[ 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:
|
|
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.
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.
Как правильно рассчитать теплый водяной пол в доме?
Показатели необходимые для расчета теплого пола:
- Климатические характеристики места, где стоит ваш дом (по соответствующим таблицам).
- План помещения (можно эскиз).
- Перечень и толщина материалов, используемых в ограждающих конструкциях (стены, перекрытие и т.п.).
- Тип остекления в помещении, где будут проводиться работы, так как это основной источник теплопотерь.
- Какую температуру в помещении вы планируете обеспечить.
- Тип напольного покрытия.
- Теплоизоляция полов (материал и толщина), а также бетонной стяжки.
- 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 системы водяной тёплый пол предусматривает, что это значение должно укладываться в диапазон 150 – 300 мм с дискретностью в 50 мм. В помещениях большой площади (спортзал, например) разрешено использовать шаг до 450 мм, а в краевых зонах сокращать его до 100 мм.
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.
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 материала | Толщина слоя δ, м | Плотность γ, кг/м³ | Коэффициент теплопроводности λ, Вт/(м °∁) |
| Линолеум утепленный | 0,007 | 1600 | 0,29 |
| Плитка кафельная, метлахская, керамическая | 0,015 | 1800 ÷ 2400 | 1,05 |
| Ламинат | 0,008 | 850 | 0,1 |
| Паркетная доска | 0,015 ÷ 0,025 | 680 | 0,15 |
| Утеплитель (урса) | 0,18 | 200 | 0,041 |
| Цементно-песчаная стяжка | 0,02 | 1800 | 0,76 |
| Железобетонная плита | 0,2 | 2500 | 1,92 |
Устройство водяного теплого пола в бетонной стяжке с финальным покрытием кафельной плиткой
Исходные данные для расчета
Для того, чтобы рассчитать теплоемкость системы водяного пола достаточной мощности необходимо:
- Определить значение желаемой температуры воздуха в помещении.
- Установить значение температуры помещения, находящегося на нижнем уровне.
- Установить температуру воды подающего трубопровода отопительной системы.
- Установить температуру воды обратного трубопровода отопительной системы.
- Знать внутренний и внешний диаметр труб, используемых в системе подогрева пола.
- Теплопроводность материала, из которого изготовлены трубы для теплого пола.
- Коэффициент теплопередачи поверхности под системой теплоносителя обогрева и поверхности, покрывающей теплопровод.
- Значение коэффициента внутренней теплоотдачи в системе обогрева.
- Значение термического сопротивления рассчитанного согласно конструкции теплого пола.
Ниже приведены коэффициенты для расчёта согласно СНиП.
Таблица 1. Теплоотдача внутренней поверхности
| № п/п | Поверхность | Коэф. теплоотдачи, Вт/(м2·°С) |
| 1 | Потолков гладких, потолков ребристых, полов, стен | 8,7 |
| 2 | Окон | 8,0 |
| 3 | Фонарей зенитных | 9,9 |
Таблица 2. Теплоотдача внешней поверхности
| № п/п | Поверхность | Коэф. теплоотдачи, Вт/(м2·°С) |
| 1 | Стены, перекрытия | 23 |
| 2 | Перекрытий подвалов | 17 |
| 3 | Чердачных перекрытий | 12 |
| 4 | Перекрытие неотапливаемых подвалов | 6 |
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, м² | Производительность циркуляционного насоса для теплого пола, м³/ч | |
| 80 ÷ 120 | 1,5 | |
| 120 ÷ 160 | 2,0 | |
| 160 ÷ 200 | 2,5 | |
| 200 ÷ 240 | 3,0 | |
| 240 ÷ 280 | 4,0 | |
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
Что нужно для расчета
В первую очередь придется разобраться с самим строительным объектом. Определить его характеристики, а в конечном итоге поставить точку в вопросе, теплый пол будет основным видом отопления или вспомогательным.
Во-вторых, определяется тип строения, ведь технологий установки теплых полов несколько, и каждый из них подходит не под все виды возведенных зданий. К примеру, бетонный водяной теплый пол лучше всего подходит под кирпичные или каменные здания, а настильная технология (матричная или реечная) для щитовых, деревянных или каркасных домов.
В-третьих, обязательно учитывается конфигурация помещений. Для этого вам потребуется поэтажный план сооружения. Если такового нет, тогда придется сделать точные замеры помещений.
Полезная площадь
Четвертый показатель – теплопотери. В данном случае приходится учитывать достаточно широкий ряд всевозможных факторов. Вот только некоторые из них:
- Качество проведенной теплоизоляции несущих конструкций здания.
- Размеры и количество оконных и дверных проемов.
- Средняя температура воздуха на улице.
- Наличие дополнительных источников тепла.
Пятый критерий – это максимальная температура поверхности основания над уложенным теплым полом. Есть несколько основных помещений, в которых этот температурный режим сильно отличается от остальных. К примеру:
- Основные жилые зоны — +29°С.
- Влажные помещения — +33°С.
- Помещения с повышенным обогревом — +35°С.
- В комнатах, где планируется укладка паркета — +27°С.
И шестой показатель. Он включает в себя сразу два размера: толщина утеплителя и толщина напольного покрытия.
Все вышеперечисленные показатели должны быть обязательно учтены в решении вопроса: как рассчитать теплый водяной пол?
Монтажная схема
Условия эксплуатации
Существует ряд обстоятельств, которые могут повлиять на качество работы отопления в целом. И если даже расчет мощности водяного теплого пола был проведен грамотно с учетом всех показателей, о которых было сказано выше, все равно вам придется учитывать технологические условия монтажного процесса.
- Один контур отопительной системы не должен превышать 120 погонных метров. На него можно установить один коллектор.
- На один квадрантный метр обогреваемой площади расходуется максимум 15 трубы.
- Шаг установки ветвей отопительного контура – 10-30 см.
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 позиции | Размер и единица измерения | Цена за единицу товара (руб.) |
| Гидроизоляция | рулон (1,5×50 м) | от 2000 |
| Демпферная лента | 25 м | от 500 |
| Экранирующая теплоизоляция (пенополистирол) | 1100×800×38 мм | 769 |
| Труба | 16 ÷ 20 мм | 50 ÷ 80 |
| Бетонная стяжка: цемент сухие смеси | 50 кг 25 кг | 125 200 |
| Коллекторная группа в сборе | 2 выхода | 4600 |
| Насосно-смесительный узел: термостатическая головка балансировочный и термостатический клапаны, циркуляционный насос | комплект | от 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.
