Как рассчитать теплый водяной пол

Рассчитаем мощность электрического теплого пола

Перед проведением расчёта мощности тёплого электрического пола (греющего кабеля, мат, инфракрасной системы), нужно узнать — выдержит ли дополнительную нагрузку сеть, и сделать проект. Так же решить, будет он:

основной — 150 — 220 Вт/м2;
дополнительный — 110 — 150.

Рекомендовано устанавливать тёплый пол при потерях тепла не более 100 Вт на м2. Если показатель больше, то необходима дополнительная система отопления.

Все электрические полы, кроме саморегулирующегося греющего кабеля, не укладываются под тяжёлой мебелью, так как данные системы боятся перегрева.

Поэтому, как и при водяном обогреве, чтобы вычислить мощность устройства надо сначала составить план расстановки мебели. То есть, надо рассчитать площадь, которая будет обогреваться.

Вообще, правильно рассчитывать мощность системы не по площади, а по объёму, так как для обогрева большего количества воздуха требуется больше энергии.

На выбор теплоотдачи электрополов, так же влияют теплопотери. Этот довольно сложные вычисления, поэтому можно воспользоваться таблицами, которые имеются в специализированной литературе или в интернете. Конечно указанные там значения усреднённые.

Мощность электрического тёплого пола на 1 м2 производители указывают на маркировке. Это выглядит так: 220v/50-60hz/50см/55w, то есть работает пол при напряжении 220 Вт, а с каждого квадрата отдаёт 55 Вт тепла. Если используется греющий резистивный кабель, то у него производительность небольшая, и увеличить её до 200 Вт на м2 можно путём сокращения ширины витков.

Произведём расчёт на примере вычисления максимальной мощности инфракрасного тёплого пола. Берём размер обогреваемой площади, которую мы определили выше — 12 м2, и стандартную плёнку с напряжением 220 Вт на 1 м2.

В итоге мы получаем, что для нашей комнаты потребуется плёночный тёплый пол с общей мощностью 2640 Вт.

Структурные компоненты системы

В системе тёплого пола, как и в обычном радиаторном отоплении, необходим генератор тепла. Это может быть котёл, который устанавливается непосредственно в доме, или централизованное отопление. Во втором случае перед началом планирования нужно узнать — предусмотрена ли возможность подключения тёплого пола.

Генератор тепла и трубы

Вторым компонентом выступают трубы, по которым распространяется нагретая до нужной температуры жидкость. Для качественной работы они должны обладать определёнными физическими свойствами. На сегодня можно выделить два типа труб с наиболее подходящими характеристиками:

металлопластиковые;
медные.

Медные трубы обеспечивают максимальный уровень теплоотдачи, но из-за своей стоимости используются редко. А вот металлопластиковые стали лидерами в этой области. При довольно невысокой цене их качественные показатели достаточны для надёжной работы в системе отопления.

Итак, если система состоит из нагревающего элемента и труб, то подсчитать мы можем:

общую мощность, которая необходима для компенсации теплопотерь;
количество труб, достаточное для наполнения теплом всего пространства помещения.

Чтобы точно произвести расчёт трубы для тёплого водяного пола или его мощности нужно обратить внимание на некоторые моменты, влияющие на итоговый результат

Общие сведения по результатам расчетов

О бщий тепловой поток – Кол-во выделяемого тепла в помещение. Если тепловой поток меньше тепловых потерь помещения, необходимы дополнительные источники тепла, например, такие как настенные радиаторы.
Т епловой поток по направлению вверх – Кол-во выделяемого тепла в помещение с 1 квадратного метра площади по направлению вверх.
Т епловой поток по направлению вниз – Кол-во “теряемого” тепла и не участвующего в обогреве помещения. Для уменьшения данного параметра необходимо выбирать максимально эффективную теплоизоляцию под трубами ТП* (*теплого пола).
С уммарный удельный тепловой поток – Общее кол-во тепла, выделяемого системой ТП с 1 квадратного метра.
С уммарный тепловой поток на погонный метр – Общее кол-во тепла, выделяемого системой ТП с 1 погонного метра трубы.
С редняя температура теплоносителя – Средняя величина между расчетной температурой теплоносителя подающего трубопровода и расчетной температурой теплоносителя обратного трубопровода.
М аксимальная температура пола – Максимальная температура поверхности пола по оси нагревательного элемента.
М инимальная температура пола – Минимальная температура поверхности пола по оси между трубами ТП.
С редняя 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.
Д лина трубы – Общая длина трубы ТП с учетом длины подводящей магистрали. При высоком значении данного параметра калькулятор рассчитает оптимальное кол-во петель и их длину.
Т епловая 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.
Р асход теплоносителя – Массовое кол-во теплоносителя предназначенного для подачи необходимого кол-ва тепла в помещение в единицу времени.
С корость 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.
Л инейные потери давления – Снижение напора по длине трубопровода, вызванного вязкостью жидкости и шероховатостью внутренних стенок трубы. Без учета местных потерь давления. Значение не должно превышать 20000Па. Можно уменьшить за счет увеличения внутреннего диаметра трубы.
О бщий объем теплоносителя – Общее кол-во жидкости для заполнения внутреннего объема труб системы ТП.

Калькулятор работает в тестовом режиме. Дата добавления калькулятора 11.03.2018

Активные позиции в монтаже основательной системы сегодня занимают водяные теплые полы

В виду своих явных преимуществ, все больше застройщиков обращают внимание на эту систему. Прежде, чем приступить к монтажу, нужно сделать грамотный расчет теплого пола

Этому и будет посвящен данный материал.

Гидравлический шаг между витками

От 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.

Сшитый полиэтилен

Благодаря современным технологиям, такой, казалось бы, непрочный материал как полиэтилен, удалось сделать пригодным для производства труб. В обычном полиэтилене молекулы углеводорода никак не связаны между собой, а вот в новом материале (PEX, или сшитом полиэтилене) углеводородные молекулы соединены посредством взаимодействия атомов водорода и углерода. Дополнительная обработка под высоким давлением делает материал еще более прочным

Производство сшитой трубы для теплого пола получило распространение лишь недавно, хотя сама технология была разработана примерно 40 лет назад. Новый материал обладает характеристиками, которые не присущи его предшественнику. В частности, сшитый пропилен для теплого пола отличается высокой механической прочностью, то есть не боится царапин и не истирается, устойчив к температурным колебаниям. Главным образом, на свойствах материала сказывается техника и степень его сшивания.

Определяясь, какой сшитый полиэтилен выбрать для теплого пола, стоит обратить внимание на материал со степенью сшивки 65-80 %. Данный показатель будет влиять на прочность и долговечность изделий, но вместе с тем, вырастет и их цена. Правда, излишние расходы на этапе монтажа в дальнейшем окупятся из-за надежности и долгого срока эксплуатации труб.

Правда, излишние расходы на этапе монтажа в дальнейшем окупятся из-за надежности и долгого срока эксплуатации труб.

При малой степени сшивки полиэтилен быстро утратит свои исходные качества, потрескается под влиянием внешних факторов и потребует замены. Однако не менее значимым является способ создания молекулярных связей.

Различают 4 типа сшивки:

пероксидный;
силановый;
азотный;
радиационный.

Выбирая, из какой трубы делать теплый пол, присмотритесь к ее маркировке. Наиболее качественным является PEX-a, хотя он и самый дорогостоящий. А вот повышенным спросом пользуются трубы с маркировкой PEX-b, сшитые силановым методом. У них относительно невысокая цена наряду с хорошими эксплуатационными свойствами.

У данного материала есть еще и другие достоинства, в частности:

Возможность полноценно работать при температурах от 0 ℃ до 95 ℃.
Сшитый полиэтилен начинает плавиться только при температуре в 150 ℃, а горит он при 400 ℃, поэтому с успехом может использоваться в системах теплого пола.
Трубам из сшитого полиэтилена присуща так называемая «молекулярная память», то есть после повышения температуры материала любые возможные деформации разглаживаются, а сами изделия принимают исходную форму.
Хорошая устойчивость изделий из сшитого полиэтилена к перепадам давления в системах отопления является еще одним аргументом в их пользу в момент принятия решения, какую трубу взять для теплого пола. В зависимости от характеристик такие трубы могут поддерживать давление в 4-10 атмосфер.
PEX-трубы отличаются хорошей пластичностью, поэтому даже при многократном изгибе в одном и том же месте они не ломаются.
Сшитый полиэтилен является биологически и химически устойчивым. Это значит, что на внутренней поверхности труб не размножаются бактерии и грибок, а сам материал не вступает в реакцию с агрессивной средой и не поддается коррозии.
Химический состав сшитого полиэтилена абсолютно безопасен. Он не выделяет токсинов, а в момент горения распадается на углекислый газ и воду.

Рекомендуемые температуры эксплуатации труб из сшитого полиэтилена составляют 0-95 ℃, но на краткое время диапазон может расширяться до -50 — +150 ℃, причем материал не лопнет и останется прочным. Однако такие повышенные нагрузки приводят к сокращению срока службы материала.

Некоторые пользователи путают термостойкие полиэтиленовые трубы с изделиями из PEX. Это некорректно. Действительно, термостойкий полиэтилен способен функционировать при высоких температурных значениях, однако по всем остальным качествам он сильно отстает от сшитого. Трубы PEX способны сопротивляться агрессивным внешним факторам намного дольше, но и цена на них выше. А их монтаж не нуждается в сложном оборудовании и доступен каждому потребителю.

Итак, если вы сомневаетесь, какие трубы нужны для теплого пола, можете смело остановиться на изделиях из сшитого полиэтилена. Более того, их характеристики позволяют применять такие трубы даже для радиаторного отопления и горячего водоснабжения. Единственное ограничение – минимизировать воздействие на материал прямых солнечных лучей, хотя для теплого пола оно не актуально.

Чтобы не повредить внешний антидиффузный слой на трубах, их транспортировку и монтаж следует выполнять очень осторожно. Нарушение целостности защитного покрытия приведет к снижению долговечности трубы из-за попадания кислорода в структуру материала.

Расчеты

Итак, переходим к основному вопросу нашей статьи: как рассчитать теплый пол?

В первую очередь необходимо рассчитать длину трубы, которая будет использована в системе отопления. Для этого есть специальная простая формула, где отапливаемая площадь помещения делится на шаг, который умножается на константу – 1,1. Что это за показатель 1,1? По сути, это расходы трубы на повороты контура.
Второй – определяем мощность теплого пола. Так как все расчеты проводятся относительно полезной площади обогрева, то перед тем как приступить к этим расчетам, необходимо обозначить эту полезную площадь. По сути, это пол, на котором не будет стоять мебель и другие элементы декора. С электрическими теплыми полами такая площадь определяется как 70% пропорция к общей площади помещения.

А вот теперь возвращаемся к нашему первому определению, в качестве какого источника тепла теплый пол будет использован вами (в качестве основного или вспомогательного)? Если он будет являться основной системой отопления, то для расчета используется удельная мощность, равная 150-180 Вт/м². Если как вспомогательная система, тогда 110-140 Вт/м².

Тип укладки контура

Но и это еще не все. Большое значение имеет и тип помещения, где устанавливается теплый пол. Внизу расположена таблица, где нами показаны помещения и рекомендуемые в них теплые полы относительно используемой мощности.

Помещение	Мощность теплого пола, Вт/м²
Жилые комнаты	110-150
Ванная	140-150
Балкон или лоджия (присоединенные)	140-180

Зависимость получается прямая: чем ниже теплоизоляционные качества помещения, тем большей мощности в нем должны укладываться теплые полы. Необходимо добавить сюда и наличие дополнительного источника тепла. К примеру, на кухне можно устанавливать теплые полы из расчета 110-120 Вт/м². Правда, надо заметить, что все показатели мощности, приведенные в таблицы, даны с определенным запасом в размере до 25%. И еще не стоит забывать об этажности расположения квартир, если дело касается электрических теплых полов в городских квартирах. Если это первый этаж, то стоит добавить ко всем цифровым показателям процентов пятнадцать. Особенно, если в многоквартирном доме нет отапливаемого подвала.

Схема расположения контуров

Пример расчета

Давайте рассмотрим небольшой пример, как можно правильно рассчитать мощность водяного теплого пола, уложенного на кухне площадью 15 м². Будем считать, что кухня находится в частном доме, чтобы не противоречить утверждению специалистов – водяные теплые полы в городских квартирах, где используются централизованные сети отопления, не устанавливаются.

Итак, в первую очередь определяется полезная площадь. Из общей площади вычитаются размеры холодильника, варочной плиты, раковины и различной мебели. Пусть приблизительно это будет 5 м².

Общие тепловые потери по-любому будут рассчитываться с учетом общей площади пола, то есть 15 кв.м. Если брать стандартную теплоотдачу любой системы отопления, а это 100 Вт на 1 м², то можно получить, что теплопотери нашей кухни составляют 1500 Вт. Вот такую мощность должен вырабатывать теплый пол. Добавляем сюда коэффициент запаса, который варьируется в пределах 1,2-1.3. Возьмем минимальный, поэтому теплопотери составляют 1800 Вт.

Теплый пол на кухне

Теперь высчитываем длину контура. Эта формула нам известна, о ней было написано выше. Для нее необходима полезная площадь – 10 м², шаг укладки – выбираем, к примеру, 20 см, и дополнительный коэффициент 1,1. В конечном итоге получаем – 45 м.

Теперь, чтобы определить максимальную мощность самого теплого пола, надо общие теплопотери помещения разделить на полезную площадь: 1800:10=180 Вт/м². Если уменьшить шаг укладки, то можно снизить удельную мощность контура. При увеличении полезной площади также увеличивается и мощность. Варьируя различными размерными показателями, можно изменять чисто технические характеристики системы отопления. А от этого будет зависеть и стоимость самой конструкции.

Управляющие компоненты

Они необходимы для автоматического изменения режимов, согласно выставленным параметрам. Регулировка температуры теплого пола происходит с помощью нескольких элементов – смесительного клапана (двух или трехгодового), датчика температуры и наружного терморегулятора. Они подбираются согласно расчетным параметрам.

Совет
Диаметр коллектора должен быть способен пропускать определенный объем воды за промежуток времени. Для вычисления этого показателя также можно воспользоваться специализированными программами.

Как рассчитать мощность теплого пола, имея минимальный опыт в проведении подобных работ? Рекомендуется обратиться в специализированные компании, которые помимо вычислений смогут предоставить услуги монтажа. Основная проблема онлайн калькуляторов заключается в относительно большой погрешности, так как не учитываются многие сторонние факторы.

Только индивидуальный подход к решению этой проблемы позволит создать по-настоящему эффективный теплый водяной пол. Расчет системы профессионалами и правильный подбор материалов гарантирую безопасность и продолжительное время работы всей конструкции.

Расчет стоимости водяного теплого пола желательно доверить профессионалам, учитывая массу нюансов, которые возможны в каждом индивидуальном случае.

https://youtube.com/watch?v=tqmDowcXyOg

2022 prestigpol.ru

Пример приблизительного расчёта

Предположим, необходимо сделать тёплый пол в комнате размером 5х6 м, общей площадью 30 м2. Часть пола заставлена мебелью и техникой. Считается, что обогреваемая площадь для эффективной работы системы не может быть меньше 70%, так что примем за активную площадь это значение. Оно составит 21 м2.

Дом имеет небольшие теплопотери, среднее значение которых 80 Вт/ м2, следовательно, удельные теплопотери комнаты составят 21х80=1680 Вт/ м2. Желаемая температура в комнате – 20 C°. Планируется использовать трубы диаметром 20 мм, на которые будет уложена стяжка толщиной 7 см и плитка. Если стяжка толще, то нужно знать, что каждый её сантиметр уменьшает плотность теплового потока на 5-8%.

На графике показана зависимость между температурой теплоносителя, плотностью теплопотока, шагом и диаметром труб.

На графике показана зависимость между температурой теплоносителя, плотностью теплопотока, шагом и диаметром труб

Как следует из данных графика, труба 20 мм ,чтобы компенсировать теплопотери 80 Вт/ м2, требует при шаге 10 см температуры воды 31,5 C°, с шагом в 15 см она становится уже 33,5 C°, а шагу 20 см нужна вода 36,5 C°. Стяжка и покрытие приведут к тому, что температура на поверхности пола будет на 6-7 градусов ниже, чем вода в трубах, а эти значения укладываются в норму для жилого помещения.

Предположим, было принято решение укладывать трубы с шагом в 15 см. При этом на 1 м2 требуется 6,7 м.п. трубы, следовательно, площади в 21 м2 нужно 140,7 метра труб. Так как для трубы с диаметром 20 мм максимальная длина контура ограничена и составляет 120 м, придётся делать два контура длиной 71 м, чтобы образовался ещё и запас для подводки к коллектору и погрешностей.

Помимо труб и коллектора для этой комнаты нужно будет вычислить:

цену гидроизоляции под стяжку. Её должно быть столько, чтобы она покрыла всю комнату с нахлёстом на стыках и запасом на стены;
стоимость утеплителя. Это может быть пеноплекс, полистирол или специальные маты для водяного пола. К счастью, их количество вычислить легко: на упаковке обычно указывается, какую площадь можно покрыть её содержимым.
стоимость демпферной ленты, длина которой буде равна периметру комнаты;
цену армирующей сетки на всю площадь пола;
стоимость материалов для стяжки. Это может быть как готовая смесь, так и песок и цемент отдельно. Иногда к ним добавляют пластификатор;
стоимость фитингов и крепежа для труб.

Как правило, одной комнатой при установке водяного тёплого пола не ограничиваются, так что придётся выполнить такие расчёты для всех комнат, и уже исходя из этих данных подбирать газовый котёл и насос.

Любые самостоятельные расчёты носят приблизительный характер, если, конечно, организатор ремонта не обладает глубокими познаниями в физике. Но даже несмотря на это лучше выполнить эти вычисления. Во-первых, это даст хотя бы поверхностное представление о грядущих расходах. Они будут довольно ощутимыми, так что желательно заранее определиться, по карману ли в данный момент такой ремонт. Во-вторых, расчёты позволят лучше понять суть предстоящих работ, что поможет на чём-то сэкономить и проконтролировать нерадивых рабочих.

Расчет тепловых потерь помещения

Работа любой системы отопления направлена на поддержание комфортной температуры в помещении. Поэтому на первом этапе необходимо рассчитать тепловые потери комнаты (здания). При этом учитывается наличие основной системы отопления.

Правильная методика расчета теплого пола основана на определении тепловых потерь через наружные конструкции — стены и окна. Для предварительного расчета будут взяты именно они. Для этого понадобится значение коэффициента сопротивления теплопередачи материалов, из которых изготовлены конструкции.

Предположим, что необходимо поддерживать температуру в помещении 25°С с учетом максимально низкой на улице – 35 °С. Наружная стена изготовлена из кирпича и ее толщина составляет 0,38 м. Тепловые потери рассчитываются по следующей формуле:

q=S*(tв — tн)*R

Где q – тепловые потери, Вт.

S – площадь отапливаемого помещения, м².

tв tн — температура в помещении и на улице, °С.

R – коэффициент сопротивления теплопередачи, м²*К/Вт.

Для комнаты общим объемом 50 м³ они составят:

q=50*(25-(-35)*0,43=1290 Вт

При наличии основного радиаторного отопления большая часть этих потерь будет компенсироваться им – порядка 60%. Следовательно, для комнаты площадью 20 м² необходим расчет теплоотдачи теплого пола с минимальным показателем 1290*0,4= 516 Вт. Учитывая среднюю теплоемкость 80 Вт/м², можно вычислить, что для поддержания требуемой температуры нужно установить трубы на площадь около 6 м².

Совет
Также нужно знать, что оптимальная температура поверхности теплого пола должна составлять 30°С.

Расчет и монтаж теплого пола

Перед тем, как приступить к монтажу пола, необходимо рассчитать необходимое количество труб и других материалов. Первым делом нужно разделить комнату на несколько одинаковых квадратов. Количество частей в комнате зависит от площади комнаты и её геометрии.

Расчет необходимого количества трубы

Максимальная длина контура необходимая для теплого водяного пола не должна превышать 120 метров. Стоит заметить, что такие размеры указываются, по нескольким причинам.

Из-за того, что вода в трубах может влиять на целостность стяжки, при ее неправильной установке можно испортить пол. Увеличение или снижение температуры негативно влияет на качества деревянного пола или линолеума. Выбирая оптимальные размеры квадратов – вы более эффективно распределяете энергию и воду по трубам.

Способы укладки трубы для теплого пола

Существует 4 способа укладки трубы:

Змейка;
Двойная змейка (укладывается в 2 трубы);
Улитка. Труба укладывается в 2 раза (изгиба) выходя из одного источника постепенно закругляясь к середине;
Угловая змейка. Две трубы выходят с одного угла: первая труба начинает змейку, вторая – заканчивает.

В зависимости от того, какой способ укладки трубы вы выберите – необходимо рассчитать количество труб. Стоит заметить, что укладывать трубы можно несколькими способами.

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 длины между трубами, у края эта длина 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.