Правила расчета
Для того чтобы упростить процесс расчета, можно воспользоваться специальными калькуляторами, широко представленными в интернете. Часто они имеются на сайтах различных фирм, осуществляющих работы по укладке теплого пола. Там же вы сможете найти различные таблицы, в которых есть средние расчеты и необходимые формулы.
Если появляются сомнения в своих силах, обратитесь к профессионалам, в распоряжении которых имеются необходимые знания и средства. Для того чтобы специалисты подготовили грамотный точный расчет, придется предоставить актуальные данные об особенностях планировки вашего помещения, а лучше всего показать детальный план.
Если же принято решение рассчитывать мощность самостоятельно, то начать следует с нанесения на специальную бумагу плана помещения с размещением отопительного контура и указанием окон и дверей. Масштаб вычисляется следующим образом: 1 см на бумаге равен полуметру реальной площади
До начала прорисовки стоит обратить внимание на такие параметры:
- трубы должны быть расположены вдоль стен и окон;
- площадь помещения не должна быть больше 20 м2, в противном случае стоит разделить его на несколько частей и рассчитать отдельный отопительный контур для каждой из них;
- между стеной и первым витком контура должно быть расстояние не менее 25 см.
Количество труб рассчитывается так: измеряется общая протяженность, после чего она умножается на масштабный коэффициент. Полученный результат складывается с двумя метрами расстояния (соединение контура со стояком). Общая длина делится на протяженность одной трубы, поскольку максимально допустимая длина труб не должна быть больше 100 м.
Диаметр труб зависит от дальности расположения конструкций: они не могут располагаться более чем в 50 см друг от друга. Шаг укладки труб, равный 30 см, предполагает величину теплоотдачи в объеме 50 Вт на 1 м2. Показатель мощности увеличивается соответственно величине диаметра труб и уменьшается в случае увеличения шага укладки.
Мощность водяного пола – это сочетание показателей общей площади дома, материалов труб и пола, разницы температур подающего и поступающего теплоносителя. Показатель мощности на один квадратный метр не должен быть более чем на 25% выше уровня потери тепла. Если достичь этого значения не получается, необходимо сделать перерасчет, изменить диаметр труб и величину шага укладки.
Пример расчета
Рассмотрим, как рассчитать мощность инженерной системы, которую нужно установить на кухне квартиры, находящейся на первом этаже пятиэтажного дома.
Допустим, площадь кухни составляет 20 м2 (ширина и длина помещения соответственно 4 и 5 м). Электрический теплый пол будет выступать в качестве основного источника тепла.
В первую очередь необходимо на бумаге сделать схему расположения мебели. Согласно схеме необходимо подсчитать, какую площадь будет занимать кухонная мебель и техника, которая является тяжеловесной. Стандартный холодильник занимает приблизительно 0.4 м2. Что касается кухонной мебели, которая имеет, как правило, ширину 60 см, то для подсчета ее площади необходимо ширину умножить на длину. Получаем: 0.6*5=3 м2.
Также следует принять во внимание тот факт, что инженерную систему нельзя укладывать впритык к стенам. Должен быть зазор как минимум в 5 см, а лучше оставить свободными 7-8 см. Получается, что под отступы уйдет где-то 0.8 м2
Получается, что под отступы уйдет где-то 0.8 м2.
В итоге этих несложных математических подсчетов мы определили, что площадь, на которую может быть уложен нагревательный элемент, составляет порядка 15 м2.
Теперь можно делать расчет данного параметра. Для этого площадь, которая составляет 15 м2 умножаем на 180 Вт. Основной источник тепла должен иметь 2700 Вт. Соответственно, следует приобрести кабель, мощность которого не ниже 2.5 кВт.
Если инженерная система будет выступать в качестве дополнительного источника, то достаточно будет приобрести кабель, мощность которого 2 кВт (15м2*140 Вт). По аналогии можно рассчитать необходимую мощность инженерной системы для каждого помещения.
Почему лучше использовать трубу с внешним диаметром 16 мм
Для начала – почему рассматривается именно труба 16 мм?
Всё очень просто – практика показывает, что для «тёплых полов» в доме или квартире такого диаметра вполне достаточно. То есть сложно представить ситуацию, когда контур не справится со своей задачей. А значит — нет никаких действительно оправданных оснований применять более крупную, 20-миллиметровую.
И, вместе с тем, применение именно 16-миллиметровой трубы дает ряд преимуществ:
- Прежде всего, она примерно на четверть дешевле 20-миллиметрового аналога. То же самое касается и всей необходимой фурнитуры – тех же фитингов.
- Такие трубы более просты в укладке, с ними можно, при необходимости, выполнить уплотненный шаг раскладки контура, вплоть до 100 мм. С 20-миллиметровой трубой и возни намного больше, и малый шаг – бывает просто невозможен.
- Существенно уменьшается объем теплоносителя в контуре. Простой подсчет показывает, что в погонном метре 16-мм трубы (при толщине стенок 2 мм внутренний канал составляет 12 мм) вмещается 113 мл воды. А в 20-мм (внутренний диаметр 16 мм) — 201 мл. То есть разница – более 80 мл на всего один метр трубы. А в масштабах системы отопления всего дома — это в буквальном смысле слова выливается в очень приличное количество! И ведь надо обеспечить нагрев этого объема, что влечет, в принципе, неоправданные расходы на энергоносители.
- Наконец, труба с большим диаметр потребует и увеличения толщины бетонной стяжки. Хочешь – не хочешь, но минимум 30 мм над поверхностью любой трубы придётся обеспечивать. Пусть не кажутся смешными эти «несчастные» 4–5 мм. Тот, кто занимался заливкой стяжки, знает, что эти миллиметры оборачиваются десятками и сотнями килограмм дополнительного бетонного раствора — всё зависит от площади. Тем более что для трубы 20 мм рекомендуют слой стяжки делать даже толще – порядка 70 мм над контуром, то есть она получается чуть ли не вдвое толще.
Кроме того, в жилых помещениях очень часто «идет борьба» за каждый миллиметр высоты пола – просто из соображений недостаточности «простора» для наращивания толщины общего «пирога» системы подогрева.
Труба 20-мм оправдана, когда необходимо выполнить систему подогрева пола в помещениях с высокой нагрузкой, с большой интенсивностью движения людей, в спортзалах и т.п. Там просто из соображений повышения прочности основания приходится применять более массивные толстые стяжки, для прогрева которых требуется и большая площадь теплообмена, что как раз и обеспечивает труба 20, и иногда даже и 25 мм. В жилых же помещениях прибегать к таким крайностям – нет никакой необходимости.
Могут возразить, что для того, чтобы «продавить» теплоноситель по более тонкой трубе придется наращивать мощностные показатели циркуляционного насоса. Теоретически, так оно и есть – гидравлическое сопротивление с уменьшением диаметра, понятно, возрастает. Но как показывает практика, большинство циркуляционных насосов вполне справляются с этой задачей
Ниже будет уделено внимание этому параметру – он также увязан с длиной контура. На то и проводятся расчеты, чтобы добиться оптимальных или, по крайней мере, приемлемых, вполне работоспособных показателей системы. Итак, остановимся на трубе именно 16 мм
Про сами трубы в этой публикации разговор вести не будем – на то есть отдельная статья нашего портала
Итак, остановимся на трубе именно 16 мм. Про сами трубы в этой публикации разговор вести не будем – на то есть отдельная статья нашего портала.
Возможные способы укладки контура
Для того чтобы определить расход трубы на обустройство теплого пола, следует определиться со схемой размещения водного контура. Основная задача планирования раскладки – обеспечение равномерного обогрева с учетом холодных и неотапливаемых зон помещения.
Возможны следующие варианты раскладки: змейкой, двойной змейкой и улиткой. При выборе схемы надо учитывать размеры, конфигурацию помещения и расположение наружных стен
Змейка
Теплоноситель подается к системе вдоль стены, проходит по змеевику и возвращается к распределительному коллектору. В этом случае половина помещения прогревается горячей водой, а остаток – охлажденной.
При укладке змейкой невозможно добиться равномерности обогрева – разница температур может достигать 10 °С. Метод применим в узких помещениях.
Схема угловой змейки оптимально подходит, если необходимо максимально утеплить холодную зону у торцевой стены или в прихожей
Двойная змейка позволяет достичь более мягкого перехода температур. Прямой и обратный контур идет параллельно друг другу.
Улитка или спираль
Это считается оптимальной схемой, обеспечивающей равномерность нагрева напольного покрытия. Прямые и обратные ветки укладываются попеременно.
Дополнительный плюс «ракушки» – монтаж нагревательного контура с плавным поворотом загиба. Этот способ актуален при работе с трубами недостаточной гибкости
У нас на сайте есть другая статья, в которой мы детально рассмотрели монтажные схемы укладки теплого пола и привели рекомендации по выбору оптимального варианта в зависимости от особенностей конкретного помещения.
Какой способ укладки стоит выбрать
В больших помещениях, которые имеют ровную квадратную или прямоугольную форму рекомендуется использовать способ укладки «улитка», таким образом, большое помещение всегда будет теплым и уютным.
Если помещение длинное или маленькое, то рекомендуется использовать «змейку».
Шаг укладки
Для того, чтобы ступни человека не ощущали разницу между участками пола, необходимо придерживаться определенной длинны между трубами, у края эта длинна должна быть примерно 10 см, далее – с разницей в 5 см., например, 15 см., 20 см, 25 см.
Расстояние между трубами не должно превышать 30 см., иначе ходить по такому полу будет просто неприятно.
Общие сведения по результатам расчетов
1. Общий тепловой поток — Количество выделяемого тепла в помещение. Если тепловой поток меньше тепловых потерь помещения, необходимы дополнительные источники тепла, например, такие как настенные радиаторы.
2. Тепловой поток по направлению вверх — Количество выделяемого тепла в помещение с 1 квадратного метра площади по направлению вверх.
3. Тепловой поток по направлению вниз — Количество “теряемого” тепла и не участвующего в обогреве помещения. Для уменьшения данного параметра необходимо выбирать максимально эффективную теплоизоляцию под трубами ТП* (*теплого пола).
4. Суммарный удельный тепловой поток — Общее количество тепла, выделяемого системой ТП с 1 квадратного метра.
5. Суммарный тепловой поток на погонный метр — Общее количество тепла, выделяемого системой ТП с 1 погонного метра трубы.
6. Средняя температура теплоносителя — Средняя величина между расчетной температурой теплоносителя подающего трубопровода и расчетной температурой теплоносителя обратного трубопровода.
7. Максимальная температура пола — Максимальная температура поверхности пола по оси нагревательного элемента.
8. Минимальная температура пола — Минимальная температура поверхности пола по оси между трубами ТП.
9. Средняя температура пола — Слишком высокое значение данного параметра может быть дискомфортно для человека (нормируется СП 60.13330.2012). Для уменьшения данного параметра необходимо увеличить шаг труб, снизить температуру теплоносителя либо увеличить толщину слоев над трубами.
10. Длина трубы — Общая длина трубы ТП с учетом длины подводящей магистрали. При высоком значении данного параметра калькулятор рассчитает оптимальное кол-во петель и их длину.
11. Тепловая нагрузка на трубу — Суммарное количество тепловой энергии, получаемое от источников тепловой энергии, равное сумме теплопотреблений приемников тепловой энергии и потерь в тепловых сетях в единицу времени.
12. Расход теплоносителя — Массовое кол-во теплоносителя предназначенного для подачи необходимого кол-ва тепла в помещение в единицу времени.
13. Скорость движения теплоносителя — Чем выше скорость движения теплоносителя, тем выше гидравлическое сопротивление трубопровода, а также уровень шума, создаваемого теплоносителем. Рекомендуемое значение от 0.15 до 1м/с. Данный параметр можно уменьшить за счет увеличения внутреннего диаметра трубы.
14. Линейные потери давления — Снижение напора по длине трубопровода, вызванного вязкостью жидкости и шероховатостью внутренних стенок трубы. Без учета местных потерь давления. Значение не должно превышать 20000 Па. Можно уменьшить за счет увеличения внутреннего диаметра трубы.
15. Общий объем теплоносителя — Общее кол-во жидкости для заполнения внутреннего объема труб системы ТП.
Смежные нормативные документы:
- СП 60.13330.2012 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха»
- СП 29.13330.2011 «Полы»
- СП 71.13330.2017 «Изоляционные и отделочные покрытия»
- СП 41-102-98 «Проектирование и монтаж трубопроводов систем отопления с использованием металлополимерных труб»
- СП 41-109-2005 «Проектирование и монтаж внутренних систем водоснабжения и отопления зданий с использованием труб из “сшитого” полиэтилена»
Как самостоятельно рассчитываются отдельные элементы отопительной системы
Для начала представим вашему вниманию простую и понятную схему – рисунок, на которой изображено расположение водяных контуров в жилых помещениях.
Рассчитывать мощность следует начинать с элементарных, простых шагов. План расположения водяного отопительного контура станет основной для последующих расчетов. На схеме обычно указывается так же расположение оконных и дверных проемов.
Такие схемы выполняются на миллиметровой бумаге, в масштабе 10 мм соответствует 0,5 м.
*Перед тем как составлять схему расположения трубопровода во всех помещениях, обратите внимание на шаг, с которым будет осуществляться монтаж водяного контура и диаметр трубы. данные станут определяющими для достижения максимально возможно КПД вашей системы отопления
Для определения полезной отапливаемой площади следует отталкиваться от шага. Обычно применяются следующие соотношения:
- при шаге 15 см – полезная площадь не должна превышать 12 кв. метров;
- при шаге 20 см – не более 16 м2;
- при шаге 25 см — не более 20 м2;
- шаг в 30 см позволяет эффективно отапливать помещение площадью в 25 м2.
Если площадь меньше рекомендуемых параметров, контуры лучше оставлять целым.
Технические характеристики насоса
Для обустройства теплых полов используются циркуляционные насосы, характеристик которых вполне достаточно для обеспечения полноценного и эффективного отопления. На интенсивность движения теплоносителя по трубам влияет его температура и давление в системе. Нормальное функционирование теплого пола предполагает, что в контуре не будет гидроударов, а насос будет своевременно реагировать на изменения в системе. Как правило, к отопительной системе подключается автоматика, которая отслеживает ряд параметров и подает насосу необходимые команды.
Мощность насоса рассчитывается по формуле:
- Q = 0,86 x Рн / (toпр.т – toобрт.т), где
- Рн – предельная мощность отопительной системы,
- toпр.т – температура теплоносителя на выходе в контур,
- toобрт.т – температура теплоносителя на выходе системы.
При подключении нескольких контуров их показатели нужно сложить, чтобы они учитывались при расчетах. Специалисты рекомендуют в каждом помещении устанавливать отдельный контур теплого пола – за счет этого достигается максимальная степень контроля работы системы, позволяющая настраивать микроклимат в зависимости от особенностей и назначения отдельных помещений.
Разница температур в трубах подачи и обратки варьируется в зависимости от следующих факторов:
- Длина контура. Увеличение протяженности контура обычно сопряжено с большой площадью отапливаемого помещения. Разумеется, при таких условиях теплоотдача будет достаточно интенсивной, и температура воды на выходе из контура снизится.
- Качество утепления. Монтаж теплых полов должен выполняться грамотно и с учетом всех требований, предъявляемых к данным системам. В частности, при недостаточно надежной теплоизоляции уровень теплопотерь будет оказывать заметное влияние на эффективность отопления. Для компенсации тепловых потерь насосу придется перекачивать большее количество жидкости.
- Климатические условия в регионе. Если здание установлено в регионе, который характеризуется серьезными холодами, то теплый пол должен иметь повышенную мощность. Циркуляционный насос в таких условиях тоже должен иметь запас мощности. Рекомендуется приобретать устройства, мощность которых хотя бы на четверть превышает требуемую. Вполне подойдут качественные и надежные насосы «Грундфос» для теплого пола (подробнее: «Какие бывают насосы для отопления Грундфос – виды, преимущества циркуляционных насосов Grundfos»).
Помимо мощности, любой насос имеет еще одну важную характеристику – напор потока теплоносителя. Величины напора должно быть достаточно для того, чтобы гидравлическое сопротивление теплоносителя преодолевалось. Уровень гидравлического сопротивления определяется длиной контура, диаметром используемых труб и скоростью движения теплоносителя.
Чтобы рассчитать величину напора в системе, нужно воспользоваться следующей формулой:
- Н = (П х L + K) / (1000), где
- Н – напор циркуляционного насоса,
- П – гидравлическое сопротивление на 1 м трубопровода (определяется по диаметру труб, материалу их изготовления и скорости движения теплоносителя),
- L – суммарная длина трубопровода, учитывающая каждый участок системы,
- К – коэффициент запаса мощности насосного оборудования.
Когда все расчеты завершены, можно заняться выбором наиболее подходящего для конкретной ситуации устройства.
В чем особенность методики расчета. Что лучше, считать вручную или использовать калькулятор
Технологические расчеты на стадии проектирования позволяют не только получить представление о том, как будет вести себя в действии система отопления, но и дадут вам реальное представление о том, с чем вам придется столкнуться. Можно заранее подсчитать количество расходного материала, получить готовую схему отопления. Подсчеты делаются вручную или на калькуляторе, которым можно воспользоваться прямо сейчас.
Если вы определились в принципе, водный теплый пол станет для вас основным источником тепла в доме, точность расчетов в данной ситуации должна быть идеальной. Почему?
Все дело в том, что такой выбор ставит перед вами массу нюансов, включая подготовку нормативных документов, а так же подбор необходимых для монтажа материалов. Здесь ставки очень высоки. От правильности расчетов зависит ваш комфорт в доме и благосостояние, поэтому проект и все гидравлические и тепловые расчеты лучше доверить специализированной компании.
*Второй вариант, когда теплый пол для вас является вспомогательным вариантом, выглядит гораздо проще и привлекательнее. Рассчитать такую конструкцию можно самостоятельно, используя собственные знания, советы профессионалов или взяв на вооружение онлайн калькулятор. При вводе данных для автоматического расчета учитывается масса нюансов. Следует ввести данные об этажности здания, о типе и площади жилого помещения. Нередко требуется другая техническая информация и другие технологические параметры.
