Особенности расчета труб для теплого пола

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.

Как рассчитать водяной контур

Для начала нужно создать проект обогрева помещения, определить материал покрытия и температуру теплоносителя (около 55 °C). Для контроля распределения температуры устанавливаются два термометра – на входе, и на выходе теплоносителей. Разница в показаниях 5 — 10 °C говорит о правильности работы. Таким образом, температура основной зоны пола при правильно работающей системе обогрева не должна превышать 29 °C. А в санузлах и граничных зонах соответственно 35 и 33 °C.

Укладка труб

Для правильного монтажа труб используют следующие методы укладки: змейка (обычная, угловая или двойная) и улитка. Эффективнее будет комбинирование нескольких методов. К примеру, граничную зону уложить в форме змейки, а центральную — улиткой. Последнее больше подходит для объёмных помещений без геометрических изменений, а для сложных используется змейка.

Укладка труб производится с шагом, рассчитанным в проекте. Шаг укладки для граничных зон 10 см, а для основных может меняться в пределах от 15 до 30 см, но не более 30 см, это обусловлено чувствительностью перепада температур на участке пола.

Далее необходимо учитывать следующий момент, чем меньше шаг укладки, тем больше длина используемых труб. Посчитать, сколько метров трубы уйдет на метр квадратный пола, можно по формуле:

На практике в расчет по площади нужно добавить коэффициент 1,1 – запас длины на повороты, а также стоит прибавить длину участков до коллектора.

Максимальная длина контура

Длине петли прямопропорционально гидравлическое сопротивление и потери давления в контуре, которые обусловлены диаметром магистрали.  Установлено, что при понижении давления на 20 кПа (0,2 бар) от рабочего, приводит к эффекту запертой петли. В результате циркуляция теплоносителя через трубы станет невозможна.

На практике оптимальная длина одной петли будет:

• из трубы диаметром 16 мм получится контур не более 100 м;
• при диаметре 20 мм максимальная длина петли будет до 125 м;

Допустимая минимальная длина контура может быть любой, но стоит помнить, что для упрощения балансировки насоса следует нарезать петли примерно одинаковой протяженности.

Мощность насоса

Немаловажным элементом системы является насос. Для его выбора необходимо рассчитать какой теплосъем с каждого квадратного метра получается в соответствии с проектом, далее нужно это значение умножить на количество квадратных метров в помещении, и получим суммарное значение.

Мощность насоса определяется способностью качать через себя объем теплоносителя за определённое время. Теперь остаётся сравнить суммарное  значение с мощностью устанавливаемого насоса.

Особенности конструкций

Теплый водяной пол набирает всё большую популярность. Он потеснил на рынке даже массивные батареи ввиду простой установки и широкого выбора изделий. Также в отличие от радиаторов стало возможным регулирование циркуляции воды в металлическом русле с помощью расходомеров.

Конструкция способна сочетаться с обыкновенными радиаторами отопления. При этом её действие ориентировано на равномерный обогрев воздуха в помещении. Радиатор не способен быстро отопить помещение, так как в большинстве случаев ограничен маленьким пространством из-за настенной установки. В это же время система теплых труб проходит под полом помещения, тем самым предотвращая сквозняки и утечки тепла.

Основой конструкции служит бетонная стяжка, которая под действием высокой влажности быстро разрушается. Чтобы избежать неприятных последствий после протечки, необходимо разместить на цементе листовой пенопласт или пенополистирол. Однако если сразу уложить трубы, то пористые материалы запросто будут впитывать тепло. Для изоляции слой пенопласта рекомендуется выстелить фольгой.

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.

Назначение и расчет тепла теплого пола

Низконапорный нагревательный контур способен оптимизировать радиаторное отопление или обеспечить равноценный обогрев дома и снизить энергозатраты.

Нагревательный элемент и теплоноситель являются конструктивными особенностями, по которым различают водяной и электрический теплые полы. Рассчитать мощность электрического теплого пола можно с помощью онлайн-калькуляторов, которые размещаются на профильных сервисах в интернете. В этой статье мы более подробно рассмотрим назначение и расчет мощности водяных теплых полов.

Рекомендованная удельная мощность водяного теплого пола на единицу площади:

Конструктивные особенности жилого дома	Мощность теплого пола, Вт/м² (мин/макс)
Дополнительное (комфортное) отопление
Год постройки здания — до 1996, климатический регион — европейская часть России	80/120
Год постройки здания — после 1996 (улучшенное наружное утепление, теплоизоляция подвала и кровли, стеклопакет), климатический регион — европейская часть России	50/80
В помещениях с деревянными полами (черновой пол и чистовой настил)	80/80
Лоджии (балконы), в которых предусмотрено двойное остекление и утепление	140/180
Основной обогрев дома
Кухни, жилые комнаты первого и второго этажа (не менее 3/4 отапливаемой площади)	150/∞

Теплоотдача системы отопления с использованием радиаторов и теплого пола.

Тепло Q (Вт), которое вырабатывает 1 квадратный метр низконапорного водяного контура, составляет суммарный поток лучистой (≈ 4,9 Вт/м²) и конвективной (≈ 6,1 Вт/м²) энергии:

Q =

α_л×(t_пола − t_ок) + α_к×(t_пола − t_{воздуха}) ]× S, (Вт), где

α_л и α_к — лучистый и конвективный потоки энергии, Вт/м²;

t_пола — температура напольного покрытия, °C;

t_ок — температура стен и потолка, °C;

t_{воздуха} — 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 = (α_л + α_к) × S ×(t_пола − t_{воздуха}), (Вт);

t_пола = Q/[(α_л + α_к) × S] + t_{воздуха}, (°C);

при S = 1м², t_пола = Q/(α_л + α_к) + t_{воздуха}, (°C).

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

∆t = t_пола − t_{воздуха} =1°C;

Q =(α_л + α_к) × 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».

Способы укладки труб для теплого пола

При монтаже системы теплого пола существуют несколько способов размещения труб на полу:

• Спираль.
• Зигзаг.
• Сочетание обоих способов.

При спиралевидном расположении изделий происходит равномерное распределение тепловой энергии по поверхности за счет того, что рядом с остывшей трубой проходит элемент с большей температурой.

Расположение изделий зигзагом дает неравномерное распределение тепла, которое тоже используется в различных помещениях. Комбинированный способ позволяет полностью обеспечить потребности в тепле.

Все способы хороши и с успехом применяются при создании теплых полов. Однако для достижения необходимой температуры следует учитывать и давление воды, которое создает насос.

Другие виды труб для теплого пола

Для создания наибольшей эффективности работы системы отопления широко используется гофрированная труба для теплого пола. Это изделие, благодаря большей площади, способно отдавать тепловую энергию с большим коэффициентом полезного действия.

Гофрированная труба может надеваться на обычное изделие из пластика, при этом создается дополнительная защита.

Существуют трубы из нержавеющей стали, который имеют гофрированный вид – они напоминают  гибкий шланг от душа. Их теплопроводность намного выше изделий из полипропилена или металлопластика, а устойчивость к механическому давлению значительно превосходит все изделия. Однако цена данных изделий, конечно же, выше.

Медная труба для теплого пола является самым лучшим и эффективным изделием. Всем известно, что медь обладает прекрасными теплопроводными характеристиками, поэтому нагрев пола происходит при меньших затратах тепловой энергии. Данные изделия весьма прочны и надежны, в них отсутствует коррозия и не образовывается известковый налет. Большая цена медных труб является основным их недостатком. Поэтому она используется значительно реже пластиковых изделий.

Труба для теплого водяного пола должна соответствовать следующим характеристикам:

• высокая прочность и надежность, так как эксплуатация проходит под твердой стяжкой;
• отсутствие коррозии и образования налета на внутренних стенках;
• высокая степень теплопроводности;
• пластичность, которая позволяет делать изгибы при укладке в пол;
• долгий срок эксплуатации.

Если выбрать изделие, которое полностью отвечает вышеперечисленным требованиям, то система теплого пола будет работать эффективно и долгие годы.

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.

Выясняем потребную тепловую мощность

Для расчета всех параметров будущего теплого пола – водяного или электрического – надо определить, сколько Ватт теплоты подать на обогрев конкретного помещения. Предлагаем посчитать требуемую мощность отопления простейшим способом – по площади либо объему комнаты.

В качестве примера используем планировку небольшого одноэтажного дома 100 м² (по наружному обмеру), показанную на чертеже. Заметьте, угловые комнаты со световыми проемами и внешними стенами потеряют гораздо больше тепла зимой, нежели внутренние – коридор, санузел и прихожая. Нюанс учтен в предлагаемой методике:

1. Путем обмеров и перемножения длин выясните квадратуру каждого помещения.
2. Площади комнат с одной наружной стенкой и световым проемом умножьте на 0.1 кВт. К данной категории относятся и центральные помещения (в примере – прихожая, ванна и коридор).
3. На обогрев комнат, расположенных в углах здания, потребуется выделить больше тепловой энергии. Квадратуру помещения с двумя внешними стенами и окном следует помножить на 0.12 кВт (кухня и детская).
4. Если в угловой комнате присутствует 2 и более оконных проема, площадь умножается на 0.13 кВт (гостиная и спальня на планировке).

Результаты вычислений – это требуемая теплоотдача отопительных контуров либо радиаторов в киловаттах отдельно по каждому помещению. С полученными цифрами можно переходить к следующему этапу расчета.

Вышеописанная методика не годится для комнат с потолками 3 и более метров. В подобных случаях потребное количество теплоты считается по объему помещений, умножаемому на 35, 40 или 45 Вт в зависимости от расположения внутри здания. Подробно расчет нагрузки на систему отопления изложен в отдельной статье.

Определение теплоотдачи отопления по объему комнат с потолками 3 м и выше

Расчёт теплопотерь

От этого будет зависеть, сколько тепла потребуется помещению для поддержания в нём комфортной температуры и какой мощности должен быть пол, а также котёл с насосом.

Теплопотери

Расчёт очень сложный, так как на теплопотери влияют следующие причины:

• время года и температура на улице;
• вид помещения;
• количество и размер окон;
• напольное покрытие;
• качество утепления ограждающих конструкций: стен, пола, потолка;
• отапливаемое или холодное помещение находится снизу или сверху;
• наличие других источников тепла, например, оргтехники или осветительных приборов.

Для удобства расчёта можно взять усреднённые величины. В хорошо утеплённых домах со стеклопакетами этот показатель составляет примерно 40 Вт/м2, сравнительно тёплые постройки с небольшой теплоизоляцией теряют 70-80 Вт/м2, в старых домах количество теплопотерь увеличивается до 100 Вт/м2 и выше, а новые коттеджи с неутеплёнными стенами и панорамными окнами могут терять до 300 Вт/м2.

Примерно прикинув, на какую цифру ориентироваться, можно приступать к вычислениям, как же восполнить такие потери тепла.

Проведение вычислений на основании формулы

Расчет длины трубы для теплого пола выполняют, пользуясь формулой:

L = S/N*1,1 + P

где:

L – протяженность трубопровода;

N – расстояние между витками труб в месте поворотов;

1,1 — коэффициент теплопотерь, который является стандартным параметром для всех видов труб и схем укладки;

Р – расстояние между началом пола и отопительным прибором плюс протяженность обратного пути в метрах, его измеряют при помощи рулетки.

Чтобы определить площадь помещения (S), ее длину умножают на ширину. Потом необходимо узнать квадратуру поверхности, на которой запроектирован монтаж системы обогрева.

Для этого, перед тем, как рассчитать трубу для теплого пола:

1. От величины площади комнаты вычитают площадь, которую занимает крупная по габаритам мебель. Определяют ее на основании параметров предметов обстановки, перемножив их длину и ширину.
2. Также нужно уменьшить величину поверхности на площадь промежутка, который требуется для прокладки демпферной ленты, а это отступление от стен комнаты, равное 20-30 сантиметров.

Для определения N – шага монтажа трубопровода, от которого зависит равномерность прогрева напольного покрытия, пользуются определенными правилами:

1. Промежуток между соседними витками, составляющими систему обогрева, может составлять минимум 10 сантиметров, а максимум –30 сантиметров;
2. Подбирать шаг нужно в зависимости от материала изготовления трубной продукции (подробнее: “Какое расстояние между трубами теплого пола нужно делать – советы по монтажу”). При этом для труб, характеризующихся меньшей степенью теплоотдачи, расстояние нужно сократить.
3. Прокладку системы можно выполнять как с разной величиной шага, так и с одинаковым расстоянием между трубами. Профессионалы рекомендуют данный параметр уменьшать в зоне расположения дверей, окон и внешних стен.