Как сделать расчет теплого пола на примере водяной системы

Как рассчитать мощность водяного теплого пола

Теплоотдача водяных полов напрямую зависит от протяжённости магистрали.

 Для расчёта мощности системы потребуется знать:

• площадь и конфигурацию помещения;
• расход теплоносителя;
• теплопотери;
• укладочный шаг.

Составление плана

Любой подсчёт нужно начинать с составления плана помещения. Удобнее делать это на миллиметровой бумаге, но можно и на тетрадных листках в клетку. На чертеже отображаются все окна и двери помещения, с указанием их размеров.

Сразу замеряется высота комнаты, и прописываются показатели полезного объёма. На плане отмечаются участки, где будет стоять мебель. Затем нужно отобразить схему размещения труб.

Определение площади

При расчёте мощности водяного пола нужно помнить, что площадь, находящаяся под стационарной мебелью и техникой не учитывается.

Рассчитывается площадь комнаты по стандартной формуле (площадь квадрата, прямоугольника и т.д.), и от результата отнимаются участки, где будет стоять мебель.

Расчёт теплопотерь

Теплопотери — тепло в количественном обозначении, которое теряется помещением за единицу времени. Чтобы снизить теплопотери, используются отопительные приборы, а так же делается хорошая теплоизоляция.

При расчёте тепловых потерь учитывается:

• площадь комнаты;
• размер окон и дверей;
• высота потолка;
• число наружных стен;
• температура за окном;
• теплоизоляция стен;
• тип комнаты, которая находится выше.

Чтобы произвести подсчёт теплопотерь можно воспользоваться онлайн-калькулятором.

Расход теплоносителя

Для расчёта расхода воды потребуется знать — какое количество теплоносителя проходит через трубопровод за 1 час. Это нам нужно для того, чтобы грамотно произвести настройку ротаметров, и сделать правильный выбор производительности насоса.

Расход воды рассчитывается по формуле:

• G – расход воды в кг/ч;
• Q – тепловая мощность в Вт;
•  Δt – температурная разница теплоносителя в подающем и обратном контуре, для тёплых полов она равна 10 °С;
• 0.86 — коэффициент теплоёмкости воды.

Шаг укладки и длина контура

Для напольного отопления, в частном жилье, чаще укладываются металлопластиковые или полиэтиленовые профили, имеющие диаметр 16 мм. Есть несколько способов укладки трубопровода — змейка или улитка, при этом укладочный шаг не должен быть слишком маленький.

Длину каждого контура рекомендовано ограничивать 80 метрами. От его размера зависит выбор мощности насоса.

Рассчитать длину контура можно по формуле:

где:

• F — площадь помещения;
• b — укладочный шаг.

Если длина трубопровода получается больше 100 м, то её надо разбить на несколько петель.

Мощность пола

Мощность водяного тёплого пола на 1 м2 небольшая, и составляет всего 40 — 150 Вт. Чтобы система работала эффективно, распределение тепла по поверхности должно быть равномерным, без образования холодных зон. Для увеличения теплоотдачи, рекомендовано уменьшать укладочный шаг труб.

Хватит ли теплого пола для обогрева дома. Лайфхак от Cпроектируй.рф

Watch this video on YouTube

Плотность теплопотока рассчитывается по формуле:

где:

• q — показатель теплопотерь;
• F — площадь.

Производительность котла

Как рассчитать мощность котла для теплых полов — делается это с учётом мощности тёплых полов всего дома. Следует сложить все значения, которые были рассчитаны для каждой комнаты.

К полученному результату нужно добавить 15% — это и будет требуемая производительность котла. Если котёл купить без запаса, то при 100% нагрузке, ресурс агрегата будет расходоваться максимально быстро.

Производительность современных котлов — 24 киловатт, этого хватит для обогрева среднего помещения площадью до 240 м2. Есть электрокотлы, и с встроенным насосом — что является очень удобным.

Циркуляционный насос

Без насоса, гидрополы будут функционировать не эффективно. Как рассчитать мощность насоса для теплых полов? Она зависит от гидравлического сопротивления в магистрали, чем трубопровод длиннее, тем требуется более сильный насос.

 Чтобы определить производительность насоса можно воспользоваться формулой:

где:

• Pн — мощность отопительного устройства в кВт;
• tобр.т — температурный показатель теплоносителя в обратке;
• tпр.т — уровень температуры в подаче.

Рекомендовано выбирать схемы полов, позволяющие регулировать мощность в больших пределах. При включении она должна быть максимальная, за счет этого прогрев полов будет быстрее.

После достижения заданных параметров в системе должно происходить автоматическое понижение температуры обогрева.

Теплый пол расчет мощности

На определение необходимой мощности теплого пола в помещении влияет показатель теплопотерь, для точного определения которых потребуется произвести сложный теплотехнический подсчет по особой методике.

• При этом учитываются следующие факторы:
• площадь обогреваемой поверхности, общая площадь помещения;
• площадь, тип остекления;
• наличие, площадь, тип, толщина, материал и термическое сопротивление стен и иных ограждающих конструкций;
• уровень проникновения солнечных лучей в помещение;
• наличие иных источников тепла, в том числе учитывается тепло, источаемое оборудованием, различными приборами и людьми.

Методика выполнения подобных точных расчетов требует глубоких теоретических знаний и опыта, а потому теплотехнический расчет лучше доверить специалистам.

Ведь только они знают, как рассчитать мощность теплого пола водяного с наименьшей погрешностью и оптимальными параметрами

Особенно это важно при проектировании обогреваемого встроенного отопления в помещениях большой площадью с большой высотой

Укладка и эффективная эксплуатация водяного обогреваемого пола возможна лишь в помещениях с уровнем теплопотерь менее 100 Вт/м². Если теплопотери выше, необходимо принять меры по утеплению помещения с целью снижения потерь тепла.

Однако если проектный инженерный расчет стоит немалых денег, в случае с небольшими помещениями приблизительные расчеты можно провести самостоятельно, приняв 100 Вт/м² за усредненную величину и отправную точку в дальнейших расчетах.

1. При этом для частного дома принято корректировать усредненный показатель потерь тепла исходя из общей площади строения:
2. 120 Вт/м² – при площади дома до 150 м²;
3. 100 Вт/м² – при площади 150-300 м²;
4. 90 Вт/м² – при площади 300-500 м².

Нагрузка на систему

• На то, какая будет мощность водяного теплого пола на квадратный метр, влияют такие параметры, создающие нагрузку на систему, определяющие гидравлическое сопротивление и уровень теплоотдачи, как:
• материал, из которого изготовлены трубы;
• схема укладки контуров;
• длина каждого контура;
• диаметр;
• расстояние между нитками труб.

Характеристика:

Трубы могут быть медными (отличаются наилучшими теплотехническими и эксплуатационными характеристиками, однако обходятся не дешево и требуют специальных навыков, а также инструмента).

Основных схем укладки контура два: змейкой и улиткой. Первый вариант наиболее прост, но менее эффективен, так как дает неравномерный нагрев пола. Второй более сложен в реализации, но эффективность прогрева на порядок выше.

Площадь, отапливаемая одним контуром, не должна превышать 20 м². Если отапливаемая площадь больше, то целесообразно трубопровод разбить на 2 или более контуров, подключив их к распредколлектору с возможностью регулирования нагрева участков пола.

Общая длина труб одного контура должна быть не больше 90 м. При этом, чем больший выбран диаметр, тем больше расстояние между нитками труб. Как правило, не применяются трубы с диаметром более 16 мм.

Каждый параметр имеет свои коэффициенты для дальнейших расчетов, посмотреть которые можно в справочниках.

Расчет мощности теплоотдачи: калькулятор

Чтобы определить мощность водяного пола, необходимо найти произведение общей площади помещения (м²), разницы температур подачи и обратно поступающей жидкости, и коэффициентами, зависящими от материала труб, напольного покрытия (дерево, линолеум, плитка и т.д.), других элементов системы.

Мощность водяного теплого пола на 1 м², или теплоотдача, не должна превышать уровень теплопотерь, однако не более чем на 25%. В случае слишком малого или слишком большого значения, необходимо произвести перерасчет, выбрав иной диаметр труб и расстояние между нитями контура.

Показатель мощности тем выше, чем больше диаметр выбранных труб, и тем ниже, чем больший шаг задан между нитками. Для экономии времени можно воспользоваться электронными калькуляторами расчета водяного пола или скачать специальную программу.

Расчет мощности водяного пола

Расчеты отопительной водяной системы нужно произвести предельно тщательным образом. Любые ошибки в дальнейшем могут привести к дополнительным затратам, так как исправить их можно будет только при полном или частичном демонтаже стяжки, а это может повредить внутреннюю отделку помещения.

Перед тем как приступить к расчетам количества мощности нужно знать несколько параметров.

Параметры для водяного пола

На мощность отопительной системы влияют несколько факторов, такие как:

• диаметр трубопроводов;
• мощность насоса;
• площадь помещения;
• вид напольного покрытия.

Эти параметры так же помогают произвести расчет длины труб для теплого пола и их ветки, для обогрева помещений.

Но как производится расчет мощности?

Методика расчетов мощности

Самостоятельно произвести расчеты мощности очень сложно, так как здесь понадобится навык и опыт. По этим причинам его лучше заказать у соответствующей организации, где работают инженеры – технологи. Если все же расчет производится самостоятельно, то за среднюю величину берут 100 Ватт на один квадратный метр. Такая методика применяется в многоэтажных зданиях.

В частных же домах, средняя величина мощности будет зависеть от площади здания. Таким образом, специалистами составлены следующие показатели:

• площадь до 150 кв. м. – 120 Вт/м2;
• площадь от 150 до 300 кв. м. – 100 Вт/м2;
• площадь от 300 до 500 кв. м. – 90 Вт/м2.

Рассмотрев методику расчета мощности, нужно высчитать количество труб. Но для этого вначале стоит ознакомиться со способами их установки.

Как рассчитать электрический теплый пол

Методика расчета аналогична тому, что написано про водяной пол. Необходимо знать теплопотери и способ использования подогрева пола, мощность одного метра греющего элемента. В данном случае все несколько проще, потому что электрические материалы для нагрева пола имеют конкретную цифру, которой производители обозначают максимальную теплоотдачу. Больше заявленной цифры они выдать не в состоянии. Потому расчет теплого пола с электрическим подогревом более прост и понятен. Тем не менее, остается достаточное количество переменных величин. Это толщина стяжки, ее теплопроводность, теплопроводность финишного напольного покрытия. Их тоже надо учитывать.

Расчет зависит от мощности обогревателя на квадратный метр

Эффективная площадь обогрева

Расчет теплого пола с электроподогревом начинают с определения эффективной зоны обогрева и ее площади. Большая часть нагревательных элементов не переносит перегрева (резистивные кабели, маты из резистивных кабелей, пленочные нагреватели и инфракрасные маты). Исключение — саморегулирующиеся греющие кабели, но они стоят дорого, поэтому их применяют редко. Хотя, есть и сами кабели и маты из них.

Еще раз: электрические греющие элементы пола укладывают только на той площади, где не будет стоять мебель и/или сантехника, лежать ковры и т.д. То есть, электрический теплый пол кладут там, где будет постоянный и определенный расход тепла.

Чтобы рассчитать кабель для теплого пола надо сначала определиться с площадью, на которой он будет укладываться

Перед началом расчета предполагаемые места под мебель/сантехнику/ковры очерчиваем, считаем оставшуюся площадь. Это и будет эффективная площадь обогрева. Ее дальше используем в расчетах.

Как рассчитать метраж греющего кабеля для пола

Методика расчета основывается на том количестве тепла, которое надо восполнить (теплопотери) и эффективной площади отопления. Теплопотери делим на эффективную площадь обогрева. Получаем требуемую тепловую мощность, которую мы должны получить с квадратного метра площади с уложенным нагревательным элементом.

Например, площадь комнаты 16 квадратов, на 4 квадратах будет располагаться мебель. Обогреваемая зона — 16 кв. м — 4 кв. м = 12 кв. м. Теплопотери помещения — 1100 Вт. Узнаем сколько надо мощности с одного метра: 1100 Вт / 12 м² = 92 Вт/м².

Расчет греющего кабеля по площади помещения и мощности метра

Далее смотрим мощность кабелей для обогрева пола. Например, мощность одного метра — 30 Вт. Чтобы получить 92 Вт на квадратном метре, надо уложить чуть больше чем три метра кабеля. Вполне реальная задача. При разработке схемы, помните, что лучше, чтобы для стяжки высотой 3-4 см расстояние между проводами не превышало 25 см. Иначе пол будет иметь ярко выраженные «полосы» — чередующиеся зоны тепла и холода.

Есть и другой способ. Купить готовый набор кабеля определенной мощности. Ищите подходящую мощность и площадь укладки. Имеете все в комплекте.

Расчет теплого пола с кабельными матами

Суть расчета не изменяется. Также нужны теплопотери и эффективная площадь укладки. Это тот же кабель, но предварительно закрепленный на полимерной сетке. Такой обогревательный элемент проще в укладке. Применяется чаще всего под плитку. Просто раскатывается на подготовленное основание, сверху кладется плитка на специальный клей.

Греющие маты продаются обычно в готовом к укладке виде

С полом такого типа все просто. Он продается кусками определенной мощности на определенную площадь. Всего-то и надо, что найти тот вариант, который вам подходит.

Рассчитаем пленочный теплый пол

Пленочный нагревательный элемент продают комплектами и на метры. Подбираете метраж и мощность так, чтобы он давал требуемое количество тепла. Полотнища пленки должны укладываться вплотную друг к другу. Это необходимо, чтобы избежать «полосатости» температур.

Теплый пол пленочный. Расчет очень прост: подбираем мощность и ширину так, чтобы давали они требуемое количество тепла

Ширина пленочного теплого пола — 30 см, 50 см, 80 см и 100 см. Вполне можно в одном помещении использовать разные по ширине

Важно чтобы нагревательные элементы не перегревались

Как рассчитать расход трубы

Чтобы определить, сколько расходного материала потребуется для организации системы обогрева в каждом отдельном помещении, необходимо произвести расчет по следующей формуле:

L=S/N*1,1, что означает следующее:

• L обозначает длину трубы;
• S – это показатель, определяющий площадь комнаты;
• N – это расстояние между петлями системы;
• 1,1 – это коэффициент, равный 10%, и обозначающий дополнительный расход трубы на повороты.

Рекомендуемые значения расхода теплоносителя и соответствующие скорости в трубах

Так как оба конца контура подключаются к коллектору, располагаемому на стене, в расчет должна включаться и длина подводящего участка – отрезка, идущего от коллектора до разводки водяного теплого пола.

Расчет полезной площади помещения следует производить, придерживаясь определенных правил:

• Если в комнате планируется установить массивную мебель, то под нее трубу укладывать не нужно. В противном случае не получится рассчитать оптимальный расход энергопотребления. К тому же обогрев не лучшим образом скажется и на самой мебели.
• Расстояние от контура до стен и межкомнатных перегородок должно составлять 30 см.

Монтаж водяного теплого пола

После того, как удалось рассчитать полезную площадь, можно производить основной расчет, учтя и остальные требования. Чтобы понять, сколько требуется материала, можно воспользоваться наглядным примером, в качестве которого рассматривается помещение с полезной площадью 18 м², длиной подводящего участка 5 м (если учитывать, что к нему будут подключены оба конца, то получится 10 м), а также шагом укладки, равном 15 см или 0,15 м.

Итого: 18/0,15*1,1+10=142 м.

Увеличение расстояния между петлями приводит к сокращению количества расходного материала в процессе монтажа водяного теплого пола. В целом расчет этого показателя производится согласно плану, который составляется на первоначальном этапе работ.

Расчет стоимости теплого пола

Расход трубы на 1 м² рассчитывается, исходя из расстояния между петлями.

• При расстоянии, равном 10 см, этот параметр составит 10 м п.;
• Если этот показатель увеличивается до 15 см, количество расходного материала уменьшается до 6,7 м п.;
• 20 см – 5 м п.;
• 25 см – 4 м п.;
• При максимальном расстоянии в 30 см – 3,4 м п.

Правила расчета и варианты укладки

От выбранного способа укладки непосредственно зависит расход материала и теплоэффективность готовой системы.

Различают три способа размещения труб: змейка, улитка и комбинированный.

Змейка

Способ отличается простотой расчетов и легкостью монтажа, что делает его очень популярным. Такая схема наилучшим образом подходит для промышленных зданий, помещений с малыми потерями тепла и объектов, нуждающихся в круглогодичном отапливании.

Рекомендуем ознакомиться: Как определить необходимую высоту дымохода относительно конька крыши?

Главный недостаток такого способа укладки – ощутимая разница температур на различных участках пола. Кроме того, трубы часто изгибаются под достаточно большими углами, что делает проблематичным реализацию проектов с малым шагом. Частично решить эту проблему поможет использование стальной пружины, которая натягивается на место будущего изгиба, и препятствует образованию излома.

Улитка

Встречается также обозначение «спираль» или «ракушка». В такой схеме температурное поле распределяется по поверхности пола более равномерно, поскольку трубы прямого и обратно контура укладываются попеременно.

Трубы размещаются параллельно и монтируются по направлению от стен к центру. В средней части помещения подающая линия завершается петлей, переходящей в обратный контур, идущий, напротив, от центра к коллектору.

Достоинства такого способа укладки:

• Равномерный прогрев помещения.
• Отсутствие резких изгибов и, как следствие, малое гидравлическое сопротивление.
• Уменьшенный расход трубного материала.

Этот способ считается наиболее трудоемким при проектировании и для практической реализации.

Комбинированный способ

Как правило, такой способ укладки выбирается для больших помещений, поверхность пола которых разбивается на отдельные зоны. Для каждой зоны при этом подбирается оптимальный способ расположения труб: в районе окон, дверей и по периметру – змейкой, в центре помещения – спиралью.

Укладка труб производится настильным или бетонным методом:

• В первом случае используются готовые панели реечного или модульного исполнения, оборудованные пазами и столбиками для удобной фиксации труб. После укладки труб конструкция накрывается гипсоволокнистыми плитами и напольным покрытием. Несмотря на удобство и скорость монтажа, такой способ до сих пор не получил широкого распространения.
• Монтаж в бетонную стяжку потребует гораздо больше времени. Только на высыхание и укрепление слоя бетона потребуется не менее 28 дней (в зависимости от толщины слоя).

Рекомендуем ознакомиться: Вентиляция и воздуховоды прямоугольной формы сечения

Процедура укладки в стяжку производится в такой последовательности:

• Слой гидроизоляции. Укладывается в нижнюю часть конструкции, препятствует образованию конденсата.
• Термоизоляция. Подойдет любой листовой теплоизолирующий материал. Его задача – не допустить утечку тепла вниз, а толщина слоя определяется сообразно внешним климатическим условиям.
• Фольгированная пленка. Перенаправляет максимальный объем теплого воздуха в комнату, позволяя экономить на расходе теплоносителя.
• Армирующая сетка. Обеспечит стяжке необходимую прочность.
• Монтаж трубопровода. Один или несколько контуров, по которым идет циркуляция теплоносителя.
• Контрольные испытания. В смонтированную систему подается теплоноситель.
• Стяжка. Заливка готового трубопровода цементно-песчаной смесью. Толщина слоя обычно не превышает 35-50 мм.
• Напольное покрытие. Наилучшие показатели отдачи тепла показывает керамическая плитка.

Инструкция

Зная общие теплопотери ограждающими конструкциями помещения, вначале следует отнять от этого значения величину потерь через полы, поскольку при устройстве теплого пола их не будет. Полученную величину Q (Вт) надо разделить на площадь комнаты F (м2) для того, чтобы узнать удельную теплоотдачу, которую должна обеспечивать система водяного пола q (Вт/м2):

q=Q/F.

Рисунок 2. Номограмма определения удельной теплоотдачи теплого пола с ковровым покрытием или паркетом.

Дальше расчет выполняется графическим способом по номограммам, представленным на рис. 1, 2, 3. Следует выбрать ту номограмму, которая соответствует вашему напольному покрытию. Взяв получившееся значение q, откладываемое с левой стороны графика, нужно определить температуру поверхности пола, которая обеспечит необходимое поступление тепла в помещение. Например, если удельная теплоотдача должна составлять 99 Вт/м2, а покрытие синтетическое (линолеум), то по номограмме на рис. 1 необходимая температура поверхности — +29⁰С, что неприемлемо.

Тогда по той же номограмме принимается максимально допустимая температура — +26⁰С. Если от этого значения (располагается на правой шкале графика) вести горизонтальную линию, то она пересечет несколько диагональных графиков, отражающих интервал укладки труб теплого пола. Подбирается оптимальное значение, в данном примере подойдет 0,2 м. От места пересечения горизонтальной линии температуры и диагонального графика интервала укладки проводится вертикальная линия вниз. Она укажет на величину средней разности температур, в приведенном примере она составит 21⁰С. Дойдя по горизонтальной линии до самого конца, можно выяснить реальную удельную теплоотдачу контура отопления, здесь получится 68 Вт/м2.

Теперь можно рассчитать параметры теплоносителя для системы. Определяется его средняя расчетная температура:

t_т=∆t_ср+t_пом.

В этой формуле:

Рисунок 3. Номограмма определения удельной теплоотдачи теплого пола с толстым ковровым покрытием или толстым паркетом.

• t_т — средняя расчетная температура воды в системе, ⁰С;
• ∆t_ср — средняя разница температур, определенная ранее по номограмме, ⁰С;
• t_пом — необходимая температура воздуха в помещении, ⁰С.

Если подставить те же цифры из рассматриваемого примера и принять значение температуры в комнате равным 20⁰С, результат будет — +41⁰С. Ранее были указаны стандартные температурные графики, которые следует принимать для теплого пола, под результат примера методом подбора определен график 45/35⁰С.

Поскольку температура поверхности была принята меньше требуемой для отопления комнаты, нужно вычислить, какова разница между потоком, который будет поступать от теплого пола, и необходимым изначально количеством теплоты для компенсации потерь через наружные ограждения. Для этого нужно площадь помещения умножить на удельную теплоотдачу от контура напольного отопления:

Q_п=F×q_п.

Если для примера принять значение площади равным 40 м2, то величина теплового потока будет:

68 Вт/м2х40 м2=2720 Вт.

Изначальная же расчетная величина q составляла 99 Вт/м2, а общая — 3960 Вт, разница — 1240 Вт. Это недостающее количество теплоты надо подать в комнату другим, традиционным способом отопления, то есть радиаторами.

Определив расчетный температурный график подачи теплоносителя (в примере — 45/35⁰С), интервал укладки трубопроводов отопительного контура (в примере принят 0,2 м), надо рассчитать протяженность трубы:

Схема подключения теплого пола.

L=F/a, где:

• L — длина трубы, м;
• а — интервал ее укладки, м;
• F — площадь поверхности теплого пола, м2.

В примере: 40 м2/0,2 м=200 м. К этой протяженности необходимо прибавить длину труб, которые идут до помещения от распределителя, здесь для примера пусть будет 10 м. Получилось 210 м, что является слишком большим контуром, который будет иметь очень высокое гидравлическое сопротивление. Нужно разделить систему на 2 контура, тогда длина трубы составит 105 м, это максимально допустимое значение. Другой вариант — пересмотреть интервал укладки, увеличить его, тогда материала трубы понадобится меньше, но и отдача теплого пола станет ниже. В результате придется наращивать мощность радиаторов.

Что учитывается при созданиипроекта теплого пола

• План вашего помещения
• Материал покрытия пола
• Утеплены ли стены помещения
• Формат и размещение теплого генератора

В проекте вашего теплого пола – важно грамотно рассчитать теплопотери в помещении с учетом его габаритов, среднестатистической температуры воздуха и влажности зимой. Будет уместно так же учесть наличие вторичных источников обогрева в помещении

Сделав учет всех упомянутых параметров, и приняв во внимание факторы теплопотери, можно приступать к просчету труб и реализовывать маршрут коммуникаций теплого пола

Именно на основании показателей мощности происходит выбор оптимальной системы теплого пола. Данный показатель всецело зависит от формата и габаритов помещения, специфики отопительной системы

Важно учитывать, что для вычислений будет учитываться только используемая площадь комнаты, которая может считаться жилой, и не загромождена мебелью или бытовыми приборами. Теплый пол может рассматриваться, как основной источник тепла в помещении, только если его коммуникации смогут обогревать не менее 70% от объема всего помещения