Теплый пол рассчитать

В последнее время данный вид обогрева помещения становится очень популярным. Расчет мощности нагревательного кабеля производят для того, чтобы система обогрева теплый пол в процессе работы соответствовала всем требованиям комфортности. То есть, теплый пол должен обогревать помещение в нужной степени без чрезмерных затрат электроэнергии.

Для обогрева помещений теплый пол может использоваться как основной или дополнительный источник тепла. Кабельная система обогрева, которая будет использоваться для помещения как основной источник тепла должна иметь мощность 160-180 Вт / кв.м. В помещениях, где теплый пол является дополнительным источником тепла, вполне хватит мощности нагревательного кабеля в 100-150 Вт / кв.м.

Чтобы рассчитать необходимую удельную мощность кабеля нужно узнать полезную площадь помещения. Полезная площадь — это та, на которой непосредственно будет прокладываться кабель без учета площади занимаемой стационарной мебелью (шкаф, диван, тумбы).

Например, если у вас площадью комнаты 16 кв.м с расположенными в ней диваном 2.5 кв.м и шкафом 1 кв.м, то полезная площадь будет составлять 12.5 кв.м.

Исходя из выше сказанного следует что, мощность нагревательного кабеля для помещений, где теплый пол как:

  • — основной источник тепла:

P = 12.5 (кв.м) * 160 (Вт/кв.м) = 2 кВт;

  • — дополнительный:

P = 12.5 (кв.м) * 100 (Вт/кв.м) = 1.25 кВт.

Любой нагревательный кабель имеет свою погонную мощность — это мощность одного метра кабеля (например, 20 Вт/м). Некоторые покупатели, сопоставив удельную и погонную мощность, придя в магазин, просят продать им «столько-то» метров кабеля. Однако при покупке кабеля опираясь на погонную мощность, не следует!

В ряду того, что холодные и горячие концы соединяются специальными муфтам, нагревательные кабели продаются фиксированными отрезками (разной мощности). Эти отрезки нельзя увеличивать или уменьшать, поскольку установка неквалифицированным персоналом концевых и соединительных муфт может стать причиной преждевременного выхода кабеля из строя. Также при разрезании кабеля с него снимается гарантия.

Поэтому основной показатель, на который регламентируются при покупке кабеля, является не его метраж, а мощность. К примеру, если у вас расчетная мощность составляет 2 кВт, то ближайшая ей соответствующая 2.08 кВт, длиной 140 м.

На сегодняшний день существует достаточно широкий спектр выбора кабельных систем обогрева, поэтому проблем с выбором типа и мощности кабеля возникнуть не должно. Тем более, что в большинстве магазинов мощность кабеля рассчитывают продавцы в качестве бесплатной услуги.

Как рассчитать теплый пол своими руками

После того как вы определитесь в качестве какого источника тепла у вас будет установлен электрический теплый пол (основного или дополнительного) и будет выбран нагревающий элемент, можно приступать к расчету шага укладки. Очень важно непосредственно перед монтажом произвести правильный расчет теплого пола с учетом тепловых потерь и полезной площади обогреваемого помещения.

Рассчитываем шаг укладки нагревательного кабеля

После того как кабель выбран, для его равномерной укладки необходимо рассчитать шаг укладки. Шаг укладки – это расстояние между уложенными параллельно линиями нагревательного кабеля.

Рассчитать шаг укладки можно по несложной формуле:

h шаг укладки (мм) = (S площадь обогрева * 1000) / (L длина кабеля)

Для нашего случая: (12.5 * 1000) / (140) = 90 мм.

В результате получаем, что приобретенный кабель нужно укладывать с шагом в 9 см. Перед началом укладки желательно нарисовать план укладки.

План укладки двухжильного нагревательного кабеля с обозначением шага укладки.

Если после расчета мощности нагревательного кабеля был выбран одножильный кабель, то при укладке необходимо помнить что для его подключения используется оба конца кабеля.

Исходные данные для расчета

Изначально правильно спланированный ход проектных и монтажных работ избавит от неожиданностей и неприятных проблем в дальнейшем.

При расчете теплого пола необходимо исходить из следующих данных:

  • материала стен и особенностей их конструкции;
  • размеров помещения в плане;
  • вида финишного покрытия;
  • конструкции дверей, окон и их размещения;
  • расположения элементов конструкции в плане.

Для выполнения грамотного проектирования требуется обязательный учет установленного температурного режима и возможности его регулировки.

Для проведения грубого расчета принимается, что 1 м2 отопительной системы должен возмещать потери тепла в 1 кВт. Если водяной обогревательный контур используется как дополнения к основной системе, то он обязан покрывать только часть теплопотерь

Существуют рекомендации по поводу температуры у пола, обеспечивающей комфортное пребывание в помещениях разного предназначения:

  • 29°С — жилая зона;
  • 33°С— ванна, помещения с бассейном и другие с высоким показателем влажности;
  • 35°С — пояса холода (у входных дверей, наружных стен и т.п.).

Превышение этих значений влечет за собой перегрев как самой системы, так и финишного покрытия с последующей неизбежной порчей материала.

Проведя предварительные расчеты, можно выбрать оптимальную по личным ощущениям температуру теплоносителя, определить нагрузку на обогревательный контур и приобрести насосное оборудование, безукоризненно справляющееся со стимулированием движения теплоносителя. Его подбирают с запасом по расходу теплоносителя в 20%.

Много времени уходит на прогрев стяжки мощностью более 7 см. Поэтому при устройстве водяных систем стараются не превышать указанный предел. Наиболее подходящим покрытием по водяным полам считается напольная керамика, под паркет из-за его сверхнизкой теплопроводности теплые полы не укладывают

На стадии проектирования следует решить, будет ли теплый пол основным поставщиком тепла или станет использоваться лишь как дополнение к радиаторной отопительной ветке. От этого зависит доля потерь тепловой энергии, которые ему предстоит возмещать. Она может составить от 30% до 60% с вариациями.

Время нагрева водяного пола находится в зависимости от толщины элементов входящих в стяжку. Вода как теплоноситель очень эффективна, но сама система отличается сложностью в монтаже.

Галерея изображений Фото из Водяной теплый пол в деревянном доме Вариант раскладки водяного контура Коллектор и трубопровод греющей системы Контур теплого пола из медных труб

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

Расчет необходимого количества труб

Для устройства пола с водяным обогревом выбирают разные методы укладки труб, отличающиеся формой: змейка трех видов – собственно змейка, угловая, двойная и улитка. В одном смонтированном контуре моет встречаться комбинация разных форм. Иногда для центральной зоны пола выбирают «улитку» а для краев — однин из видов «змейки».

«Улитка» — рациональный выбор для объемных помещений с простой геометрией. В помещениях сильно вытянутых или имеющих сложные очертание лучше применить «змейку» (+)

Дистанцию между трубами называют шагом. Выбирая этот параметр нужно удовлетворить два требования: ступня ноги не должна чувствовать разницы температуры на отдельных зонах пола, а использовать трубы нужно максимально эффективно.

Для пограничных зон пола рекомендуют применять шаг в 100 мм. На остальных участках можно сделать выбор шага в пределах от 150 до 300 мм.

Важное значение имеет теплоизоляция пола. На первом этаже ее толщина должна достигать минимум 100 мм. Для этой цели используют минвату или экструзивный пенополистирол

Для подсчета длины трубы есть простая формула:

L = S/N*1.1, где

  • S – площадь контура;
  • N – шаг укладки;
  • 1,1 – запас на изгибы 10%.

К итоговому значению добавляют отрезок трубы, проложенной от коллектора до разводки теплого контура как на обратке, так и на подаче.

Пример расчета.

Исходные значения:

  • 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 сечение ее должно равняться 20 мм².

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

Вычисленное ранее значение — это протяженность трубы для пола в целом. Однако для полноты картины нужно выделить длину отдельного контура.

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

Определение расхода трубы в зависимости от выбранного шага укладки

Контуры одной длины — это случай идеальный, но на практике встречающийся нечасто, т.к площади помещений разного предназначения очень отличается и приводить длину контуров к одному значению просто нецелесообразно. Профессионалы допускают разницу в длине труб от 30 до 40%.

Величиной диаметра коллектора и пропускной способностью узла смешения определяется допустимое число петель, подключенных к нему. В паспорте на узел смешения всегда можно найти величину тепловой нагрузки, на которую он рассчитан.

Допустим, коэффициент пропускной способности (Kvs) равен 2,23 м3/ч. При таком коэффициенте определенные модели насоса выдерживают нагрузку от 10 до 15 Вт.

Чтобы определить количество контуров, нужно вычислить тепловую нагрузку каждого. Если площадь, занимаемая теплым полом, равняется 10 м², а теплоотдача 1 м², то показатель Kvs составляет 80 Вт, то 10*80 = 800 Вт. Значит, узел смешения сможет обеспечить 15 000/800 = 18,8 помещений или контуров площадью по 10 м².

Эти показатели максимальные, и применить их можно только теоретически, а в действительности цифру нужно уменьшить минимум на 2, тогда 18 – 2 = 16 контуров.

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

Проверка правильности подбора диаметра труб

Чтобы проверить, правильно ли было подобрано сечение труб, можно воспользоваться формулой:

υ = 4*Q*10ᶾ/n*d²

Когда скорость соответствует найденному значению, сечение труб выбрано верно. Нормативные документы допускают скорость максимум 3 м/сек. при диаметре до 0,25 м, но оптимальным значением является 0,8 м/сек., так как при росте ее величины повышается шумовой эффект в трубопроводе.

Дополнительная информация по расчету труб теплого пола приведена в этой статье.

Рассчитываем циркуляционный насос

Чтобы система получилась экономичной, нужно подобрать циркуляционный насос, обеспечивающий нужный напор и оптимальный расход воды в контурах. В паспортах насосов обычно указывают напор в контуре самой большой длины и суммарный расход теплоносителя во всех петлях.

На напор оказывают влияние гидравлические потери:

∆ h = L*Q²/k1, где

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

Зная величину напора, вычисляют расход в системе:

Q = k*√H, где

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

Среди составляющих теплого водяного пола особая роль отводится циркуляционному насосу. Только агрегат, мощность которого на 20 % превышает фактический расход теплоносителя, сможет преодолеть сопротивление в трубах

Цифры, касающиеся величины напора и расхода, указанные в паспорте, нельзя воспринимать буквально — это максимум, а фактически на них оказывает влияние протяженность, геометрия сети. При слишком большом напоре уменьшают длину контура или увеличивают диаметр труб.

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 экструдированный 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*L, где

L – это длина комнаты в м.

Правильный расчет

Если вы решили установить такую систему в своем доме, то учтите, что она требует точных цифр, для того чтобы действительно соответствовать названию.Это необходимо потому, что каждый контур пола имеет значительную протяженность, а, следовательно, и приличное гидравлическое сопротивление.

Чтобы она успешно функционировала, придется поставить на каждом этаже небольшой насос или один, но очень мощный на всю систему.

Для его правильного выбора нужно учитывать:

  • Количество теплоносителя
  • Требуемое давление

При этом, производя расчеты, необходимо учитывать не только метраж, но и другие важные показатели, оказывающие влияние:

  • Диаметр труб
  • Количество разветвлений и вентилей
  • Метод монтажа

Есть и другие возможности получить ответ на вопрос как правильно рассчитать водяной теплый пол. Вычисления выполняются с применением специальных программ. В этом случае гидравлические свойства подгоняются в зависимости от параметров под характеристики насоса. При использовании данного метода можно маневрировать различными параметрами системы.

Мощность пола – пошаговая инструкция

Чтобы результат соответствовал ожиданиям, необходимо прежде, чем осуществлять монтаж, произвести необходимые расчеты. Для этого вам понадобиться лист миллиметровой бумаги, карандаш и некоторые подсказки.

Итак, расчет мощности теплого водяного пола следует начинать с выполнения на бумаге плана комнаты, с расположением окон и дверей в масштабе 1 см=0,5 м.

Следующим этапом станут вычисления шага расположения и диаметра труб. Они выполняются с учетом следующих условий:

  • Максимальная площадь обогрева – не более 20 м², большое помещение делится пополам и для каждой из частей рассчитывается свой контур
  • Их подключение выполняется к отдельному отводу
  • Один круг не может быть более 100 м

Производя расчет водяного теплого пола обязательно нужно учитывать, что основные места теплопотерь – это участки возле окон и дверей. Следовательно, труба должна располагается вдоль окна. Расстояние от стен до трубы не может быть более 25 см.

Один элемент от другого в контуре может располагаться не более чем через 50 см, на это расстояние оказывает влияние диаметр.

Чтобы рассчитать количество труб необходимо измерить их длину и полученное значение умножить на коэффициент (позволяет переводить размеры чертежа в реальные). К полученному значению прибавляется 2 м нужные на подводку к стояку.

Следующим этапом будет расчет количество подложки. Для этого необходимо узнать площадь помещения, умножив его ширину на длину.

В случае сложной поверхности данная формула даст не совсем точные результаты. Так как для заливки водяного пола применяется песок и цемент, то и их количество необходимо рассчитать. Оно будет зависеть от толщины стяжки.

Для расчетов применяют всего лишь две формулы. Первая позволяет нам рассчитать теплоотдачу от поверхности пола и выглядит она так:

Q=9,89*dT1057 ватт

где
Q-теплоотдача с одного квадратного метра пола
dT=(Tп-Тв) разность температур поверхности Тп и воздуха в комнате Тв
Как видим из формулы при разнице температур между полом и воздухом в 1 градус поверхность пола отдаст 9,89 ватт тепла Обычно, чтоб не заморачиваться со степенными функциями эту величину принимают за 10 ватт/кв метр. Как известно из курса тепломассообмена величина теплоотдачи зависит как от разности температур, так и от скорости среды (то есть воздуха) который омывает поверхность. Чем горячее воздух, тем быстрее он поднимется от пола и тем быстрее на его место поступит более холодный, создав у повехности движение. Все эти факторы учитывает в нашей формуле степенная функция.(1,057) Для чего необходима эта формула? Все дело в том, что длительное нахождение человека на поверхности с температурой выше 26 градусов может привести к серьезным заболеваниям суставов, поэтому, как уже было написано в предыдущей статье существует некоторое ограничение по теплоотдаче, которая может быть меньше теплопотерь. A это говорит о том, что отопить комнату одними теплыми полами будет проблематично.
Вторая формула выглядит так:

Для того, чтобы понять как и что считать по этой формуле приведем конкретный пример.
Комната имеет размеры 4,2*3,2 метров. Ее теплопотери предположим составляют 600 вт, так как комната не угловая и находится в хорошоутепленном доме. В комнате нужно поддерживать температуру +20 градусов по Цельсию.
Теплоотдача с 1 кв метра пола составит:

q=600/(4,2*3,2)=44,6 ватт/кв метр

Преобразовываем первую формулу

q=9,89*(dT)1,057

в следующий вид

(dT)1,057=q/9,89
dT=(q/9,89)0,946

и подставляем значения

q=(44,6/9,89)0,946=4,15 градуса

Если температура воздуха в нашей задаче принята за 20 градусов, то температура поверхности пола составит

Тп=20+4,15=24,15 градуса.

Теперь нам понадобится вторая формула Предположим,что теплые полы мы залили 3 сантиметровой стяжкой бетона и поверх уложили паркет. Трубы мы уложили с шагом 20 см. Смотрим справочник и находим, что теплопроводность бетона равна
л1=1 вт/метр*град
Теплопроводность паркетной доски равна
л2=0,2 вт/м*град
Как мы уже оговаривали толщина бетонной стяжки равна
б1=3см или 0,03 метра,
а толщину паркетной доски примем в 1 см
б2=0,01 метра
Термическое сопротивление каждого слоя будет равно

r1=б1/л1=0,03/1=0,03 м*град/ватт и r2=0,01/0,2=0,05 м*град/ватт

Суммарное сопротивление слоев

R=r1+r2=0,03+0,05=0,08 м*град/ватт

Подставляем значения во вторую формулу

(Тт-20)=(24,1-20)*(0,066*20+12,2*0,08+1,06)

И после некоторых преобразований получаем

(Тт-20)=4,1*3,356
Тт-20=13,76
Тт=33,76 градуса.

То есть средняя температура теплоносителя должна составлять 33,76 градуса. Чтобы не было эффекта «полосатого пола» необходимо поддерживать разницу температур между подачей и обраткой всего в 5 градусов Тпр-Тобр=5 или dT=5
Следовательно температура прямой составит

Тпр=Тт+dT/2=33,76+5/2=36,26 градуса.

Округлим до 36,3 градуса
Для обратки

Тобр=Тт-dT/2=33,76-5/2=31,26 градуса , округляем до 31,3

Теперь представим ситуацию когда наша комната отапливается низкотемпературным источником, например тепловым насосом, температура теплоносителя после которого составляет всего 35 градусов по цельсию. Средняя температура теплоносителя составит 32,5 градуса и, подставив все известные нам значения в формулу , мы найдем необходимый шаг с которым нам потребуется уложить трубы.

(32,5-20)=(24,1-20)*(0,066*S+12,2*0,08+1,06)
12,5=4,1*(0,066*S+2,036)
0,066*S=(12,5/4,1)-2,036=1,013
S=1,013/0,066=15,3 см

Теперь об укладке труб. Как показывает практика наименьший радиус гиба трубы должен составлять 5 диаметров этой же самой трубы. (см рисунок) Поэтому существуют некоторые ограничения по ее укладке в пол. Для равномерного нагрева поверхности рекомендуют чередовать прямую и обратную линию. Как видим из рисунков в первом варианте укладка трубы диаметром 20мм с шагом 15 мм вызовет трудности, поэтому наиболее подходящим является второй вариант. Часто возникает вопрос о выборе диаметра трубы. Чаще всего , не производя никакого расчета гидравлики, выбирают трубу диаметром 15 мм и потом начинают жаловаться на возникшие проблемы с нагревом. Диаметр и длинна труб должны согласовываться с насосом. А вот как произвести расчет гидравлической части теплого пола и подобрать насос мы расскажем в следующей статье.

Если вы заметили ошибку или хотите задать вопрос пишите на

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

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *