Как сделать расчеты для теплого пола: формулы и примеры + пошаговая инструкция

Я приветствую моего постоянного читателя и предлагаю вашему вниманию статью об устройстве теплого пола – практически идеального по комфортности способа обогреть дом или квартиру.

Но трубопроводы, размещенные в полу, – сложная инженерная система, намного более сложная, чем традиционная радиаторная система. Поэтому для монтажных работ обязательно потребуется расчет теплого пола, и в этой статье я расскажу, как выполнить расчеты и какие правила монтажа при этом необходимо учитывать.

Способы установки теплого пола

Монтаж водяного теплого пола выполняется двумя способами: настильным и в бетонной стяжке. Оба способа имеют свои преимущества и недостатки.

Бетонный

Чаще всего встречается монтаж теплого пола в цементно-песчаной стяжке. Такая стяжка хотя и медленно прогревается, поскольку имеет большую массу, но обладает хорошей теплопроводностью. Конечно, цемент и песок не сравнить с металлами, но настолько быстрая теплоотдача для теплого пола и не требуется. Большая инерционность позволяет создать равномерный обогрев помещения снизу, практически не зависящий от скачков температуры теплоносителя при включении-выключении котла.

Конструктивно теплый пол имеет следующие слои:

  • Гидроизоляцию.
  • Теплоизоляцию.
  • Трубопровод, залитый цементно-песчаным раствором.
  • Напольное покрытие.

Недостатком бетонного способа – большой вес, значительный объем трудоемких «мокрых» работ, большой срок созревания раствора – 4 недели. Только полностью созревший бетон приобретет нормативную прочность и не будет выделять влагу.

Настильный

Настильный вариант монтажа отопления используется в деревянных домах или в домах с деревянными перекрытиями. Способов сборки теплого пола существует множество:

  1. Укладка утеплителя и трубопроводов между лагами. Годится для пола первого этажа на плитном фундаменте.
  2. Монтаж всех конструкций по черновому полу.
  3. Использование готовых модулей из полистирола и ОСП.
  4. Устройство пазов для труб с помощью досок, полос ОСП, фанеры и других доступных материалов. Этот вариант более дорогостоящий, чем использование цемента и песка.

Монтаж по сравнению с бетонным методом более легкий и чистый, но трудоемкость также достаточно велика. Процесс упрощает применение пенополистирольных модулей с пазами под трубопровод.

Способ требует больших расходов на отопление – трубы покрываются досками или ОСП, имеющими невысокую теплопередачу, поэтому температура теплоносителя должна быть выше.

Какой способ лучше

Укладка теплого пола в цементном растворе предпочтительнее по двум причинам:

  1. Напольное покрытие укладывается на прочную и идеально ровную поверхность. При укладке настильным способом и покрытии из ламината, плитки или линолеума необходимо настил с трубопроводами перекрывать дополнительно ОСП, фанерой, тонкой доской 25 мм. Увеличиваются расходы на отопление и монтаж.
  2. Трубы в стяжке удалены от напольного покрытия, прогревается сначала стяжка, затем стяжка передает тепло покрытию. Несколько сантиметров цементного раствора имеют немалую инерционность, и поверхность прогревается практически равномерно. При настильной укладке и поверхность прогревается менее равномерно – в морозы при повышении температуры теплоносителя это может быть некомфортно.

Применение того или иного способа монтажа чаще всего определяется материалом строительных конструкций помещения, которое будет отапливаться.

На бетонные перекрытия или плиту фундамента практичнее всего уложить утеплитель и залить раствор (если конструкции перекрытия выдержат). Стяжка имеет минимальную толщину 70 мм, ее вес составляет примерно 150 кг на 1 м² перекрытия.

В доме при устройстве отопления на втором этаже необходимо обратиться к специалисту-строителю и посчитать, выдержит ли перекрытие нагрузку от стяжки. По этой же причине при устройстве отопления в бетонной стяжке в квартире требуется согласование с коммунальными организациями, у которых на балансе находится ваш дом.

При заливке плитного фундамента в частном доме, при строительстве нового и термомодернизации старого жилья также необходимо сделать расчет дополнительной нагрузки.

Необходим расчет, на какую высоту можно поднять уровень пола. Подъем напольного покрытия примерно на 150 мм приведет к понижению уровня потолка и уменьшению высоты дверей, да и окна опасно приблизятся к полу. При настильном способе можно сделать конструкции меньшей высоты.

При монтаже теплого пола в здании с деревянными перекрытиями и на первых этажах вообще вариантов нет: доступен только настильный способ. Нагружать деревянные перекрытия стяжкой невозможно, к тому же полы из досок на лагах прогибаются при динамической нагрузке, и любой раствор рано или поздно потрескается. Зато в пространство между лагами отлично укладывается утеплитель – повышение уровня пола будет не столь критичным.

В идеальном случае устройство теплого пола учитывают еще на этапе проектирования строительных конструкций жилья. Расчет отопительной системы также лучше доверить профессионалам – при погрешностях подсчетов в комнате может быть недостаточно тепло, а увеличить мощность системы практически нереально. Это не традиционная система с радиаторами, где можно добавить греющий элемент в любой точке системы.

Способы укладки трубы для теплого пола

Существуют 4 основных способов укладки трубопроводов:

  1. Змейка. Трубопровод теплого пола размещается параллельно. Прогрев помещения неравномерный.
  2. Угловая змейка. Труба укладывается в углу с поворотом, участки располагаются параллельно первым отрезкам.
  3. Двойная змейка. Начало и конец контура укладываются параллельно. Из всех змеек обеспечивает относительно равномерный прогрев помещения.
  4. Улитка, ракушка, спираль. Начало и конец контура укладывается параллельно и по спирали. Улитка обеспечивает равномерное распределение тепла.

Какой способ укладки стоит выбрать

Способ определяется в зависимости от формы и площади помещений.

Для небольших помещений типа коридоров, ванных комнат, санузлов удобнее использовать змейку, для небольших комнат с одной наружной стеной – двойную змейку. В больших помещениях целесообразнее использовать улитку или комбинированные способы.

При комбинировании обычно змейкой прокладывают теплый пол вдоль наружных стен или в углу, отсекая холодный воздух от наружных стен и окон. Улиткой размещают трубопроводы в основной части достаточно большого помещения.

При укладке теплого пола необходимо учитывать, что нельзя размещать коммуникации под мебелью. Желательно монтировать трубы с меньшим шагом в местах работы или отдыха, игровых зонах, детских комнатах, возле письменных и компьютерных столов, мягких уголков, фортепиано, местах, где что-либо мастерят, шьют и т.д.

Исходные данные для расчета

Для правильного расчета теплопотерь через пол, крышу, стены, окна, двери необходимо обращаться к квалифицированным строителям. При подсчетах учитываются:

  1. Площадь и планировка здания, состав помещений – количество ванных, детских, вспомогательных и буферных помещений.
  2. Материал стен, потолка, фундамента.
  3. Утепление дома, перекрытий и фундамента.
  4. Конструктив и отделка стен определяет кратность воздухообмена и потери тепла на нагрев воздуха, поступающего при вентиляции помещения.
  5. Количество, площадь и конструкция окон и дверей.
  6. Этажность здания, наличие цокольного этажа, гаража или подвала, конструктив второго этажа (мансарда или полноценный этаж).
  7. Климат региона (средние и минимальные зимние температуры).
  8. Количество людей, проживающих в доме.
  9. Наличие дополнительных систем отопления и источников тепла (печей, каминов, радиаторной системы).

Определение параметров теплого пола

Основные параметры системы теплого пола – диаметр труб, длина и количество контуров, расстояние между трубами, температура теплоносителя на входе и на выходе контура. Конечная цель всех теплотехнических расчетов – определение параметров системы, обеспечивающих комфортный температурный режим в доме. Выяснение теплопотерь здания (комнаты), необходимой тепловой мощности системы отопления – промежуточные цели расчетов.

Методика расчета потерь тепла

Для частных домов площадью от 50 до 150 кв. м вполне можно воспользоваться примерными расчетами. Следует иметь в виду, что эти примерные расчеты верны для современных утепленных домов – из пено- или газобетона, керамического блока или утепленных теплоизоляционными материалами слоем не меньше 200 мм.

Для старых домов с толщиной стены «в два кирпича», «в один шлакоблок» эти данные не подходят. Если собираетесь в дальнейшем утеплить дом, а пока дошла очередь только до заливки плитного фундамента внутри старого дома и устройства теплого пола, то можно воспользоваться этими данными, но временно отапливать и с помощью водяного теплого пола, и радиаторами. При сильных морозах или в северных регионах России одного напольного отопления может не хватить.

Данные для ориентировочных расчетов теплопотерь отдельных комнат в частном доме:

  1. Для комнаты с 1 окном и 1 внешней стеной принимают теплопотери 100 Вт с 1 м² площади.
  2. Для комнаты с 1 окном и 2 наружными стенами принимают теплопотери 120 Вт с 1 м².
  3. Помещение с 2 окнами и 2 внешними стенами – теплопотери 130 Вт с 1 м².

Теплопотери каждой комнаты высчитывают, умножив площадь на потери 1 м² и коэффициент 1,2 – потери на нагрев стяжки и нижележащих конструкций. Если ваш дом находится в северных районах или Сибири, увеличьте потери еще на 20% (коэффициент 1,2). Рассчитанные по площади потери умножают на оба коэффициента (т.е. на 1,44).

По более точной формуле получают расчет теплопотерь через конструкции дома. В интернете полно онлайн-калькуляторов, с помощью которых можно рассчитать точно все теплопотери дома.

Общие теплопотери равны сумме потерь через пол, стены, окна и потолок и потерь на нагрев поступающего воздуха.

Qобщ = Qтп + Qв

Формула для расчета теплопотерь через конструкции (параметр определяется отдельно для всех стен и других элементов – потолка, окон, дверей):

Q = 1/R * ∆t* S *k

  • R – сопротивление теплопередаче – табличное значение. Можно рассчитать как отношение толщины конструкции и коэффициента теплопроводности материала конструкции (табличное значение).
  • ∆t — разница температур внутри и снаружи здания, ∆t = tв — tн, tн – применяют минимальную зимнюю температуру в вашей местности.
  • S – площадь конструкции (наружная, с захватом углов здания).
  • k – коэффициент, зависящий от ориентированности наружной стены по сторонам света. Для юга и юго-запада k равен 1, для запада и юго-востока – 1,05, для остальных направлений – 1,1.

Коэффициенты теплопроводности несложно найти в справочниках, ниже в таблице приведены коэффициенты некоторых ходовых материалов.

Наименование материала Коэффициент теплопроводности,  Вт/(м*°С)
Бетон 1,5
Красный пустотелый кирпич 0,35
Керамические блоки 0,14
Силикатный кирпич 0,7
Газобетон 0,12-0,3
Древесина 0,1-0,15
Пенополистирол 0,028-0,043
ОСП 0,14
Железобетон 1,69

Соответствующие коэффициенты для окон можно узнать у организации-производителя или установщика.

Необходимое тепло на нагрев воздуха

Для более точного расчета мощности системы теплого пола необходимо также учитывать тепло, необходимое для нагрева воздуха, поступающего в помещение и удаляемого через вентиляцию:

  • V – объем комнаты, м³.
  • K – воздухообмен.
  • С – удельная теплоемкость воздуха, при 20 °С равна 1005 Дж/кг*К.
  • P – плотность воздуха при нормальных условиях (давлении 1 атм и температуре 20 °С), Р=1,2250 кг/м³.
  • Δt – разница температур в помещении и вне его.
  • 3600 – для перевода МДж в кВт*ч: 1 кВт*ч= 3,6 МДж.
  • 1,1 – коэффициент для учета потерь через щели, двери и т.д.

Воздухообмен для всех жилых помещений принимают кратным единице в час. Для помещений с повышенной влажностью – ванных, саун, санузлов – кратным 2.

Например, для комнаты площадью 20 м, высотой 3 м, при температуре вне помещения -20°С, в помещении +20°С, тепло, необходимое для нагрева воздуха, будет равно:

Расчеты проводят для самой холодной зимней температуры.

Пример расчета

Рассчитаю для примера сумму теплопотерь комнаты с одним окном, одной наружной стеной, площадью 20 м², высотой 3 м. Площадь окна 2 м², площадь наружной стены 12 м², стены – газобетон толщиной 300 мм. Ориентация – северо-запад. Пол и потолок утеплены пенополистиролом слоем 200 мм. Самая холодная температура зимой -20°С.

R – сопротивление теплопередаче газобетона – равен 0,3/0,15 = 2, где 0,3 – толщина стены, 0,15 – коэффициент теплопроводности.

  • Qнар. стены = 1/R * ∆t* S *k = (1*40*10*1,1)/2= 440 Вт.
  • Qокна = 1/R * ∆t* S * k = (1*40*2*1,1)/0,5 = 176 Вт.
  • Q потолка = 1/R * ∆t* S * * k = (1*40*20*1,1)/67= 14 Вт, где R для слоя пенополистирола = 0,2/0,03 = 67.

Если для утепления используется толстый слой пенополистирола или минваты, то сопротивлением остальных конструктивных элементов стены, пола или потолка можно пренебречь.

Q потолка = Q пола= 14 Вт

Общие теплопотери равны сумме потерь через пол, стены, окна и потолок и потерь на нагрев поступающего воздуха.

Qобщ = Qтп + Qв= 440+176+14+14+887= 1531 Вт

Расчет необходимой мощности контура (см. ниже):

Qк= Qобщ*1,2 = 1531*1,2= 1837 Вт

Расчет мощности контура

Расчет необходимой мощности контура (и котла) теплого пола производится с учетом потерь:

Qк= Qобщ*1,2,

где коэффициент 1,2 применяется для учета потерь тепла (например, на нагрев стяжки, коллектора и т.д.).

Расчет необходимого количества труб

Точный расчет количества труб зависит от множества параметров: температуры и скорости теплоносителя, материала, диаметра и толщины стенки труб, необходимой мощности системы, числа контуров в помещении, мощности насоса. Поэтому точный расчет лучше доверить специалистам.

Для примерных расчетов предлагаю таблицу.

Шаг, см Диаметр, мм Средняя температура теплоносителя, °С Количество трубы на 1 м², м.п. Количество трубы на 20 м², м.п.
10 20 31,5 10 200
36 32,5
15 20 33,5 6,7 134
36 35
20 20 36,5 5 100
36 37,5
25 20 38,5 4 80
36 40
30 20 41,5 3,4 68

При расчетах теплого пола отталкиваются от частоты укладки, обеспечивающей использование теплоносителя с температурой 37°С, тогда на поверхности пола температура не будет превышать нормативные 26°С. Длину трубопровода на 1 м² берут из таблицы – 5 м.п. на 1 м². Реальную пересчитывают с помощью коэффициентов.

Для угловых комнат с одним окном умножают эту длину на 1,2; с двумя окнами – на 1,3. Умножают на региональный коэффициент. Для центральных районов России – 1,2-1,3, для Сибири и Севера – 1,5-2, для южных – 0,7-0,9.

Например, для угловой комнаты площадью 24 м² с двумя окнами и в холодном регионе России протяженность трубопровода будет:

Выбор шага укладки

Шаг укладки зависит от получившейся длины трубопровода (см. выше). Сначала рассчитывается, сколько метров надо отопить – отапливаемая площадь комнаты за вычетом мебели, например, 20 м²). Затем рассчитывается фактическая длина трубы на один квадратный метр пола:

При раскладке труб по полу шаг можно варьировать – при шаге в 15 см в зоне мягкого уголка будет немного теплее, а при шаге 20 см в центре помещения – немного прохладнее.

Расчет циркуляционного насоса

Для выбора подходящего циркуляционного насоса необходимо определить основные параметры – напор и расход (производительность). Расход теплоносителя рассчитывается по сумме расхода всех контуров. Напор принимается максимальный в самом протяженном контуре.

Для вычисления производительности в системах с теплоносителем-водой используют следующую формулу:

Рк = 0,86*Pн/(tпр – tобр), где

  • Pн — мощность отопительного контура, кВт, складывают мощность всех контуров.
  • tобр — температура теплоносителя в обратке.
  • tпр — температура подачи.

Разницу температур принимают обычно равной 5 °С.

Напор насоса рассчитывают по самому длинному контуру. Используют формулу:

∆ Н = L х Q² / k, где

  • ∆ Н – гидравлические потери.
  • L – длина контура.
  • Q – расход воды в л/с.
  • k – коэффициент расхода, для приближенных расчетов частного дома принимают 0,3-0,4 л/с.

Напор насоса должен быть равен или немного больше значения гидравлических потерь. Для обеспечения различных режимов работы обычно выбирают трехскоростные насосы, причем выбор осуществляют по параметрам при работе на второй скорости (чтобы был запас мощности на случай холодов).

Рекомендации по выбору толщины стяжки

Минимальная толщина стяжки – 50 мм над системой теплого пола. Она же и оптимальная. 50 мм стяжки обеспечивают достаточно прочное покрытие и в то же время ограничивают инерционность системы.

Большая толщина стяжки чрезмерно нагружает конструкцию и давит на трубопроводы, а также увеличивает трудозатраты и время вызревания бетона. Поэтому без необходимости не следует утолщать стяжку.

Применение более толстой стяжки оправдано только в том случае, если необходимо выровнять разноуровневый пол или в производственных помещениях с большой динамической нагрузкой на пол. При толщине заливки 80-100 мм желательно прокладывать трубопроводы в защитном чехле из гофры.

Нежелательно и уменьшать толщину стяжки менее 40 мм над уровнем теплого пола – слой раствора защищает трубы от давления мебели и от нагрузки при движении людей или крупных животных.

Этапы установки пола

До укладки утеплителя пол необходимо тщательно выровнять. Затем укладывается утеплитель, гидроизоляция, трубы, заполняются теплоносителем, опрессовываются, заливаются раствором. После созревания раствора монтируется напольное покрытие.

Установка теплоизоляции

В качестве теплоизоляции используют прочный вспененный экструдированный (экструзионный) полистирол (пеноплекс, пенопласт, пенополистирол) с плотностью не менее 30-35 кг/м³. Пенополистирол обладает не только высокой прочностью, но и не впитывает влагу, не гниет, плохо поддерживает горение.

Толщина пенополистирола в межэтажных перекрытиях должна составлять не менее 100 мм, на фундаменте – не менее 200 мм. Иногда применяют специальные плиты для теплого пола с пазами под трубопроводы и покрытые фольгой. Вдоль стены закрепляется демпферная лента или полоска пенофола подходящего размера.

Установка гидроизоляции

На теплоизоляционные плиты укладывают гидроизоляционную пленку. Бывают варианты с разметкой в виде квадратов, фольгированные.

Укладка и закрепление труб

На гидроизоляцию укладывают трубы теплого пола в соответствии со схемой. Гибку труб при укладке выполняют при помощи шаблона или трубогиба, нужно следить, чтобы не было перегибов, трещин, складок.

Желательно составить схему и сделать расчеты так, чтобы длина контуров не превышала 100 м. При увеличении метража насос не будет продавливать теплоноситель, и температура этого контура уменьшится.

Если теплоизоляционные плиты не имеют пазов, то трубы крепят к плитам специальными шпильками или скобами, или с помощью монтажных планок с замками. Трубопровод, даже с водой, имеет меньшую плотность, чем цементный раствор, и при заливке будет подниматься («всплывать») наверх. Поэтому теплый пол нужно закреплять в нижнем положении.

Опрессовка

После укладки коммуникации обрезают возле коллектора, с помощью фитингов присоединяют к коллектору, заполняют трубопровод водой. Давление доводят до 0,6 МПа (придется использовать отдельный насос) и оставляют систему с водой на сутки-двое. В первые дни объем воды в трубопроводе может немного увеличиваться. Температуру также доводят до рабочей. Несколько раз стравливают воздух и добавляют воду.

Заливка бетонным раствором

После опрессовки укладывают сетку с ячейкой 50×50 мм и заливают систему раствором. Трубопровод при этом должен быть заполнен теплоносителем под давлением 0,3 МПа, или 3 атм. Для приготовления раствора используют специальную смесь или в обычную цементно-песчаную смесь добавляют пластификаторы для теплого пола.

Желательно накрыть стяжку полиэтиленом или увлажнять поверхность раствора. Но в больших комнатах увлажнять невозможно, поэтому применение полиэтилена предпочтительней. Уже через 10 дней по стяжке можно пройти, но стелить напольное покрытие можно только через 3 недели – до того раствор будет выделять влагу.

Как и где необходимо устанавливать коллекторный шкаф

Коллекторный шкаф устанавливают либо в котельной, либо в подсобных помещениях – коридорах, кладовых. Оптимальное место – в центре отапливаемого этажа (чтобы уменьшить длину коммуникаций). В большом доме придется устанавливать больше одного коллекторного шкафа. При выборе места следует учитывать, что в узле подмеса находится насос, который при работе негромко шумит. Поэтому в жилых комнатах коллекторные шкафы не устанавливают.

Заключение

До свидания, мой любимый читатель. В этой статье описаны принципы расчета системы теплого пола. Если вы собрались монтировать отопление своими руками, сможете и рассчитать систему. Хотя для большого дома лучше доверить расчеты специалистам. Приводите на сайт новых читателей, делитесь интересной информацией с друзьями в соцсетях.

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (1 оценок, среднее: 5,00 из 5)
Загрузка...
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Комментариев: 5
  1. Rorik

    Поэтому и заливку делают, когда труба с водой и теплая.

    1. Ольга К.

      То есть несколько дней подождать, и можно заливать пол?

  2. Ольга К.

    Проложили МП по полистиролу, пришпилили, начали водой заполнять – давление падает. Два дня подряд. Кто-то знает, в чем дело?

    1. Нико Ник

      Трубы расширяются.

Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock
detector