расчет и монтаж теплого водяного пола
Расчет теплого водяного пола
Автор: Николай Стрелковский
Современная система тёплых водяных полов отождествляется с высоким уровнем уюта и комфорта. Такой пол эффективно обогревает помещение и не оказывает вредного воздействия на жизнь и здоровье жильцов. Подобные результаты могут быть достигнуты только при условии правильно выполненных расчётов и грамотно проведённых монтажных работах.
Расчет теплого пола водяного
Тёплый водяной пол может являться основным источником отопления жилого помещения или служить вспомогательным обогревательным элементом. Основные расчёты таких полов базируются на данных схемы работы: лёгкий подогрев поверхности для улучшения комфорта или обеспечение полноценным теплом всей площади помещения. Выполнение второго варианта предполагает более сложную конструкцию тёплого пола и надёжную систему регулировки.
График комфортных температурных условий
Данные для расчётов
Расчёты и проектирование базируются на нескольких характеристиках помещения, а также выборе варианта отопления — основное или дополнительное. Немаловажными показателями являются тип, конфигурация и площадь помещения, в котором запланирован монтаж такого вида отопительной системы. К оптимальному варианту относится использование поэтажного плана с указанием всех необходимых для расчётов параметров и размеров. Допускается самостоятельное выполнение максимально точных замеров.
График расчета теплого пола
Чтобы определиться с величиной теплопотерь, потребуется наличие следующих данных:
Кроме того, учитывается толщина и изоляция пола, а также вид предполагаемого к использованию напольного покрытия, что оказывает непосредственное влияние на эффективность всей отопительной системы.
При выполнении расчётов следует принимать во внимание желаемую для обустраиваемого помещения температуру.
Расход трубы теплого пола в зависимости от шага петли
| Шаг, мм | Расход трубы на 1 м2, м п. |
|---|---|
| 100 | 10 |
| 150 | 6,7 |
| 200 | 5 |
| 250 | 4 |
| 300 | 3,4 |
Особенности проектирования
Все расчёты водяных тёплых полов должны быть произведены предельно тщательно. Любые недочёты при проектировании могут быть исправлены только в результате полного или частичного демонтажа стяжки, что способно не только повредить внутреннюю отделку в помещении, но и приведёт к значительным затратам времени, сил и средств.
Рекомендуемые температурные показатели поверхности пола в зависимости от вида помещения составляют:
Короткие трубы предполагают использование более слабого циркуляционного насоса, что делает систему экономически выгодной. Контур с диаметром 1,6 см не должен быть длиннее 100 метров, а для труб с диаметром 2 см максимальная длина составляет 120 метров.
Таблица решений для выбора системы водяного теплого пола
Правила расчёта
Для выполнения системы отопления на площади 10 квадратных оптимальным вариантом будет:
Следует учитывать, что разница между температурой поверхности и теплоносителя может составлять порядка 15 °C.
Оптимальный способ при укладке трубной системы представлен «улиткой». Именно такой вариант монтажа способствует максимально равномерному распределению тепла по всей поверхности и позволяет минимизировать гидравлические потери, что обусловлено плавными поворотами. При укладке труб в зоне наружных стен оптимальный шаг составляет десять сантиметров. Для выполнения качественного и грамотного крепления целесообразно проводить предварительную разметку.
Таблица теплопотребления различных частей здания
Расчёты труб и мощности
Полученные в результате замеров данные являются основой для расчёта мощности такого оборудования, как нагревательный тепловой насос, газовый или электрический котёл, а также позволяют определить расстояние между трубами при выполнении монтажных работ.
Крепление труб к арматурной сетке
Чтобы правильно рассчитать необходимую для укладки длину труб, следует определиться с видом и особенностями этих элементов:
Значительно облегчить расчёты и сделать их максимально точными позволяет использование специальных компьютерных программ. Все расчёты должны выполняться с учётом способа монтажа и расстояния между трубами.
Основными показателями, характеризующими систему, являются:
Следует учитывать, что при значительной площади отапливаемого помещения допускается увеличивать шаг укладки с одновременным увеличением температурного режима теплоносителя. Возможный диапазон шага при укладке составляет от пяти до шестидесяти сантиметров.
Наиболее распространённые соотношения расстояний и тепловых нагрузок:
Чтобы точно знать, достаточно ли использовать систему как единственный источник обогрева или же «тёплые полы» могут служить исключительно дополнением к основному отоплению, необходимо выполнить черновой, предварительный расчёт.
Схема подключения водяного теплого пола к котлу
Черновые расчёты теплового контура
Чтобы определить плотность эффективного теплового потока, отдаваемого м² тёплых полов, необходимо воспользоваться формулой:
g (Вт/м²) = Q (Вт) / F (м²)
Для вычислений величины Q учитывается площадь всех окон, средняя высота потолков в помещении, теплоизоляционные характеристики полов, стен и кровли. При выполнении напольного отопления в качестве дополнительного, суммарный объём теплопотерь целесообразно определять в форме процентного соотношения.
При расчётах величины F учёту подлежит только участок пола, участвующий в процессе обогрева помещения. На участках расположения предметов интерьера и мебели следует оставлять свободные зоны шириной порядка 50 сантиметров.
Для определения средней температуры теплоносителя в условиях нагревательного контура используется формула:
ΔТ (°С) = (TR + TO) / 2
Рекомендуемые температурные параметры в °С на вход и выход для стандартного теплоносителя составляют: 55—45, 50—40, 45—35, 40—30. Следует учитывать, что температурный показатель на подачу не может быть выше 55 °С, с условием температуры на обратный контур с разницей в 5 °С.
В соответствии с полученными величинами g и ΔТ выполняется подбор диаметра и шага для монтажа труб. Удобно использовать специальную таблицу.
Таблицы расчета теплового потока для теплого пола в зависимости от материала напольного покрытия
Таблицы расчета теплового потока для теплого пола в зависимости от материала напольного покрытия
Таблицы расчета теплового потока для теплого пола в зависимости от материала напольного покрытия
Таблицы расчета теплового потока для теплого пола в зависимости от материала напольного покрытия
На следующем этапе производится расчёт приблизительной длины задействованных в системе труб. С этой целью необходимо разделить показатель площади обогреваемого пола в м² на расстояние между уложенными трубами в метрах. К полученному показателю следует прибавить запас длины на выполнение загибов и подключение к длине прибавляется длина на загибы труб и длина на подключение к системе коллекторов.
При известной длине и диаметре труб легко высчитывается показатель объёма и скорость теплоносителя, оптимальная величина которого составляет 0,15—1 метр в секунду. При более высоких значениях скорости движения следует увеличить показатель диаметра используемых труб.
Правильный выбор насоса, используемого в отопительном контуре, базируется на величине расхода теплоносителя с запасом в двадцать процентов. Такое увеличение показателя соответствует параметрам гидравлического сопротивления в трубной системе. Подбор наноса для циркуляции нескольких отопительных систем заключается в соответствии показателей мощности этого оборудования с общим расходом всех используемых отопительных контуров.
Расчет стоимости теплого пола
Советы и рекомендации
Чтобы получить максимально точные расчёты, целесообразно обратиться за консультацией профессионалов, специализирующихся на выполнении монтажа внутренних инженерных коммуникаций.
Допускается использование онлайн-калькулятора, который облегчит расчёты, но даст весьма приблизительные вычисления, представляющие общую информацию о масштабах предстоящих монтажных работ.
Пример расчета водяного теплого пола
Для обогрева старых и ветхих сооружений, не обладающих качественным утеплением, нецелесообразно использовать систему тёплых водяных полов в качестве единственного отопительного элемента, что обусловлено низкой степенью эффективности и высоким уровнем энергозатрат.
Уровень технической грамотности всех выполненных расчётов оказывает непосредственное влияние на качественные характеристики монтируемой отопительной системы. Правильные расчёты позволяют оптимизировать финансовые затраты не только на процесс установки водяного обогрева полов, но и минимизировать расходы во время эксплуатации и обслуживания всей отопительной системы.
Понравилась статья?
Сохраните, чтобы не потерять или поделитесь с друзьями!
Теплый водяной пол как элемент системы автономного дома
Выбираете энергоэффективные решения?
Обратите внимание на геотермальные тепловые насосы FORUMHOUSE
Геотермальный тепловой насос EU (старт/стоп)
Геотермальный тепловой насос IQ (псевдоинвертор)
Геотермальный тепловой насос IQ (инвертор)
FORUMHOUSE уже неоднократно рассказывал о базовых принципах проектирования и строительства автономного загородного дома. Суть всех материалов сводится к следующему — «автономия» у каждого своя. Прежде чем покупать участок, на котором нет или не предвидится хотя бы централизованного электроснабжения, нужно 100 раз подумать, а нужен ли он. Т.к. материальные вложения в строительство полностью автономного дома, при условии, что это не южные регионы, могут превысить все разумные пределы.
Цель этой статьи — практические рекомендации по самостоятельному устройству водяного тёплого пола как одного из элементов инженерки реального, а не мифического автономного дома.
Возможные проблемы строительства автономного дома
Мы же попробуем взглянуть на теплый водяной пол с другой стороны и рассмотреть его как элемент, повышающий автономию загородного дома. Для начала разберемся с понятием «автономный дом» применительно к нашей стране.
Практика показывает, что автономный дом за границей и у нас — это две большие разницы как по подходу к его проектированию и строительству, так и к дальнейшей эксплуатации. Чаще всего начинающий застройщик представляет себе автономный коттедж как полностью независимый от всех внешних энергосетей. Проще говоря, дом оборудован инженерными устройствами, которые вырабатывают достаточно электроэнергии для питания всего оборудования в коттедже. Это может быть котёл, насосы, бытовая техника и т.д.
Если, на крайний случай, воду можно добыть из колодца, дом отопить углём или дровами, то, условно говоря, если выдернуть современный коттедж «из розетки», то остановится вся «инженерка». Не рассматриваем частные случаи строительства полностью энергонезависимых домов, которые отапливаются печкой, а система отопления построена на гравитационном принципе работы, т.е. не нуждается в циркуляционных насосах.
Главный «подводный камень» для застройщиков, решивших уйти в «автономку», состоит в том, что солнечные батареи, гелиоколлекторы и ветряки, в силу дороговизны, не могут использоваться в холодных областях России, как единственные источники энергии.
Зачастую, просчитав стоимость строительства такой системы, например, на базе фотоэлементов, в которой «слабым местом» становятся дорогие аккумуляторы – их нужно менять через несколько лет, с учетом недостатка солнечных дней, пользователь понимает, что затраты никогда не отобьются.
Когда речь заходит о заграничном опыте, то многие думают: «вот у них…, а почему так у нас». Но, например, в Германии ветрогенераторы давно превратились в обыденность, а излишки электроэнергии, выработанной на «солнечной ферме», частник может продать электросетям. «Зелёная» энергетика «там» является дотационной, и государство всячески стимулирует её развитие, с каждым годом увеличивая выработку альтернативки. Большую роль играет и более мягкий климат.
В наших реалиях застройщик вынужден, в первую очередь, полагаться на себя. И, хотя число энтузиастов автономии растёт, а системы с каждым годом становятся доступнее, в большинстве случаев застройщиков интересует лишь частичное независимое энергоснабжение коттеджа. Т.е. возможность с комфортом переждать аварийное отключение электричества или аварию в котельной – зимой и при этом не замёрзнуть. В этом случае на первое место выходит связка автономный дом — экономичный дом, расходующий меньше энергии в случае форс-мажорных обстоятельств.
Исходя из этого, современный загородный дом должен быть теплоинерционным — т.е. его конструкция должна быть рассчитана таким образом, чтобы строение при обычной эксплуатации запасало энергию. Для этого стены, пол, перекрытия возводятся из материалов, обладающих большой массой, а также хорошей теплоёмкостью и теплоотдачей.
Хороший пример такого стенового материала — обычный полнотелый кирпич. Конечно, не всегда это возможно сделать (например, в каркасных домах). В таком случае теплый водяной пол становится одним из элементов системы, повышающей степень автономии загородного дома.
Теплый водяной пол как элемент системы автономного дома
Итак, автономный дом должен быть энергоэффективным или энергосберегающим. Т.е. все потери тепла в здании должны быть сведены к разумному минимуму. Это автоматически тянет за собой необходимость возведения замкнутого герметичного теплоизоляционного контура. Т.к. чем меньше теплопотери, тем меньше потребуется энергии (включая и из альтернативных источников) для их восполнения.
Наш портал уже затрагивал тему, выгодно ли строить энергоэффективный дом. Подводя резюме этой статьи, скажем, что такой дом должен быть сбалансирован и представлять систему, где все элементы подобраны друг к другу. Проще говоря, не нужно заниматься экстраутеплением стен, если в окна установлены обычные стеклопакеты, система вентиляции без рекуператора, а фундамент не теплоизолирован.
Теперь рассмотрим, как на сокращение энергозатрат влияет система водяного тёплого пола, которая представляет т.н. поверхностную лучистую систему отопления. При использовании лучистого отопления тепло человек воспринимает, как более комфортное, чем тепло при радиаторном — конвекционном отоплении. В результате можно понизить температуру в жилом помещении примерно на 2 °C. Например, сделав её не 19-22 °C (усреднённая комфортная температура), а 18 °C.
Это один из путей экономии, что важно для строительства автономного дома. Второй нюанс — теплый пол — это низкотемпературная система отопления. Т.е, в отличие от радиаторного отопления, нам не требуется греть теплоноситель до высоких температур, что также экономит энергоресурсы. При расчёте теплого пола ориентируемся на следующие данные по температуре его поверхности:
Теплый пол как единственная система отопления загородного дома
Третий плюс теплого пола — высокая теплоаккумулирующая способность. Т.е. такая система становится «печкой», долго отдающей тепло даже при отключении циркуляции теплоносителя. Это связано с тем, что трубы теплого пола уложены в бетонную стяжку, хорошо теплоизолированную от нижележащих слоев конструкции покрытия. При прогреве большой бетонной массы она аккумулирует тепло, что особенно важно для каркасных домов с их низкой тепловой инерционностью.
После вывода теплого пола на рабочий режим днём можно отключить теплый пол и, за счет инерционности, система продолжит отдавать тепло. Повысить эффективность такого режима эксплуатации можно, добавив в систему тепловой аккумулятор.
Интересен опыт пользователя портала Александра Федорцова (ник Скептик).
Даже отопление электричеством может быть дешевым, если построить правильный каркасник на фундаменте УШП и отапливать дом водяным теплым полом в связке с теплоаккумулятором, в котором вода нагревается ТЭНом по ночному тарифу.
Очень часто пользователи задают вопрос, а можно ли отопить дом только тёплым полом, и будет ли это экономично?
Ответ один — это расчётный показатель. Т.к. эффективность теплого пола, как единственной системы отопления, зависит от теплопотерь дома, региона проживания, площади комнат и т.д.
Для понимания основ, руководствуемся следующим правилом: эффективная система отопления должна компенсировать теплопотери, т.е. дать то количество тепла в дом, которое ушло.
Для этого обязательно выполняется расчет на теплопотери, после которого может выясниться, что одного только теплого пола недостаточно, и требуется комбинированная система отопления: теплый пол + радиаторы.
Теплоотдача теплого пола с 1 кв. м рассчитывается по следующей формуле:
q – тепловой поток поверхности пола, Вт/м 2 ;
tп – средняя температура поверхности пола — 29 °C;
tв – средняя температура воздуха — 20 °C.
Подставляем значения в формулу.
Т.е. 1 кв. м тёплого пола компенсирует теплопотери в 100 Вт. Не забываем, что на работу системы влияет площадь открытой поверхности пола помещения, где смонтировано поверхностное лучистое отопление.
Например, если, условно говоря, требуется отопить зал площадью в 50 кв. м, поверхность пола которого по минимуму заставлена мебелью, то мы сможем снять с теплого пола более высокую теплоотдачу.
Если нужно обогреть комнату площадью 25 кв. м, большая часть которой заставлена шкафами, стоит кровать и т.д., то это уменьшает эффективную площадь теплого пола и, соответственно, его теплоотдачу.
Кроме этого, дополнительная установка радиаторов компенсирует такой недостаток теплого пола, как долгий (относительно радиаторов) выход на рабочий режим эксплуатации. Соответственно: если в комнате нужно быстро поднять температуру, делается это при помощи радиаторов, чтобы не ждать, пока прогреется теплый пол.
В итоге выяснилось, что теплопотери по всему дому составляют 14 кВт. Из них на первый этаж пришлось чуть больше 7 кВт. Расчёт теплоотдачи теплого пола показал, что пять контуров в сумме дадут 4.75 кВт тепла (примерно 70% от необходимой величины). Недостачу в 2.35 кВт (30%) покроют три радиатора.
Для наглядности прилагаем схемы:
1) Раскладка петель теплого пола
2) Радиаторное отопление
После расчётов, составления сметы и закупки всех необходимых компонентов пользователь приступил к самостоятельному монтажу теплого пола.
Нюансы самостоятельного монтажа теплого пола
В рамках одной статьи невозможно рассказать обо всех особенностях монтажа теплого пола, поэтому остановимся на ключевых моментах. Первое — трубы теплого пола закладываются в бетонную стяжку. Если пожадничать и купить дешевые трубы, велика вероятность, что через некоторое время (не рассматриваем «косяки» монтажа) система потечёт, и её придётся ремонтировать. Это означает демонтаж финишного напольного покрытия и вскрытие стяжки.
В качестве труб тёплого пола используем или металлопластик, или сшитый полиэтилен. Полипропилен использовать нельзя. Трубы для надежности системы укладываем без соединений в стяжке (хотя производители допускают это при использовании специальных пресс-фитингов) одним куском.
Для теплого пола я использовал металлопластиковые трубы диаметром 1.6 см. Их же я использовал для подключения радиаторов. Всего, по расчётам, необходимо 390 м труб.
Для ориентира (цены указаны за 2016 год) приведём основные расходы на теплый пол RomanXRoman:
Перед укладкой ЭППС пользователь настелил на пол гидроизоляцию с нахлёстами на стены и между полотнами.
Далее уложил ЭППС толщиной в 5 см в два слоя.
Определившись с местом для монтажа коллектора, пользователь, повесив радиаторы на стены, проложил к ним трубы в «шубке», заложив их в штробы, прорезанные в утеплителе.