параметры теплоносителя для теплого пола

Температура теплого водяного пола

Водяной теплый пол является одним из самых популярных видов систем отопления в квартирах и домах. В его пользу влияют два фактора:

В этой статье мы рассмотрим, какой температуры должны быть теплые водяные полы, чтобы достичь максимального комфорта и при этом, какой температуры должен быть теплоноситель (вода) на входе и выходе системы.

Оптимальная температура теплого водяного пола

Не будем вдаваться в рассуждении о физиологии человека, а сразу обратимся к CНиП 41-01-2003, п.6.5.12, в котором указано это значение:

Но здесь есть один нюанс. У разных материалов напольного покрытия различная теплопроводность. Поэтому одну и ту же температуру на разных покрытиях человек будет ощущать по-разному. Керамическая плитка будет ощущаться более холодной, а ковровые покрытия более теплыми. Кстати, европейские стандарты это учитывают, поэтому рекомендуют разные значения комфортной температуры в зависимости от материала:

Максимальная температура теплого водяного пола

Согласно CНиП 41-01-2003 максимальная температура пола не должна превышать 26 градусов. Во влажных помещениях (например, бассейнах) − 31 0 С. Превышать эти значения не рекомендуется по трем причинам:

Приведенные выше цифры температурных режимов для частных домов и квартир являются справочной информацией и человек волен устанавливать значения, которые считает нужным.

Температура теплоносителя

Необходимая температура помещения обеспечивается двумя показателями – температурой теплоносителя на входе и на выходе. Нормативными документами предусмотрено, что на входе вода не должна быть нагретой свыше +55 0 С. В противном случае возможен локальный перегрев поверхности пола – непосредственно по оси трубы температура на полу может превысить +35 0 С, что будет восприниматься, как очень горячо.

Исходя из практики нашей компании «Атмосфера тепла», оптимальными значениями считаются:

Для выдерживания этих параметров необходимо:

Диаметр и длина труб, а также шаг их укладки зависит от теплопотерь в помещении и схемы подключения (прямая, с использованием насосно-смесительного узла, с гидравлическим разделителем). Обычно придерживаются следующих значенийпо шагу укладки:

Длина одного контура трубы 16 диаметра не должна превышать 80 м. Оптимальное значение – 55 м.

Термостаты (терморегуляторы) для регулировки температуры могут быть трех видов:

Программируемые модели наиболее дорогие. Но они окупят себя уже за первый год эксплуатации благодаря экономии энергоносители. Эти устройства позволят снижать температуру теплоносителя в ночное время или когда людей нет в помещении.

Водяные теплые полы от компании Атмосфера тепла

Водяной теплый пол – эффективное решение проблемы обогрева. В настоящее время является лучшей для России системой обогрева жилищ по комфортности и экономичности (при существующих ценах на энергоносители). Но это и наиболее сложная инженерная сеть с точки зрения подбора оптимальных параметров и монтажа (создание многослойной стяжки, герметизация стыков труб, установка клапанов и необходимость их регулировать и т.д.)

Компания «Атмосфера тепла» имеет 10 летний опыт создания водяных теплых полов под ключ, начиная с проекта и заканчивая пусконаладочными работами. Опираясь на него, мы можем гарантировать:

Обращайтесь к проверенному опытному исполнителю, который гарантирует качество и отвечает за свою работу.

Источник

Теплые полы

Теория и практика

Технология теплых полов в последнее время существенно модернизировалась. Теплый пол теперь обеспечивает максимальный комфорт в помещении, поскольку современная технология позволяет значительно уменьшить конвективные процессы, объемы перемещаемых загрязняющих веществ и масштаб теплового воздействия в отношении человека, а также – что не менее важно – сократить габариты такой системы отопления и улучшить параметры относительной влажности в помещении.

Настоящий прорыв в развитии систем отопления, расположенных под полом, состоялся в начале 1980-х годов, когда изменился подход к оценке тепловой изоляции ограждающих конструкций здания в сторону сокращения теплопотерь. Сегодня тепло, излучаемое теплым полом, имеет тот оптимальный уровень, с помощью которого обеспечивается эффективное отопление жилых помещений, когда нет нужды дополнять такие системы отопительными радиаторами – при этом температура поверхности не создает людям дискомфортных ощущений. Кроме того, влажность, имеющая тенденцию к недостаточности в самую холодную погоду, теперь существенно более благоприятна, чем прежде, поскольку при лучистом отоплении при равной результирующей температуре она коррелируется с более низкой температурой воздуха. Приведем пример. Предположим, нам требуется обеспечить в помещении при помощи системы теплого пола активную температуру 20 °С. Температура поверхности пола составит 26 °С, при этом из каждой геометрической точки во всех направлениях испускаются инфракрасные лучи, как показано на рис. 1. Лучи попадают в стены, потолок и все твердые тела, находящиеся в помещении. В свою очередь сами нагреваемые таким образом поверхности из каждой своей геометрической точки во всех направлениях тоже испускают инфракрасные лучи, так что собственная температура всех ограждающих конструкций всегда выше температуры воздуха. В нашем примере, показанном на рис. 1, если мы примем как данность, что все ограждения имеют однородный характер, следует, что их средняя температура составляет 23 °С. Для получения требуемой результирующей температуры воздух в помещении нагревается до уровня 17 °С, определяемого экранированным термометром. При такой температуре воздух при равных значениях абсолютной влажности будет иметь более высокую относительную влажность по сравнению с воздухом помещения, отапливаемого системой воздушного отопления, где, чтобы получить ту же самую результирующую температуру 20 °С, потребуется нагреть воздух до 23 °С при средней температуре ограждений 17 °С.

Температурный режим. При использовании в качестве отопительной системы теплого пола все окружающие предметы и поверхности в отапливаемом помещении, включая людей внутри него, дают определенный излучающий и реизлучающий эффект, в силу которого их собственная температура всегда выше температуры воздуха. Из каждой геометрической точки во всех направлениях испускаются инфракрасные лучи. В нашем, весьма условном, примере показан температурный режим поверхности ограждающих конструкций. Из примера, если мы примем как данность, что все перекрытия имеют однородный характер, следует, что их средняя температура составляет 23 °С. Для получения требуемой результирующей температуры воздух в помещении нагревается до уровня 17 °С, определяемого экранированным термометром

В этой связи представляет интерес психрометрический график, на котором влагосодержание порядка 6 г/кг при 17 °С дает оптимальный уровень относительной влажности 50 %.

При той же абсолютной влажности при температуре 23 °С относительная влажность снижается до 35 %, вследствие чего воздух в таком помещении будет излишне сухим. К тому же и расход тепла на нагрев инфильтрирующегося воздуха снижается.

* В частности, UNI-EN 1264 от октября 1999 года оптимальный комфорт (рис. 2) в жилых помещениях предусматривает ограничение излучающей способности теплого пола так, чтобы температура его поверхности не превышала 28 °С, что обеспечивается точным расчетом температуры теплоносителя и конфигурации змеевиков, а также применением надежной и точной системы теплорегуляции.

Ощущение комфорта – зависимость числа людей, ощущающих дискомфорт, от температуры пола

Излучающая эффективность теплого пола и комфорт в помещении

Эффективность системы отопления данного типа теоретически составляет 100 %, поскольку теплообмен осуществляется посредством излучения напрямую без промежуточных теплоносителей. В отличие от голой теории, на практике чем выше температура стен, тем больше тепла уходит наружу.

Потери эти обусловлены следующими факторами:

• Конфигурация отапливаемого помещения, наличие наружных стен, неотапливаемых арочных галерей, неотапливаемого нижнего этажа.

• Теплоизоляция ограждающих конструкций – в первую очередь на участке укладки отопительных змеевиков и низа стен.

• Теплообмен со стенами и потолочным перекрытием, вызванный более высокой поверхностной температурой поверхности греющей системы и более низким общим поверхностным теплообменом вследствие более низкой конвекции.

Различаются три основных типа теплого пола (рис. 3):

• Тип А – отопительный змеевик укладывается в опорный слой.

• Тип В – отопительный змеевик укладывается под опорный слой в слой теплоизоляции.

• Тип С – отопительный змеевик укладывается под опорный слой в так называемый нивелирный слой.

Укладка теплого пола

Технология теплых полов возникла вместе с изобретением железобетона: цемент и металл имеют сходный коэффициент линейного расширения, и поэтому если металлическую арматуру заменить высококачественной стальной трубкой и пропустить через нее горячую воду, то получится однородно расширяющаяся напольная греющая панель, с помощью которой можно отапливать помещения. Конечно, по-хорошему надо, чтобы нагрев цементной массы был однородным и постоянным, поскольку система в принципе предназначена для непрерывной работы, а вовсе не для прерывистой, как теперь принято, с плавными, а не внезапными колебаниями теплового режима. Именно поэтому фундаментальное значение имеет заливка бетона и схватывание цемента с металлом, которые образуют в итоге единое тело. В 1970-х годах в излучающих панелях использовали медную трубку, имеющую отличный от цемента коэффициент линейного расширения. После целого ряда неудачных проектов от этой технологии отказались.

Укладка отопительного змеевика теплого пола на отражающие панели. Физическое пространство по толщине, необходимое для укладки теплого пола, составляет не менее 95 мм, к которым следует добавить окончательное покрытие (предпочтительно, не слишком толстое, например напольную плитку)

В настоящее время стали применять пластмассовую трубку, причем год от года материалы совершенствуются, их надежность повышается. Они отличаются умеренным линейным расширением, гибкостью и одновременно устойчивостью приданной при укладке формы, не говоря о свойственных всем пластмассам стойкости к коррозии и долговечности. К примеру, трубка, используемая сегодня для укладки теплого пола, многослойная и имеет следующий состав:

• Внутренняя пластмассовая трубка из полиэтилена средней плотности, например сополимера этилен-октана, чрезвычайно стойкого к воздействию умеренно высокой температуры (максимальная рабочая температура до 95 °С), с клейким покрытием.

• Промежуточная алюминиевая трубка минимальной толщины, например 0,2 мм, придающая жест-кость, также с клейким покрытием.

• Специальная внешняя трубка из полиэтилена высокой плотности, стойкого к воздействию ультрафиолетовых лучей.

Перед заливкой бетона змеевик проверяется на герметичность теплоносителем с рабочим давлением согласно данным изготовителя (как правило, 6 бар). Заливка производится при наличии в трубке жидкости теплоносителя с давлением 3 бара. Змеевик укладывают чаще всего на слой различного рода теплоизоляции. На рис. 5 это теплоотражающие алюминиевые панели, равномерно распределяющие тепло, передаваемое теплоносителем цементной массе отопительной панели.

Формованное изолирующее покрытие, используемое в качестве подложки под змеевики для упрощения процесса укладки

Достаточно часто применяются формованные изолирующие покрытия, используемые в качестве подложки под змеевики для упрощения процесса укладки (рис. 6). Сварная арматура обеспечивает лучшее распределение постоянной весовой нагрузки на готовом полу в помещениях промышленного назначения, объектов сферы обслуживания или мест большого скопления посетителей (рис. 7). Змеевик ни в коем случае не должен соприкасаться с арматурой, для чего необходимо обеспечить расстояние от трубки до арматуры не менее 15 мм. Цементная стяжка выполняется методом монолитной заливки бетоном, имеющим высокую механическую стойкость и теплопроводность (например, l = 1,4 Вт/м К), а также текучесть, чтобы полностью заполнить все уголки подложки, и особенно трубок змеевика. Обычно в бетон закладываются специальные разжижающие добавки, придающие стяжке не только текучесть при заливке, но и стойкость к компрессии. Классы стойкости цементной стяжки приведены в табл. 1.

Используемый цемент должен быть сертифицирован, иметь низкий коэффициент гидрометрической усадки. Цемент смешивается с инертным наполнителем, состоящим на 50 % из песка зернистостью 0–4 мм и на 50 % гравия зернистостью 4–8 мм.

В помещениях промышленного назначения, на объектах сферы обслуживания, где предполагается высокая заполняемость людьми, применяется сварная арматура, обеспечивающая лучшее распределение постоянной весовой нагрузки на готовом полу

Оригинальная методика укладки теплого пола – не требуется цементная стяжка, поскольку змеевик укладывается «насухую» посредством сборных элементов, выполненных из специального материала на основе предварительно-напряженного бетона и пластмассовых волокон

Воду надо брать чистую, сопоставимую по качеству с питьевой, без хлорсодержащих добавок, которые отрицательно сказываются и на стяжке, и на ее содержимом. Всю информацию о марке цемента, теплопроводности, составе инертного наполнителя, связывающих и разжижающих добавках следует сохранить. Толщина заливки в каждой точке должна быть не менее 45 мм. Толщина измеряется от верхнего теплогенерирующего слоя трубки змеевика. Следует помнить, что по периметру стяжки обязательно предварительно укладывается теплоизоляционная лента, которая в будущем будет выполнять роль компенсатора теплового расширения между панелью и стеновыми перегородками, а также тепло- и звукоизолятора излучающей панели. Оригинальная методика укладки теплого пола показана на рис. 8. Здесь нет цементной стяжки. Змеевик укладывается «насухую» посредством сборных элементов, выполненных из специального материала на основе предварительно-напряженного бетона и пластмассовых волокон. В таких элементах имеются пазы для укладки змеевика, представляющего собой многослойную трубку малого диаметра, специально разработанную для данного типа применения.

Расчет параметров теплого пола

После того как выбран тип теплого пола (тип теплоизолятора и подложки, тип трубопровода, толщина излучающей стяжки и вид окончательной отделки), весь расчет сводится к определению четырех основных параметров, а именно:

• температуры поверхности пола в корреляции с температурой воздуха, °С;

• межосевого расстояния между трубками змеевика, см;

• излучающей способности, Вт/м 2 ;

• теплового перепада между средней температурой теплоносителя и температурой воздуха, К.

Следует обратить внимание на номограмму на рис. 9, относящуюся к системе теплого пола с нижним алюминиевым отражающим слоем по полистирену толщиной 30 мм и стяжкой l = 1,4 Вт/м (К) толщиной 45 мм над змеевиком.

Расчет верен при условии, что температура воздуха на улице не опускается ниже –15 °С, а ограждающие конструкции отвечают требованиям соответствующих регламентов по теплоизоляции.

Пример расчета:

• берем перепад Dq С между средней температурой воды в змеевике 32 °С и температурой воздуха q 20 °С, равный 12 К;

• на пересечении линий определяем точку Р, соответствующую межосевому расстоянию между витками змеевика в пределах от 15 до 20 см.

Теперь можно перейти к поиску точки Р1, отличной от Р, к примеру, увеличив межосевое расстояние между витками до 25 см, если, допустим, средняя температура воды в змеевике будет 40,5 °С.

Получаем перепад Dq С между средней температурой воды в змеевике и температурой воздуха, равный 20,5 К, который, например, соответствует воде на входе 43 °С и выходе – 38 °С с Dq циркулирующей воды 5 К.

Достаточно большие межосевые расстояния между витками змеевика (в пределах от 20 до 30 см) позволяют не только уменьшить затраты на приобретение труб и оплату работ по укладке, но и иметь умеренную потерю давления с меньшими затратами на насос, не говоря о снижении шума и меньших эксплуатационных расходах.

Расчет параметров теплого пола. Номограмма расчета параметров теплого пола. Излучающая способность рассчитывается по значениям температуры воздуха, температуры поверхности пола и средней температуры воды в змеевике в зависимости от межосевого расстояния между витками змеевика, как показано в описанном примере. Номограмма составляется под определенный тип изделия и предоставляется изготовителем или импортером

Отсюда ясна бесполезность малых межосевых расстояний витков. Наша рекомендация – отдавать предпочтение более редким и более коротким змеевикам с умеренной пропускной способностью.

Перепечатано с сокращениями из журнала «RCI».

Перевод с итальянского С. Н. Булекова.

Научное редактирование выполнено С. Н. Хоревым, главным инженером проекта по специальности отопление и вентиляция.

Источник

Расчёт тёплого пола по потерям тепла, определение метража труб и других данных

Отправим материал на почту

Водяной тёплый пол в последние годы все чаще выбирают в качестве альтернативы радиаторам отопления. Таким образом, решаются основные проблемы частных домов – холодные полы и скопление тёплого воздуха под потолком. Но, чтобы система функционировала нормально и перекрывала все теплопотери, необходим профессиональный расчёт тёплого пола на этапе его проектирования. Он достаточно сложен и лучше, чтобы выполняли его специалисты. Но при желании это можно сделать и самостоятельно.

Что потребуется для расчёта

Чтобы в доме было тепло, система отопления должна возмещать все потери тепла через ограждающие конструкции, окна и двери, вентиляционную систему. Поэтому основные параметры, которые потребуются для расчётов, это:

Также нужно учитывать особенности климата в регионе (минимальную зимнюю температуру) и желаемую температуру воздуха в каждой комнате.

Эти данные позволят рассчитать необходимую тепловую мощность системы, которая является основным параметром для определения мощности насоса, температуры теплоносителя, длины и сечения труб и т.д.

Поможет выполнить теплотехнический расчёт трубы для тёплого пола калькулятор, размещённый на сайтах многих строительных компаний, оказывающих услуги по его монтажу.

Обратите внимание! Если водяной тёплый пол будет использоваться как дополнительный, а не основной источник тепла, полученные значения мощности уменьшают до определённой доли.

Основные расчёты

Выполнить расчёт трубы для тёплого пола, выбрать насос и коллектор для системы отопления коттеджа поможет определение требуемой мощности системы.

Расчёт теплопотерь

Требуемая мощность тепловых контуров (М) зависит от потерь тепла (Q) и определяется по формуле:

М = Q×1,2

Тепло уходит через наружные стены, перекрытия, окна.

На заметку! Так как в нашем случае пол будет отапливаться, теплопотери через него не учитываются.

Чтобы определить потери, нужно знать значения термических сопротивлений (R) всех конструкций. Вычислить их легко, если разделить толщину стены или другой конструкции на коэффициент теплопроводности, свой для каждого материала. Он находится по таблице:

Например, если дом построен из бруса толщиной 20 см, то термическое сопротивление наружных стен вычисляется так:

0,2/0,18 = 1,11 м²°С/Вт

Если стены утеплены минеральной ватой, расчёт нужно выполнить и для неё, и для материала фасадной отделки. Сложность расчётов заключается ещё и в том, что потери тепла считаются индивидуально для каждой конструкции: из площади стен вычитают площадь проёмов, определяют тепловое сопротивление стеклопакетов и оконных профилей, учитывают мощность, необходимую для нагрева воздуха, поступающего внутрь через вентканалы и т.д.

Именно поэтому правильнее будет довериться специалистам. Но особо экономные и располагающие временем домовладельцы могут воспользоваться следующей формулой:

Q = 1/R х (Тв – Тн) х S,

где S – это площадь конструкции, а Тв и Тн – температура внутри помещения и снаружи (минимальная).

Q = 1/1,11 х (24 – (-30)) х 50 = 2432 Вт

Но это ещё не все, следует учесть ориентацию комнаты по стороне света. Если она выходит на юг, оставляем значение без изменений, если на север, умножаем на коэффициент 1,1, на запад или восток – 1,05.

Затем по той же формуле отдельно вычисляем потери тепла через окна, складывая их площадь, через входную дверь, потолок, вентиляционную систему (по объёму воздуха в единицу времени). И суммируем все результаты. И так по каждой комнате, особенно если в них предполагается поддерживать разную температуру.

Предположим, что в итоге у нас получилось 12500 Вт. Умножаем на 1,2 и получаем требуемую мощность системы 15000 Вт или 15 кВт.

Подбор насоса и коллектора

Оборудование подбирается в соответствии с мощностью тёплого пола, определённого по потерям тепла. При выборе нужно делать запас в 15-20%, чтобы гарантировать работу системы в нормальном режиме. В нашем случае потребуется оборудование мощностью 18 кВт.

Но узел смешения должен иметь необходимое количество выходов, равное количеству контуров тёплого пола.

Расчёт длины труб и числа контуров

Расход трубы на тёплый пол на м2 зависит от схемы укладки и шага между трубами. Как правило, его выбирают в пределах 15-30 см, уменьшая до 10 см в холодных зонах: вдоль наружных стен, у входной двери.

Проще посчитать требуемую длину трубы на один контур, разделив площадь обогрева (S) на шаг укладки (N), и добавив 10% на изгибы:

L = S/N х 1.1

Это важно! Не забывайте добавлять длину трубы для подачи и обратки от коллектора до контура.

Можно проверить расчёт по таблице, показывающей расход трубы в зависимости от шага укладки.

Видео описание

Как выбрать форму укладки и разбить помещение на контуры, можно узнать, посмотрев видео:

Количество контуров определяется исходя из теплоотдачи каждого. Например, вы решили ориентироваться на комнату площадью 12 м², расстояние от которой до коллектора 5 м. Длина труб в этом случае при шаге 20 см получится 76 м:

12/0,2 х 1,1 + 2 х 5 = 76

Если теплоотдача 1 м² 80 Вт, то всей комнаты – 12 х 80 = 960 Вт. А ваше оборудование мощностью 15 кВт сможет «потянуть» 15000/960 = 15,6 контуров такой длины. Это в теории – в реальности лучше уменьшить их на 2. Получаем 13 контуров и подбираем коллектор с таким же количеством выходов.

Или подбираем другие варианты, меняя шаг укладки, длину контура, диаметр труб.

Заключение

Если вы решили обогревать этим способом только входную зону и ванную, можно использовать самостоятельные вычисления или калькулятор тёплого пола водяного – длина трубы, её сечение и прочие параметры в этом случае не столь принципиальны. Но проект отопления целого коттеджа лучше поручить опытным специалистам, которые учтут все теплопотери и смогут выбрать оптимальную схему.

Источник