Расчет теплого пола: пример расчета водяной системы теплых полов

Отопление

На эффективность теплого пола влияет множество факторов. Без их учета, даже если система установлена ​​правильно и для ее строительства использованы новейшие материалы, фактическая тепловая эффективность не будет соответствовать ожиданиям.

По этой причине монтажным работам должен предшествовать грамотный расчет теплых полов, и только тогда можно гарантировать хороший результат.

Разработка проекта системы отопления стоит недешево, поэтому многие домашние мастера производят расчеты самостоятельно. Согласитесь, идея удешевления укладки теплого пола выглядит очень заманчиво.

Мы расскажем, как создать проект, какие критерии учитывать при выборе параметров системы отопления, и напишем пошаговую методику расчета. Для наглядности мы подготовили пример расчета теплого пола.

Исходные данные для расчета

Изначально правильно спланированный ход проектно-монтажных работ избавит вас от неприятных неожиданностей и проблем в будущем.

При расчете теплого пола необходимо исходить из следующих данных:

  • материал стены и особенности ее конструкции;
  • размер комнаты в плане;
  • тип отделки;
  • оконные и дверные конструкции и размещение;
  • расположение элементов конструкции в плоскости.

Для проведения грамотного проектирования необходимо учитывать установленный температурный режим и возможность его регулировки.

Как правильно рассчитать теплый пол

Как правильно рассчитать теплый пол

Для грубого расчета принято, что 1 м2 системы отопления должен компенсировать потери тепла в 1 кВт. Если водяной контур отопления используется как дополнение к основной системе, то он должен покрывать только часть теплопотерь

Существуют рекомендации по температуре у пола, обеспечивающей комфортное пребывание в помещениях различного назначения:

  • 29°С — жилой район;
  • 33°С – ванная комната, помещения с бассейном и др с повышенным показателем влажности;
  • 35°С — холодные помещения (у входных дверей, наружных стен и т.п.).

Превышение этих значений приводит к перегреву как самой системы, так и финишного покрытия с последующим неизбежным повреждением материала.

После предварительных расчетов можно подобрать оптимальную температуру теплоносителя по личным ощущениям, определить нагрузку на контур отопления и приобрести насосное оборудование, которое отлично справится со стимулированием движения теплоносителя. Выбирается с запасом 20% на расход хладагента%.

Теплый пол

Теплый пол

Нагрев стяжки мощностью более 7 см занимает много времени, поэтому при монтаже водяных систем стараются не превышать указанный лимит. Считается, что наиболее подходящим покрытием для водяных полов являются керамические полы; под паркет из-за его очень низкой теплопроводности теплые полы не укладывают

На этапе проектирования необходимо решить, будет ли теплый пол основным поставщиком тепла или использоваться только как дополнение к ветке радиаторного отопления. От этого зависит часть потерь тепловой энергии, которую вам предстоит компенсировать. Он может варьироваться от 30% до 60% с вариациями.

Время прогрева водяного пола зависит от толщины элементов, входящих в стяжку. Вода как теплоноситель очень эффективна, но сама система сложна в монтаже.

Галерея изображенийФото от Для выполнения расчетов водяной системы теплый пол сначала рассчитывают теплопотери, которые должен компенсировать контур. Если это дополнительная система, то учитывается часть теплопотерь, расчеты производятся только для той части пола, на которой будет располагаться змеевик отопления. Те участки, где трубы не проложены, например, под мебелью, в расчетах не используются. Для проведения расчетов нужны средние температуры на выходе теплоносителя из сборного устройства и на входе в обратку. Чтобы получить точный результат,необходимо знать теплопроводность труб, предназначенных для монтажа и примерную длину контура отопленияВодяной теплый пол в деревянном домеВариант конструкции водяного контураКоллектор и труба системы отопленияКонтур теплого пола из медных труб

Определение параметров теплого пола

Цель расчета – получить величину тепловой нагрузки. Результат этого расчета влияет на последующие шаги. В свою очередь, на тепловую нагрузку влияет средняя зимняя температура в конкретном регионе, ожидаемая температура внутри помещений, коэффициент теплопередачи потолка, стен, окон и дверей.

Источники потерь

Источники потерь

Причина теплопотерь – плохо утепленные стены, окна и двери в доме. Наибольший процент утечек тепла через систему вентиляции и крышу (+)

Интересно:  Маты для теплого водяного пола: виды, как выбрать, монтаж и установка

Конечный результат расчетов перед устройством водяного теплого пола также будет зависеть от наличия дополнительных приборов отопления, в том числе отвода тепла от проживающих в доме людей и домашних животных. Обязательно учитывают наличие инфильтрата.

Одним из важных параметров является конфигурация комнат, поэтому вам понадобится поэтажный план дома и соответствующие разрезы.

Метод расчета тепловых потерь

Определив этот параметр, вы узнаете, сколько тепла должен производить пол для комфортного самочувствия людей в помещении, сможете подобрать котел, насос и пол по его мощности. Другими словами: тепло, отдаваемое отопительными контурами, должно компенсировать теплопотери здания.

Связь между этими двумя параметрами выражается формулой:

Мп = 1,2 х Q, где

  • Mp – необходимая мощность цепей;
  • Q – потери тепла.

Для определения второго показателя производятся замеры и расчеты площади окон, дверей, потолков и наружных стен. Так как пол будет с подогревом, то площадь данной ограждающей конструкции не учитывается. Замеры производятся снаружи с захватом углов здания.

В расчете будет учитываться как толщина, так и теплопроводность каждой из конструкций. Нормативные значения коэффициента теплопроводности (λ) для наиболее часто используемых материалов можно взять из таблицы.

Рабочий стол

Рабочий стол

Из таблицы можно взять значение коэффициента для расчета. Важно узнать у поставщика значение термического сопротивления материала, если вы устанавливаете металлопластиковые окна (+)

Расчет тепловых потерь производится отдельно для каждого элемента здания по формуле:

Q = 1/R*(tv-tn)*S x (1 + ∑b), где

  • R – термическое сопротивление материала, из которого изготовлена ​​ограждающая конструкция;
  • S – площадь конструктивного элемента;
  • tv и tn: внутренняя и внешняя температуры соответственно, при этом второй показатель принимается по наименьшему значению;
  • б — дополнительные потери тепла, связанные с ориентацией здания относительно сторон света.

Показатель термического сопротивления (R) получают путем деления толщины 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 задачу на любом примере расчета пола с водяным подогревом, она становится более понятной.

Конкретный пример расчета

Например, стены дома для временного проживания толщиной 20 см выполнены из пенобетонных блоков. Общая площадь ограждающих стен за вычетом дверных и оконных проемов составляет 60 м². Температура на улице -25°С, внутри +20°С, конструкция ориентирована на юго-восток.

Поскольку коэффициент теплопроводности блоков λ = 0,3 Вт/(м°*С), можно рассчитать потери тепла через стены: R = 0,2/0,3 = 0,67 м²°С/Вт.

Наблюдаются также потери тепла через слой штукатурки. Если его толщина 20мм, то Rшт. = 0,02/0,3 = 0,07 м²°С/Вт. Сумма этих двух показателей даст величину теплопотерь через стены: 0,67 + 0,07 = 0,74 м²°С/Вт.

Имея все исходные данные, подставляем их в формулу и получаем теплопотери помещения с такими стенами: Q = 1/0,74 * (20 — (-25)) * 60 * (1 + 0,05) = 3831,08 ж

Аналогично рассчитываются потери тепла для остальных ограждающих конструкций: окон, порталов, крыш.

Дом с системой теплых полов

Дом с системой теплых полов

Теплоты, отдаваемой отопительными контурами, может не хватить для нагрева воздуха внутри дома до нужной величины, если их мощность занижена. При избыточной мощности будет перелив охлаждающей жидкости

Для определения теплопотерь через кровлю ее термическое сопротивление принимается равным значению планируемого или существующего вида утепления: R = 0,18/0,041 = 4,39 м²°С/Вт.

Площадь потолка идентична площади пола и равна 70 м². Подставляя эти значения в формулу, получают потери тепла через верхнюю оболочку здания: Qпот. = 1/4,39 * (20 — (-25)) * 70 * (1 + 0,05) = 753,42 Вт.

Чтобы определить потери тепла через поверхность окон, нужно рассчитать их площадь. Если имеется 4 окна шириной 1,5 м и высотой 1,4 м, их общая площадь составит: 4 * 1,5 * 1,4 = 8,4 м².

Если производитель отдельно указывает термическое сопротивление для стеклопакетов и профилей: 0,5 и 0,56 м² °С/Вт соответственно, то Рокон = 0,5 * 90 + 0,56 * 10) / 100 = 0,56 м² °С/море. Здесь 90 и 10 — соотношение на элемент окна.

Интересно:  Водяные напольные конвекторы отопления: виды, производители

На основании полученных данных продолжаются дальнейшие расчеты: Qwindows = 1/0,56 * (20 — (-25)) * 8,4 * (1 + 0,05) = 708,75 Вт.

Наружная дверь имеет площадь 0,95 * 2,04 = 1,938 м². Итак, РДВ. = 0,06 / 0,14 = 0,43 м²°С/Вт. Q дв. = 1/0,43 * (20 — (-25)) * 1,938 * (1 + 0,05) = 212,95 Вт.

Передняя дверь

Передняя дверь

Поскольку наружные двери часто открываются, через них теряется большое количество тепла. Поэтому важно обеспечить ее герметичное закрытие

В результате потери тепла составят: Q = 3831,08 + 753,42 + 708,75 + 212,95 + 7406,25 = Вт.

К этому результату добавляется еще 10% на инфильтрацию воздуха, тогда Q = 7406,25 + 740,6 = 8146,85 Вт.

Теперь можно определить и тепловую мощность пола: Мп = 1. * 8146,85 = 9776,22 Вт или 9,8 кВт.

Тепло, необходимое для нагревания воздуха

Если дом оборудован вентиляционной системой, часть тепла, выделяемого источником, должна расходоваться на подогрев поступающего снаружи воздуха.

Для расчета используется формула:

В.в. = с*м*(тв — тн), где

  • c = 0,28 кг⁰С и обозначает теплоемкость воздушной массы;
  • символ m указывает на массовый расход наружного воздуха в кг.

Последний параметр получается путем умножения общего объема воздуха, равного объему всех помещений при условии, что воздух обновляется каждый час, на плотность, изменяющуюся в зависимости от температуры.

Плотность в зависимости от температуры

Плотность в зависимости от температуры

На графике представлена ​​зависимость плотности воздуха от его температуры. Данные необходимы для расчета количества тепла, необходимого для обогрева массы воздуха, поступающего в дом в результате принудительной вентиляции (+)

Если в здание поступает 400 м3/ч, то m=400*1422 = 568,8 кг/ч. В.в. = 0,28 * 568,8 * 45 = 7166,88 Вт.

В этом случае значительно возрастет необходимая тепловая мощность пола.

Расчет необходимого количества труб

Для устройства пола с водяным отоплением выбирают разные способы укладки труб, которые отличаются по форме: змейка трех видов: сама змейка, угловая, двойная и улитка. В собранной схеме можно найти комбинацию различных форм. Иногда для центральной части пола выбирают «улитку», а для краев – один из видов «змейки».

Схема укладки

Схема укладки

«Улитка» — рациональный вариант для больших помещений с простой геометрией. В очень вытянутых помещениях или со сложными формами лучше использовать «змейку» (+)

Расстояние между трубками называется шагом. При выборе этого параметра необходимо соблюсти два требования: нога не должна ощущать разницу температур на отдельных участках пола, а трубы должны использоваться максимально эффективно.

Для краевых участков пола рекомендуется использовать шаг 100 мм. В других областях можно выбрать шаг в диапазоне от 150 до 300 мм.

Изоляция пола

Изоляция пола

Изоляция грунта важна. На первом этаже его толщина должна достигать не менее 100 мм. Для этого используется минеральная вата или экструдированный пенополистирол

Для расчета длины трубы существует простая формула:

L = S/N*1,1, где

  • S – площадь контура;
  • Н — шаг укладки;
  • 1.1 — маржа в двойном размере 10%.

К окончательной стоимости добавляется участок трубы, проложенный от коллектора до разводки горячего контура, как обратки, так и нагнетания.

Пример расчета.

Начальные инициалы:

  • 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 ее сечение должно быть 20 мм².

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

Рассчитанное ранее значение – это длина трубы для пола в целом. Однако для полноты изображения необходимо выделить длину отдельного контура.

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

Памятка по расчету

Памятка по расчету

Определение расхода труб исходя из выбранного шага укладки

Контуры одинаковой длины — это идеальный случай, но на практике встречается редко, т.к площади помещений разного назначения сильно различаются, и приводить длину контуров просто нецелесообразно к тому же значению. Профессионалы допускают разницу в длине трубы от 30 до 40%.

Интересно:  Инфракрасный карбоновый теплый пол: устройство, виды, правила монтажа

Диаметр коллектора и производительность смесительного узла определяют допустимое количество подключаемых к нему петель. В паспорте смесительного узла всегда можно найти величину тепловой нагрузки, на которую он рассчитан.

Допустим, коэффициент мощности (Kvs) равен 2,23 м3/ч. При таком коэффициенте некоторые модели насосов выдерживают нагрузку в 10-15 Вт.

Для определения количества контуров необходимо рассчитать тепловую нагрузку каждого. Если площадь, занимаемая теплым полом, 10 м², а теплоотдача 1 м², то показатель Квс равен 80 Вт, тогда 10*80=800 Вт. Значит, смесительный узел сможет обеспечить 15000/ 800 = 18,8 комнат или схем площадью 10 м².

Эти показатели максимальны и могут быть применены только теоретически, а реально цифру нужно уменьшить хотя бы на 2, тогда 18 — 2 = 16 контуров.

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

Проверка правильности подбора диаметров труб

Проверить, правильно ли выбрано сечение трубы, можно по формуле:

υ = 4*Q*10ᶾ/n*d²

Когда скорость соответствует найденному значению, сечение трубы выбрано правильно. Нормативные документы допускают максимальную скорость 3 м/с при диаметре до 0,25 м, но оптимальное значение составляет 0,8 м/с, так как увеличение ее значения увеличивает шумовое воздействие на трубу.

Дополнительная информация по расчету труб теплого пола представлена ​​в этой статье.

Рассчитываем циркуляционный насос

Чтобы система была экономичной, нужно подобрать циркуляционный насос, обеспечивающий необходимый напор и оптимальный расход воды в контурах. В паспортах насосов обычно указывается давление в самом длинном контуре и общий расход хладагента во всех контурах.

На давление влияют гидравлические потери:

∆h = L*Q²/k1, где

  • L — длина контура;
  • Q — расход воды, л/с;
  • k1 — коэффициент, характеризующий потери в системе, показатель можно взять из справочных таблиц по гидравлике или из паспорта на оборудование.

Зная величину давления, рассчитайте расход в системе:

Q = k*√H, где

k — поток. Профессионалы принимают расход на каждые 10 м² дома в пределах 0,3-0,4 л/с.

Водяной насос под полом

Водяной насос под полом

Среди составляющих водяного теплого пола особая роль отводится циркуляционному насосу. Преодолеть сопротивление в трубах сможет только агрегат, мощность которого на 20% выше фактического расхода хладагента

Цифры относительно величины напора и расхода, указанные в паспорте, нельзя воспринимать буквально – это максимум, но на самом деле на них влияет длина и геометрия сети. Если давление слишком высокое, уменьшите длину контура или увеличьте диаметр труб.

Рекомендации по выбору толщины линейки

В справочниках можно найти информацию о том, что минимальная толщина стяжки составляет 30 мм. Когда помещение достаточно высокое, под стяжку укладывают утеплитель, что повышает эффективность использования тепла, выделяемого отопительным контуром.

Наиболее популярным материалом для подложки является экструдированный пенополистирол. Он имеет гораздо более низкое сопротивление теплопередаче, чем бетон.

При устройстве стяжки, чтобы уравновесить линейные расширения бетона, периметр помещения оформляется демпфирующей лентой. Важно правильно подобрать толщину. Специалисты советуют при площади помещения не более 100 м² укладывать компенсационный слой 5 мм.

Если значения площади больше из-за того, что длина превышает 10 м, мощность рассчитывается по формуле:

б = 0,55*л, где

L – длина комнаты в метрах.

Выводы и полезное видео по теме

О расчете и монтаже теплого гидравлического пола это видео:

В видео даны практические рекомендации по укладке пола. Информация поможет избежать типичных ошибок любителей:

Расчет позволяет спроектировать систему «теплый пол» с оптимальной производительностью. Допускается установка отопления с использованием паспортных данных и рекомендаций.

Это сработает, но профессионалы все же советуют потратить время на расчет, чтобы в итоге система потребляла меньше энергии.

У вас есть опыт расчета теплых полов и подготовки проекта контура отопления? Или у вас есть вопросы по теме? Делитесь своим мнением и оставляйте комментарии.

Оцените статью
SV-Aqua.ru