Расчет водяного теплого пола самым простым методом

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

Таблица теплопотребления различных частей здания


Температура в нижнем помещении


Этот показатель используется для учета теплового потока вниз.

Если рассчитывается водяной теплый пол в двух- или многоэтажном доме, то в расчете используется температура воздуха в расположенной ниже комнате. Например, 22⁰С.

Если теплый пол располагается над подвалом, то используется температура, поддерживаемая в подвале. В случае, если дом не имеет подвала, а пол располагается над грунтом или на грунте, то следует использовать температуру воздуха в самую холодную пятидневку для конкретного города. Например, для Москвы это -26⁰С.

Вверх



Тепловой поток вниз


Это тепло, уходящее в перекрытие и нижнее помещение, т.е. тепловые потери. Тепловой поток вниз должен быть как можно меньше. Добиться этого можно увеличением толщины утеплителя.


Вверх

Минимальная температура поверхности пола


Минимальная температура поверхности пола – температура поверхности пола на равном расстоянии от соседних труб контура. Чем больше шаг укладки трубы, тем больше разница между максимальной и минимальной температурой пола.

Вверх



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 водяного теплого пола 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-t) 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).

Определим температурный режим в помещении


Определить температурный уровень в комнате можно двумя способами — используя стандартные нормативы, или руководствуясь своими предпочтениями.

Температура замеряется в трёх местах — на полу, на высоте 50 см и 150 см. На высоте 150 см должно быть не меньше 18 градусов, максимум следует определять индивидуально. Уровень нагрева поверхности пола не должен превышать 40 градусов. Допустимая температурная разница в разных комнатах — 10 градусов.


Шаг укладки труб теплого пола


Это расстояние между трубами, залитыми в стяжку пола. От шага укладки зависит теплоотдача теплых полов — чем меньше шаг, тем больше удельная теплоотдача, и наоборот.


Оптимальный шаг укладки труб теплого пола лежит в пределах 10-30 см. При меньшем шаге возможна отдача тепла из подачи в обратку. При большем — неравномерный прогрев пола, когда на поверхности пола над трубой ощущается тепло, а между трубами — холод.



Вверх

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.


Скорость теплоносителя


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


Вверх

Температура подачи и обратки


Температура подачи – температура теплоносителя на входе в теплый пол (в подающем коллекторе).

Температура обратки – температура теплоносителя на выходе из контура теплого пола (в обратном коллекторе).


Температура подачи должна быть выше температуры обратки, иначе теплый пол не будет отдавать тепло в помещение. Оптимальным является поддержание разницы температур подачи и обратки в 10⁰С.

Температура подачи должна быть выше желаемой температуры воздуха в помещении.

Вверх



Толщина стяжки над трубами теплого пола


Назначение стяжки над трубами теплых полов — воспринимать нагрузку от людей и предметов в отапливаемом помещении и равномерно распределять тепло от труб по поверхности пола.



Минимально допустимая толщина стяжки над трубой составляет 30 мм при наличии армирования. При меньшей толщине стяжка будет обладать недостаточной прочностью. Также, малая толщина стяжки не обеспечивает равномерный нагрев поверхности пола — возникают полосы горячего пола над трубой и холодного между трубами.


Заливать стяжку толще 100 мм не стоит, т.к. это увеличивает инерционность теплых полов, исключает возможность быстрого регулирования температуры пола. При большой толщине изменение температуры поверхности пола будет происходить спустя несколько часов, а то и суток.


Исходя из этих условий, оптимальная толщина стяжки теплого пола — 60-70 мм над трубой. Добавление в раствор фибры и пластификатора позволяет уменьшить толщину до 30-40 мм.


Вверх

Гидравлический шаг между витками


Змейку предпочтительно делать в помещениях с минимОт величины шага витка зависит равномерность прогревания поверхности. Обычно используют 2 вида укладки трубы: змейкой или улиткой.

Змейку предпочтительно делать в помещениях с минимальными теплопотерями и небольшой площадью. Например, в ванной или коридоре (так как они находятся в частном доме или квартире внутри без контакта с наружной средой). Оптимальный шаг петли для змейки – 15-20 см. При таком виде укладки потери давления составляют примерно 2500 Па.

Петли улитки применяют в просторных комнатах. Такой способ экономит длину контура и дает возможность равномерно обогреть комнату, как посередине, так и ближе к наружным стенам. Шаг петли рекомендуется в пределах 15-30 см. Специалисты утверждают, что идеальное расстояние шага – 15 см. Потери давления в улитке – 1600 Па. Соответственно, такой вариант укладки своими руками выгоднее в плане экономичности мощности системы (можно покрыть меньшую полезную площадь). Вывод: улитка эффективнее, в ней меньше падает давление, соответственно выше КПД.

Общее правило для обеих схем — ближе к стенам шаг нужно уменьшать до 10 см. Соответственно, от середины помещения петли контура постепенно уплотняют. Минимальное расстояние укладки до наружной стены 10-15 см.

Еще один важный момент — нельзя укладывать трубу сверху швов бетонных плит. Нужно так составить схему, чтобы соблюдалось одинаковое расположение петли между стыками плиты по обе стороны. Для монтажа своими руками можно начертить схему предварительно на черновой стяжке мелом.


Перепад давления


По этому параметру подбирается циркуляционный насос. Перепад давления в контуре (между подающим и обратным коллектором) указывает какой напор должен обеспечивать насос. Если насос не обеспечивает требуемый напор, то можно выбрать более мощную модель, или уменьшить длину трубы.

Вверх


Длина подводящей магистрали теплого пола


Это сумма длин труб от подающего коллектора до начала контура теплого пола и от конца контура до обратного коллектора.



При размещении коллектора теплого пола в том же помещении, где и теплые полы, влияние подводящей магистрали незначительно. Если же они находятся в разных помещениях, то длина подводящей магистрали может быть большой и ее гидравлическое сопротивление может составлять половину сопротивления всего контура.


Вверх

Заключение


В приведенной расчетной методике не упоминается об утеплении «пирога» теплого пола со стороны грунта либо перекрытия. Причина проста: теплоизоляция должна присутствовать в любом случае, на земле – 10 см пенопласта или плотной минеральной ваты, по перекрытию – 20 мм экструдированного пенополистирола. Точный расчет материала и толщины утеплителя – обширная тема для отдельной публикации.

Если ход вычислений показался вам чересчур сложным, попробуйте использовать онлайн-средства – калькуляторы, выкладываемые на различных сайтах. Но помните – результаты подсчетов необходимо проверять с помощью специализированных программ либо предложенным графическим способом. Пример работы с программным комплексом от бренда Herz Armaturen представлен на видео.