Эффективность теплого пола зависит от множества факторов. Даже при правильной установке и использовании современных материалов достичь желаемого результата невозможно без учета всех нюансов.
Чтобы получить положительный результат монтажа, первым делом нужно выполнить точный расчет теплых полов.
Разработка проекта отопительной системы обходится дорого, поэтому многие домашние мастера сами производят расчеты.
Создадим проект вместе, определим критерии выбора параметров отопления и проведём расчет пошагово. В качестве примера – вычисление теплого пола.
Исходные данные для расчета
На начальной стадии проекта грамотное планирование строительных и пусконаладочных работ предостережёт от непредвиденных трудностей и затруднений в будущем.
При определении мощности тёплого пола следует учесть следующие сведения.
- материала стен и особенностей их конструкции;
- размеров помещения в плане;
- вида финишного покрытия;
- конструкции дверей, окон и их размещения;
- расположения элементов конструкции в плане.
Чтобы спроектировать объект качественно, нужно учитывать существующий температурный режим и возможность его изменения.
Рекомендации касаются температуры у пола для обеспечения комфортного пребывания в помещениях различного назначения.
- 29°С — жилая зона;
- 33°С— ванные комнаты, помещения с бассейнами и другие помещения с повышенной влажностью.
- 35°С — Пояса холода у входных дверей, наружных стен и тому подобное.
Избыток данных значений может привести к перегреву системы и финишного покрытия, вследствие чего материал будет неизбежно поврежден.
Определив температуру теплоносителя, исходя из личных предпочтений, и рассчитав нагрузку на обогревательный контур, можно приобрести насосное оборудование, способное без проблем обеспечивать циркуляцию теплоносителя. При выборе оборудования учитывают расход теплоносителя с запасом в 20%.
На этапе проектирования необходимо определиться: станет теплый пол главным источником тепла или будет лишь дополнять радиаторную систему отопления. От этого зависит количество тепловой энергии, которое ему предстоит компенсировать. Она может составлять от 30 до 60 процентов с возможными колебаниями.
Время нагрева водяного пола зависит от толщины элементов стяжки.
Определение параметров теплого пола
Расчет призван определить величину тепловой нагрузки. Результат расчета задаёт направление последующих действий. На тепловую нагрузку влияют средняя зимняя температура региона, ожидаемая внутренняя температура помещений, а также коэффициенты теплопередачи потолков, стен, окон и дверей.
Итоговый результат расчетов перед устройством теплого пола Температура водной системы зависит также от работы дополнительных отопительных приборов, среди которых выделяют тепловое излучение жителей дома и их питомцев. Расчет обязательно включает учет утечек тепла.
На планирование влияют особенности расположения комнат, для чего необходим поэтажный план дома с разрезами.
Методика расчета потерь тепла
Определив этот параметр, вы узнаете необходимое количество тепла для комфортного пребывания людей в комнате и сможете подобрать оборудование — котел, насос и пол — по мощности. Теплота от отопительных контуров должна компенсировать потери тепла зданием.
Формула отображает связь между этими двумя показателями.
Mп = 1,2 х Q, где
- Mп — требуемая мощность контуров;
- Q — потери тепла.
Чтобы рассчитать второй показатель, производят замеры и вычисляют площади окон, дверей, перекрытий и наружных стен. Площадь пола в расчет не входит, так как он будет обогреваться. Замеры проводят по внешней стороне с учетом углов здания.
При расчёте учтут толщину и коэффициент теплопроводности каждой конструкции. коэффициента теплопроводности Для чаще всего применяемых материалов информацию можно найти в таблице.
Расчёт тепловых потерь производится индивидуально для каждого элемента строения по формуле.
Q = 1/R*(tв-tн)*S х (1+∑b), где
- R Тепловая устойчивость материала ограждающей конструкции.
- S — площадь конструктивного элемента;
- tв и tн — внутренняя и внешняя температуры, где второй показатель определяется минимальным значением.
- b Дополнительные теплопотери зависят от направления здания на стороны света.
Термическое сопротивление (R) вычисляют, деля толщину конструкции на коэффициент теплопроводности материала, из которого её сделали.
Значение коэффициента b определяется ориентацией дома.
- 0,1 — север, северо-запад или северо-восток;
- 0,05 — запад, юго-восток;
- 0 — юг, юго-запад.
Пояснение работы водяного теплого пола становится более ясным на конкретном примере расчета.
Конкретный пример расчета
Предположим, стены дома для недлительного проживания толщиной 20 см изготовлены из газобетонных блоков. Общая площадь ограждающих конструкций без окон и дверей составляет 60 м². Наружная температура -25°С, внутренняя +20°С, дом ориентирован на юго-восток.
Поскольку коэффициент теплопроводности блоков λ равен 0,3 Вт/(м°*С), то теплопотери через стены можно рассчитать как R=0,2/0,3 = 0,67 м²°С/Вт.
Тепло также теряется через слой штукатурки. При толщине слоя 20 мм Rшт = 0,02/0,3 = 0,07 м²°С/Вт. В сумме эти показатели составляют значение потерь тепла через стены: 0,67+0,07 = 0,74 м²°С/Вт.
Подставив все исходные данные в формулу, получают теплопотери комнаты с такими стенами: Q = 1/0,74 * (20 — (-25)) * 60 * (1 + 0,05) = 3831,08 Вт.
Потери тепла через другие конструктивные элементы — окна, двери и крышу — определяются аналогично.
Чтобы рассчитать теплопотери через потолок, принимают его термическое сопротивление равным значению для выбранного вида утеплителя: R = 0,18 / 0,041 = 4,39 м²°С / Вт.
Площадь потолка равна площади пола и составляет 70 м². Подставив эти значения в формулу, вычисляют потери тепла через верхнюю ограждающую конструкцию: Q пот. = 1/4,39*(20 — (-25))* 70* (1+0,05) = 753,42 Вт.
Чтобы вычислить теплопотери через окна, необходимо рассчитать общую площадь остекления. При четырёх окнах шириной 1,5 метра и высотой 1,4 метра её значение составит 4 * 1,5 * 1,4 = 8,4 м².
Если производитель раздельно указывает тепловое сопротивление стеклопакета (0,5 м²°С/Вт) и профиля (0,56 м²°С/Вт), то Rокон = (0,5*90+0,56*10)/100 = 0,56 м²°С/Вт. Здесь 90 и 10 — доли, приходящиеся на каждый элемент окна.
На основе имеющихся данных производятся последующие расчеты: Qокон = 1/0,56 * (20 — (-25)) * 8,4 * (1 + 0,05) = 708,75 Вт.
Внешняя дверь имеет площадь 1,938 м². Rдв. = 0,43 м²°С/Вт. Q дв. = 212,95 Вт.
В итоге теплопотери составят: Q = 3831,08 +753,42 + 708,75 + 212,95 + 7406,25 = Вт.
С учётом 10% инфильтрации воздуха результат увеличивается до 7406,25 + 740,6 = 8146,85 Вт.
Теперь можно вычислить и тепловую мощность пола: Мп = 1,8146,85 = 9776,22 ватт или 9,8 киловатт.
Необходимое тепло на нагрев воздуха
Если дом оборудован вентиляционной системойЕсли часть тепла от источника идет на нагрев приточного воздуха,
Для вычисления применяют формулу:
Qв. = c*m*(tв—tн), где
- c = 0,28 кг⁰С и обозначает теплоемкость воздушной массы;
- m Этот знак указывает на большой поток внешнего воздуха, измеряемый в килограммах.
Определяют последний параметр, умножив общий объем воздуха (равный сумме объемов всех помещений) на плотность, которая меняется по мере изменения температуры.
Если в здание поступает 400 м3/ч, то m=400*1,422 = 568,8 кг/ч. Qв. = 0,28*568,8*45 = 7166,88 Вт.
В этой ситуации напольному отоплению потребуется гораздо больше тепла.
Расчет необходимого количества труб
При создании пола с водяным подогревом используют различные . методы укладки трубРазличаются по форме: змейка трех видов — собственно змейка, угловая, двойная и улитка. В одном контуре может присутствовать сочетание разных форм. Иногда для центральной зоны пола выбирают «улитку», а для краев — один из видов «змейки».
Расстояние между трубами называется шагом. При его выборе необходимо соблюсти два условия: стопа не должна ощущать перепада температур в разных участках пола, и трубы должны использоваться наиболее рационально.
В пограничных зонах пола рекомендуется использовать шаг в 100 мм. На остальных участках шаг может варьироваться от 150 до 300 мм.
Чтобы посчитать длину трубы, можно использовать простой расчет.
L = S/N*1.1, где
- S — площадь контура;
- N — шаг укладки;
- 1,1 — запас на изгибы 10%.
К результату прибавляют длину трубы, которая идет от коллектора до распределения тёплой системы, как на обратном, так и на подающем потоке.
Пример расчета.
Исходные значения:
- площадь — 10 м²;
- расстояние до коллектора — 6 м;
- шаг укладки — 0,15 м.
Решение задачи простое: 10/0,15*1,1+(6*2) = 85,3 м.
Для труб из металлопластика протяженностью до ста метров чаще всего устанавливают сечение в шестнадцать или двадцать миллиметров. При длине трубки сто двадцати — сто двадцати пяти метров её сечение должно составлять двадцать миллиметров квадратных.
Для помещений малой площади предназначена одноконтурная конструкция. В просторных комнатах пол размечают несколькими контурами, при этом длина всегда больше ширины в два раза.
Вычисленное ранее значение — это протяженность трубы для пола Чтобы получить полное представление, следует указать протяженность каждого контура.
Гидравлическое сопротивление контура зависит от диаметра труб и объема воды, подаваемого в единицу времени. Неучитывание этих факторов приведет к большим потерям давления, которые ни один насос не сможет преодолеть для циркуляции теплоносителя.
Идеальным случаем считаются контуры одинаковой длины, однако на практике такое встречается редко из-за разнообразия площадей помещений и разных потребностей. Специалисты допускают разброс длин труб в пределах 30–40 %.
Диаметр коллектора и пропускная способность узла смешения устанавливают максимальное количество петель, которые можно подключать. Паспорт узла смешения указывает допустимую тепловую нагрузку для работы этого узла.
Допустим, коэффициент пропускной способности (Kvs) равен 2,23 м3При данном коэффициенте некоторые типы насосов способны выдерживать нагрузку от 10 до 15 ватт.
Для подсчета количества контуров необходимо рассчитать тепловую нагрузку каждого. При площади тёплого пола в 10 квадратных метров и теплоотдаче 1 квадратного метра… Kvs Мощность составляет 80 Вт, следовательно, при десяти узлах получается 800 Вт. Значит, узел смешения способен обеспечить отопление или охлаждение 18,8 помещений или контуров площадью по 10 м².
Эти показатели самые высокие и применять их возможно только в теории. На практике число следует уменьшить как минимум на два: 18 — 2 = 16 контуров.
Нужно при подборе смесительного узла (коллектора) Узнайте, сколько у него выводов.
Убедившись в точности выбора диаметров труб.
Проверить правильность выбора сечения труб можно с помощью следующей формулы.
υ = 4*Q*10ᶾ/n*d²
Если скорость совпадает с найденным значением, сечение труб выбрано верно. Нормативные документы разрешают максимальную скорость 3 м/сек. при диаметре до 0,25 м, однако оптимальным считается значение 0,8 м/сек., поскольку увеличение скорости усиливает шум в трубопроводе.
Расчет труб для теплого пола подробно описан ниже. этой статье.
Рассчитываем циркуляционный насос
Для экономии затрат система должна… подобрать циркуляционный насосСистема обеспечивает необходимый напор и расход воды в контурах. В документации по насосам указан напор в самом длинном контуре и общий расход теплоносителя во всех петлях.
Давление зависит от гидродинамических потерь.
∆ h = L*Q²/k1, где
- L — длина контура;
- Q — расход воды л/сек;
- k1 Коэффициент потерь в системе можно найти в справочниках по гидротехнике или в инструкции к оборудованию.
Зная величину напора, вычисляют расход в системе:
Q = k*√H, где
k Это показатель расхода воды. Специалисты считают нормой расход от 0,3 до 0,4 литра в секунду на каждые десять квадратных метров площади дома.
Максимальные значения напора и расхода, указанные в паспорте, не всегда достижимы. На величину напора и расхода влияют протяженность и геометрия сети. При чрезмерном напоре могут быть уменьшены длина контура или увеличены диаметры труб.
Рекомендации по выбору толщины стяжки
Справочники сообщают о минимальной толщине стяжки в 30 мм. В высоких помещениях под стяжку укладывается утеплитель для повышения эффективности теплопередачи от отопительного контура.
Наиболее востребованный материал для основы — экструдированный пенополистиролЕго способность проводить тепло заметно выше, чем у бетона.
При стяжке бетона для уравновешивания линейных расширений периметр помещения отделывают демпферной лентой. Толщину ее необходимо правильно выбрать. Специалисты рекомендуют при площади помещения, не превышающей 100 м², устроить компенсирующий слой толщиной в 5 мм.
Если площадь увеличивается за счёт длины, превышающей 10 метров, то толщину вычисляют по формуле.
b = 0,55*L, где
L — это длина комнаты в м.
Выводы и полезное видео по теме
Этот видеоматериал рассказывает о расчёте и монтаже тёплого водяного пола.
Видео содержит полезные советы по укладке напольного покрытия.
Расчет позволяет спроектировать систему «теплый пол» с наилучшими характеристиками работы. Монтаж отопления допустим при использовании паспортной информации и рекомендаций.
Система функционирует, однако специалисты рекомендуют выполнить расчет для снижения энергопотребления.
У вас есть опыт расчета теплого пола и проектирования системы отопления? Возникли какие-либо вопросы по этой теме? Поделитесь своими мыслями и оставьте комментарий.