Расчет трубы для теплого пола

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:

1. 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.
2. 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.
3. 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.

Как правильно определить длину контура тёплого пола

Перед проектированием и устройством системы тёплого пола в жилом помещении, следует поверхностно изучить принцип её работы и понимать некоторые технологические нюансы. От этого будет зависеть длина одного контура и, соответственно, общее количество замкнутых систем, уложенных в полах с подогревом. Так, на длину одного трубопровода влияют следующие показатели:

Прежде всего, движение жидкости внутри труб осложняется гидравлическим сопротивлением, которое сильно возрастает в местах изменения направления контура. Это означает, что от длины сильно зависит мощность циркуляционного насоса, который должен продавить весь теплоноситель и обеспечить его движение внутри контура с постоянной интенсивностью. Таким образом, чем длиннее труба, тем мощнее должен быть агрегат для перекачки жидкости.

Рис. 6. Циркуляционный насос для системы тёплого пола.

Второй критерий – это теплопотери, которые неизбежны при устройстве тёплых полов. Конструкция тёплого пола выполняется таким образом, что теплоотдача происходит исключительно вверх, то есть подогревается лишь лицевая поверхность пола, предназначенная для эксплуатации. Это достигается укладкой слоя эффективного утеплителя под контуром, который не даёт энергии нагрева улетучиться в толщу перекрытия.

Соответственно, при движении теплоноситель отдаёт определённое количество энергии на каждый погонный метр, неизбежно остывая. Если трубопровод окажется слишком длинным, в крайней его точке нагрев может оказать недостаточным, особенно если учесть, что температурный режим источника нагрева для тёплого пола значительно ниже, чем в радиаторах отопления – 35 – 50 градусов Цельсия.

Рис. 7. Регуляторы температуры на трубопроводе тёплого пола.

Возвращаясь к теплопотерям, следует учесть, что минимальное сопротивление вода встречает в трубах, не имеющих резких перегибов под углом в 180 градусов. Так, устройство контура «змейкой» повлечёт за собой большие теплопотери, чем трубопровод в форме «улитки».

Основываясь на опыте профессионалов, оптимальная длина контура составляет 60 метров, но увеличение его размера до 80 метров не влечёт за собой никакого дискомфорта для жильца. Как правило, именно эти предельные величины и закладывают строители в своих расчётах. В случае, если этих 80 метров не хватает для того, чтобы охватить всё пространство пола, в стяжке устраивается второй, третий и последующие тепловые контуры для равномерно обогрева.

Как можно устанавливать теплый пол?

Существует несколько способов установки теплого пола. Для примера можно рассмотреть 2 способа.

Настильный. Этот пол имеет настил из различных материалов, например, полистирола или древесины. Стоит заметить, что такой пол быстрее монтировать и вводить в эксплуатацию, так как он не требует дополнительного времени на заливку стяжки и её высыхание.

Бетонный. Такой пол имеет стяжку, для нанесения которой потребуется больше времени, поэтому если вы хотите сделать теплый пол как можно быстрее, то этот вариант вам не подойдет.

В любом случае установка теплого пола – занятие сложное, поэтому самостоятельно проводить этот процесс не рекомендуется. Если же дополнительных средств на работников нет, то установку пола можно проводить самостоятельно, но четко следуя инструкции по монтажу.

Материалы для «сухого» способа укладки водяного пола

Отдельно следует коснуться и водяных полов, уложенных «сухим» способом. Он используется в тех случаях, когда сделать бетонную стяжку невозможно в силу разных причин. На ровное снование укладываются специальные теплоотражающие металлические пластины с пазами для труб. Финишным покрытием в таких случаях являются гипсоволокнистые листы.

Теплый водяной пол на отражающем листе

Формально такая система монтируется значительно быстрей традиционной, требующей заливки стяжкой, но в плане эффективности «сухой» метод уступает обычному. Причина кроется в использовании материалов с низкой теплопроводностью. Компенсировать этот недостаток призваны теплоотражающие пластины, цена которых довольно высока, и это – ещё один недостаток «сухих» водяных полов.

Варианты сухого способа монтажа

Решившись установить тёплые водяные полы, нужно уделить серьёзное внимание подбору комплектующих. Первоначальная высокая цена вызывает естественное желание на чём-нибудь сэкономить, но экономия не должна наносить ущерб качеству. Покупать нужно только действительно надёжные и проверенные вещи, особенно это касается труб, ведь они будут надолго спрятаны в стяжке

Сделав всё правильно с самого начала, можно надолго обеспечить свой дом теплом и уютом, а затем оценить и экономию. Тёплые полы окупаются в течение 4-5 лет, ведь для их работы используется вода – один из самых дешёвых ресурсов, в то время как электроэнергия дорожает с каждым годом

Покупать нужно только действительно надёжные и проверенные вещи, особенно это касается труб, ведь они будут надолго спрятаны в стяжке. Сделав всё правильно с самого начала, можно надолго обеспечить свой дом теплом и уютом, а затем оценить и экономию. Тёплые полы окупаются в течение 4-5 лет, ведь для их работы используется вода – один из самых дешёвых ресурсов, в то время как электроэнергия дорожает с каждым годом.

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.

Разновидности и принцип действия системы

Система водяного теплого пола устроена очень просто. В данном устройстве теплоносителем является горячая вода, которая циркулирует по гибкой трубе, вмонтированной в пол. Подогрев жидкости осуществляется через систему центрального отопления или автономным газовым котлом. За счет постоянной циркуляциигорячей воды тепло равномерно распределяется по поверхности снизу-вверх. Поэтому помещение обогревается полностью и однородно.

Такое распределение тепла предотвращает появление плохо прогреваемых участков в помещении или наоборот «африканских зон», кроме того, равномерный обогрев позволяет снижать температуру теплоносителя. Так, снижение температуры всего на 2°C снижает потребление энергии на 12%, при этом ощущения теплоты человеком не изменяются.

Виды водяных подогреваемых полов:

• полистирольная (настильная) система – в ее основе находятся полистирольные пластины со специальными пазами, в которые вкладываются алюминиевые пластины, а затем и сама труба. Толщина полистирола варьируется, как правило, между 12 и 30 мм, однако существуют также разработки тонких систем с толщиной полистирольного слоя 8 мм для площадей малого диаметра;
• бетонная система – наиболее распространена, поскольку при ее монтаже не требуется наличия дополнительных распределителей тепла, а трубы контуров заливаются более дешевым материалом – бетоном.

Теплый водяной пол можно укладывать практически под любым видом чистового покрытия, за исключением теплоизоляционных материалов (ковролин, утепленный линолеум или пробка).

Дополнительные параметры

Среди дополнительных параметров, влияющих на расстояние между трубами теплого водяного пола, можно выделить:

• пожелания заказчика о средней температуре в отапливаемом помещении;
• способ прокладки трубопровода.

Температура в помещении

Комфортная температура для проживания в различных помещениях определена специалистами.

Данные из таблицы определены для средней полосы России, где температура в холодное время года редко опускается ниже 30ºС. Для северных районов представленные показатели рекомендуется увеличить на 2ºС — 4ºС.

Любой заказчик по своему желанию может увеличить или уменьшить температуру в отопительной системе. Для этого при монтаже пола достаточно уменьшить или увеличить шаг прокладки труб соответственно.

Расчет мощности теплого водяного пола

Перед расчётом тёплого водяного пола следует обратить внимание на следующие параметры:

• площадь помещения;
• характеристики помещения (желаемая температура, материал стен, конструкция окон);
• вид напольного покрытия, то есть из чего будет сделан пол. Так, при покрытии пола из цельной доски, требуется более высокая степень обогрева помещения.
• мощность котла, насоса, диаметр труб.

Расчёт тёплого водяного пола включает в себя несколько этапов.

1. Необходимо нарисовать план помещения на листе бумаги, лучше на миллиметровой, задав масштаб. В плане должны быть отображены расположения окон и дверей.
2. Расчёт шага труб (определённого промежутка между трубами при укладке), их расположения и диаметра.

Контур труб при укладывании должен быть в пределах 80−90 метров. Чем длиннее труба, тем больше гидравлическое сопротивление. При увеличении длины трубы и большом количестве поворотов сопротивление будет возрастать. Площадь обогрева не должна превышать 20 м². Если помещение имеет большую площадь, то тогда его надо разделить пополам и сделать два контура, или разделить на три и более контуров. Когда известно количество контуров, то тогда покупается коллектор с определённым количеством отводов. Лучший вариант — это коллектор с регулировочными клапанами, которые помогают изменять температуру, а значит регулировать подачу теплоносителя в каждый контур.

Величина гидравлического сопротивления должна быть одинакова в каждом контуре, который подключен к распределительному коллектору. Для разных помещений (балкон, веранда) необходимы независимые контуры. Эти помещения должны отапливаться отдельно, потому что на их обогрев уходит много тепла.

От шага труб зависит равномерное распределение тепла и необходимая длина труб. Средний расход труб составляет 5 погонных метров на 1 м² площади помещения, если расстояние между витками 20−30 см. То есть нужно около 100 м трубы для помещения площадью 20 м².

Чтобы достигнуть теплоотдачи в 50 Вт на квадратный метр, шаг труб с теплоносителем должен быть 30 см.Когда теплоотдача повышается до 80 Вт, тогда шаг должен уменьшаться до 20 см. Если повышаются размеры промежутков между трубами, то в таком случае рекомендуется повышать температуру теплоносителя

При размещении труб отопления тёплого водяного пола на плане не стоит забывать про основные места тепловых потерь, которыми являются окна и двери. Труба, отходящая от стояка, должна проходить вдоль окна. Расстояние от труб до стен должно составлять 20−25 см, но не меньше 8−10 см. Расстояние между трубами зависит от диаметра труб. По чертежу и контуру труб рассчитывается количество труб, необходимое для укладки. Дополнительно надо добавить два метра для подводки трубы к стояку.