придется. На практике подобная схема практически неосуществима даже опытными специалистами.

Для расчета трубопровода в разных комнатах учитывается разница в длине каждого из контуров до 40%. Рекомендуется варьировать диаметры труб и менять шаг их укладки, что позволит компенсировать длины петель.

Возможность подсоединения к одному насосу и коллектору

Число подключаемых к коллектору и насосу петель можно узнать по мощности оборудования, трубам (диаметры и материал изготовления), числу контуров, метражу комнаты, а также материалу, из которого сделаны все конструкции ограждающего типа.

Самостоятельно с такими вычислениями справиться сложно, поэтому на этом этапе стоит привлечь профессионалов, у которых достаточно опыта и знаний в расчетах проектов теплых полов.

Как посчитать петлю?

После сбора исходных данных и определения оптимального варианта теплых полов, приступают к вычислению максимальной длины контура водяного теплого пола:

Подобные расчеты позволяют создать системы нагрева полов с достаточной мощностью для регулирования и поддержания заданной владельцем температуры в жилой комнате. Считая длину труб в нескольких контурах для большого дома, предполагая их соединение с одним коллектором, стоит обратиться к проектировщикам с опытом выполнения подобных работ.

Какая температура должна быть в комнатах частного дома?

Расчет длины трубопровода в теплых полах важен для скорости нагрева и достаточного выделения тепла. Внутри помещения должна поддерживаться стабильная температура, для чего теплоноситель прогревается до 60 градусов тепла. Если это значение будет превышено, то материалы коммуникаций могут пострадать.

Значения теплового комфорта для жилых помещений частного дома должны быть примерно следующие:

• В комнатах нужно поддерживать от 27 градусов до 29 градусов тепла;
• Коридор или прихожая (все проходные места) – 35 градусов тепла;
• Ванные и места с высокой влажностью – до 33 градусов тепла.

Монтаж теплого пола

Этапы укладки требуют соблюдения определенных требований. Если условия соблюдены не будут, то вероятность нарушений в работе теплого напольного покрытия многократно возрастает.

Подготовка

Еще на этапе подготовительных работ важно привести помещение в полную готовность к укладке пола. Это подразумевает оконченную черновую отделку, установку дверей и окон, подключение коммуникаций, а также подготовку разметки пола

Изоляция

Укладка гидроизоляции просто обязательна, она обеспечивает защиту от разрушительного воздействия влаги. Чаще всего в качестве изоляционного материала используется полиэтилен толщиной не менее 0,2 мм. Кроме укладки на пол полиэтиленом накрываются стыки пола и стен. Чтобы избежать возникновения теплового моста, используется демпферная лента.

Плиты теплоизоляции

Выбор необходимого типа плит и способа их укладки – это гарантия качественной и длительной работы системы отопления. Плиты укладываются без единого промежутка по всему периметру комнаты, что обеспечит полноценный прогрев помещения и прочность пола. При укладке крайне не рекомендуется наступать на конструкции, чтобы исключить риск разрушения целостности элементов.

Отопительный контур

От правильной укладки труб зависит уровень теплоотдачи. Стоит тщательно выбирать технологии прокладки, диаметр труб и шаг укладки.

Завершение работ

После того, как основные этапы проведены, следует подключить контур к коллектору, а затем начать опрессовку труб. Происходит это так: в контур поступает теплоноситель, а воздух удаляется через краны слива. Температура прогрева поднимается от 25 градусов постепенно. После проводятся работы по монтажу стяжки пола, а запуск системы производится через месяц после окончания работ.

Монтаж системы теплого пола достаточно трудоемок, но в эксплуатации эта система обладает массой преимуществ. Поэтому затраченное время и силы, а также средства с лихвой окупятся экономичностью использования, удобством эксплуатации.

Как правильно рассчитать теплый водяной пол в доме

1. Климатические характеристики места, где стоит ваш дом (по соответствующим таблицам).
2. План помещения (можно эскиз).
3. Перечень и толщина материалов, используемых в ограждающих конструкциях (стены, перекрытие и т.п.).
4. Тип остекления в помещении, где будут проводиться работы, так как это основной источник теплопотерь.
5. Какую температуру в помещении вы планируете обеспечить.
6. Тип напольного покрытия.
7. Теплоизоляция полов (материал и толщина), а также бетонной стяжки.
8. Стационарно расположенная мебель (газовая плита, шкаф-купе и т.п.).

В зависимости от назначения вашего помещения необходимо ориентироваться на максимально допустимую температуру, определённую СНиП:

• Рабочие комнаты – 21 – 27 град;
• Жилые – 29 град;
• Коридор – 30 град;
• Ванная комната – 33 град.

Требования к температуре теплоносителя

Температура поступающего в тёплые полы теплоносителя 40 – 55 град. (max 60). Перепад между подачей и обраткой не должен выходить за диапазон 5 – 15 градусов.

Объясняется это тем, что при значении менее 5 град. расход теплоносителя значительно увеличивается, приводя к существенным потерям напора. А при значениях выше 15 град. получаем чувствительный перепад температур на поверхности полов.

Выбор отопительных труб и расчет их длины

Расчёт труб для водяного пола в одной петле (контуре) проводится с учётом их выбранного диаметра и составляет при диаметрах:

• 16 мм – до 90 м;
• 17 мм – до 100 м;
• 20 мм – до 120 м.

Разброс по длине определяется разными показателями тепловой нагрузки и гидравлического сопротивления. Расчёт монтажа водяных тёплых полов показывает, что в небольших помещениях обогрев выполняется одним уложенным контуром. В больших – двумя и более (чтобы не превысить максимально разрешённую длин труб).

В последнем случае необходимо стремиться к тому, чтобы длина всех укладываемых контуров была примерно одинаковой. (Под длиной понимается вся труба, считая от коллектора), с максимальным разбросом до 10 м.

Задаваемый шаг раскладки

Расчёт тёплого водяного пола своими руками предусматривает выбор величины шага, который определяется тепловой нагрузкой, длиной контура и ещё целым рядом параметров.

• Если речь идёт о краевых зонах, то шаг принимается равным 10 – 15 см. При этом стандартом определено, что к указанной зоне относится до 6 рядов;
• Санузел (все варианты) – шаг 150 мм;
• Зоны, относящиеся к центральным – 20 – 30 см.

Подбор диаметра

Расчёт трубы для тёплого водяного пола начинается с выбора диаметра. Оптимальным диаметром для помещений жилых, площадь которых составляет более 50 кв. м является 16 мм. В частном доме это обеспечивает наиболее приемлемое соотношение трёх базовых показателей: цена / простота монтажа / объём потребного теплоносителя.

Достаточно часто применяют 18 мм трубы. Но существенной разницы в качестве работы обустроенной системы это не даёт, а расходы на приобретение материалов возрастают многократно.

Расчёт тёплого водяного пола свидетельствует о том, что трубы в 20 мм принимают гораздо больше теплоносителя, что автоматически требует использования более мощного источника его прогрева. А согнуть такую трубу с шагом даже в 150 мм практически невозможно. Увеличение шага снижает количество тепла на единицу площади.

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 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 х L. Символ L— это длина комнаты в м.

Как рассчитать мощность водяного теплого пола

Теплоотдача водяных полов напрямую зависит от протяжённости магистрали.

 Для расчёта мощности системы потребуется знать:

• площадь и конфигурацию помещения;
• расход теплоносителя;
• теплопотери;
• укладочный шаг.

Составление плана

Любой подсчёт нужно начинать с составления плана помещения. Удобнее делать это на миллиметровой бумаге, но можно и на тетрадных листках в клетку. На чертеже отображаются все окна и двери помещения, с указанием их размеров.

Сразу замеряется высота комнаты, и прописываются показатели полезного объёма. На плане отмечаются участки, где будет стоять мебель. Затем нужно отобразить схему размещения труб.

Определение площади

При расчёте мощности водяного пола нужно помнить, что площадь, находящаяся под стационарной мебелью и техникой не учитывается.

Рассчитывается площадь комнаты по стандартной формуле (площадь квадрата, прямоугольника и т.д.), и от результата отнимаются участки, где будет стоять мебель.

Расчёт теплопотерь

Теплопотери — тепло в количественном обозначении, которое теряется помещением за единицу времени. Чтобы снизить теплопотери, используются отопительные приборы, а так же делается хорошая теплоизоляция.

При расчёте тепловых потерь учитывается:

• площадь комнаты;
• размер окон и дверей;
• высота потолка;
• число наружных стен;
• температура за окном;
• теплоизоляция стен;
• тип комнаты, которая находится выше.

Чтобы произвести подсчёт теплопотерь можно воспользоваться онлайн-калькулятором.

Расход теплоносителя

Для расчёта расхода воды потребуется знать — какое количество теплоносителя проходит через трубопровод за 1 час. Это нам нужно для того, чтобы грамотно произвести настройку ротаметров, и сделать правильный выбор производительности насоса.

Расход воды рассчитывается по формуле:

• G – расход воды в кг/ч;
• Q – тепловая мощность в Вт;
•  Δt – температурная разница теплоносителя в подающем и обратном контуре, для тёплых полов она равна 10 °С;
• 0.86 — коэффициент теплоёмкости воды.

Шаг укладки и длина контура

Для напольного отопления, в частном жилье, чаще укладываются металлопластиковые или полиэтиленовые профили, имеющие диаметр 16 мм. Есть несколько способов укладки трубопровода — змейка или улитка, при этом укладочный шаг не должен быть слишком маленький.

Длину каждого контура рекомендовано ограничивать 80 метрами. От его размера зависит выбор мощности насоса.

Рассчитать длину контура можно по формуле:

где:

• F — площадь помещения;
• b — укладочный шаг.

Если длина трубопровода получается больше 100 м, то её надо разбить на несколько петель.

Мощность пола

Мощность водяного тёплого пола на 1 м2 небольшая, и составляет всего 40 — 150 Вт. Чтобы система работала эффективно, распределение тепла по поверхности должно быть равномерным, без образования холодных зон. Для увеличения теплоотдачи, рекомендовано уменьшать укладочный шаг труб.

Хватит ли теплого пола для обогрева дома. Лайфхак от Cпроектируй.рф

Watch this video on YouTube

Плотность теплопотока рассчитывается по формуле:

где:

• q — показатель теплопотерь;
• F — площадь.

Производительность котла

Как рассчитать мощность котла для теплых полов — делается это с учётом мощности тёплых полов всего дома. Следует сложить все значения, которые были рассчитаны для каждой комнаты.

К полученному результату нужно добавить 15% – это и будет требуемая производительность котла. Если котёл купить без запаса, то при 100% нагрузке, ресурс агрегата будет расходоваться максимально быстро.

Производительность современных котлов – 24 киловатт, этого хватит для обогрева среднего помещения площадью до 240 м2. Есть электрокотлы, и с встроенным насосом — что является очень удобным.

Циркуляционный насос

Без насоса, гидрополы будут функционировать не эффективно. Как рассчитать мощность насоса для теплых полов? Она зависит от гидравлического сопротивления в магистрали, чем трубопровод длиннее, тем требуется более сильный насос.

 Чтобы определить производительность насоса можно воспользоваться формулой:

где:

• Pн — мощность отопительного устройства в кВт;
• tобр.т — температурный показатель теплоносителя в обратке;
• tпр.т — уровень температуры в подаче.

Рекомендовано выбирать схемы полов, позволяющие регулировать мощность в больших пределах. При включении она должна быть максимальная, за счет этого прогрев полов будет быстрее.

После достижения заданных параметров в системе должно происходить автоматическое понижение температуры обогрева.

Вид напольного покрытия

Финишная отделка влияет на эффективность системы. Оптимальная теплопроводность у кафеля и керамогранита – поверхность быстро нагревается. Хороший показатель КПД водяного контура при использовании ламината и линолеума без теплоизоляционной прослойки. Наименьшая теплопроводность у деревянного покрытия.

Степень теплоотдачи зависит и от материала заливки. Максимально эффективна система при использовании тяжелого бетона с природным заполнителем, например, морской галькой мелкой фракции.

Цементно-песчаный раствор обеспечивает средний уровень теплоотдачи при разогреве теплоносителя до 45 °С . КПД контура существенно падает при устройстве полусухой стяжки

При расчете труб для теплого пола следует учесть установленные нормы температурного режима покрытия:

• 29 °С – жилая комната;
• 33 °С – помещения повышенной влажности;
• 35 °С – проходные зоны и пояса холода – участки вдоль торцевых стен.

Немаловажное значение для определения плотности укладки водяного контура отыграют климатические особенности региона. При расчете теплопотерь надо учитывать минимальную температуру зимой

Как рассчитать необходимое количество труб для водяного отопления

Общая протяженность труб зависит от выбранной схемы укладки – «улиткой» или «змейкой». В первой условная подающая и обратная труба проходят параллельно друг другу и кольцуются в виде спирали. Это обеспечивает равномерный нагрев воздуха. Но такая схема может применяться только для относительно больших комнат, от 15 м².

Схема змейка более универсальная. Одинарной пользуются для укладки в небольших помещениях – ванной комнате, кухне. Двойные и угловые актуальны для жилых комнат. В двойной подающая и обратная труба проходит рядом друг с другом, в угловой магистраль с максимально нагретым теплоносителем находится у наружных стен.

Змейкой

Для точных вычислений метража рекомендуется использовать калькулятор расчета трубы для теплого пола, в котором указывается диаметр магистрали, шаг трубопровода. Но здесь не учитывается возможное изменение шага расстояния между трубами. Выход – разбить комнату на условные сектора с одинаковым значением шага прокладки.

Общий расчет можно сделать по следующей формуле:

S/H*1.1+D*2

где S – площадь команды;

H – шаг прокладки труб;

В – расстояние до коллекторного узла;

1,1 – компенсация длины на изгиб труб, возможный брак.

Для примера можно рассмотреть этапы расчет для жилой комнаты, площадью 20 квадратных метров, в которой планируется укладка трубопровода с шагом 20 см. Расстояние до коллектора составляет 1,5 м.

20/0,2*1,1+1,5*2=112,4 м

Для точного позиционирования труб и минимизации их смещения рекомендуется установка на специальные маты с элементами фиксации. Альтернатива – купить крепеж для трубопроводов. Он отличается в зависимости от материала черного пола – дерево или бетонная стяжка.

Улиткой

Для схемы укладки «улитка» можно использовать ту же формулу. Разницы в расходе материалов не будет. Но для больших помещений удобнее выполнить разбивку по площадям с одинаковым шагом. В этом случае в формуле учитывается расстояние до коллектора только в той части, где магистрали соединяются со входными патрубками. Для остальных зон расчет делает по такой формуле:

S/H*1.1

Также можно упростить вычисления, используя таблицу среднего расхода труб на 1 м² в зависимости от шага прокладки трубопровода.

Дополнительно нужно изучить рекомендации производителя выбранных труб. В них есть правила выбора шага расположения магистралей, оптимального диаметра трубопровода для конкретных условий.

Расчет стоимости

Ориентировочный расчет стоимости водяного теплого пола для дома с активной площадью подогрева 100 м2:

• Упаковка экструдированного пенополистирола Пеноплэкс толщиной 5 см стоит примерно 1150 рублей. Площадь материала в ней 5,04 м2, значит нам понадобится 20 упаковок утеплителя, итого 23000 рублей.
• Армированная сетка 15*15 см, из прутков 5 мм стоит 53 рубля за квадратный метр, значит всего на армирование у нас уйдет 5300 руб.
• Рулон полиэтиленовой гидроизоляции 200 мкм имеет площадь 300 кв. м., и стоит 3800 рублей.
• Цена на метр металлопластиковой трубы – 40 рублей. При укладке с шагом 15 см, расход составит 6,7 погонных метра на квадрат, итого нам потребуется 670 метров трубы стоимостью 26800р. Плюс дополнительный запас на подвод контуров к коллектору.
• Демпферную ленту для экономии сделаем своими руками из вспененного полиэтилена, потребуется около 30 квадратных метров. Цена полиэтиленовой подложки толщиной 8 мм составляет примерно 22 рубля за квадрат, итого 660 р.
• 2 коллектора от Valtec на 7 контуров обойдутся в 3200 р.
• 14 фитингов для подключения труб к коллектору будут стоить 1610 р.
• Готовый смесительный узел с насосом на 7 контуров стоит 14500 р.
• Плюс прибавим сюда дополнительные расходы на крепеж (саморезы, нейлоновые стяжки) +1000 р.
• Итого материалы обойдутся вам в 79870 рублей, без учета покупки котла.

Стоимостной расчет теплых водяных полов показан на фото

Стоимость стяжки для пола вместе с работой из пескобетона толщиной 6 см составляет примерно 480 рублей за метр, итого +48000 руб.

Если вы будете нанимать мастеров, дополнительно нужно учесть стоимость укладки труб, изоляции, сетки и испытания системы. Итоговая стоимость монтажа системы под ключ составит примерно 1500 рублей за квадратный метр.