Тонкости расчета теплого пола

Благоустройство дома должно начинаться с соответствующего расчета. Он даст примерные представления обо всех характеристиках запланированных работ и раскроет вопрос рентабельности идеи в целом. Особенно расчет важен в случае установки теплых полов в частном доме.

Теплый пол является обогревающим оборудованием, и его устойчивая работа крайне важна. Она зависит не только от качества монтажа, но и от использованных материалов. Важнейшей составляющей эффективности работы пола является надежный расчет всех рабочих параметров. Еще из школьных задачек понятно, что сложно что-то рассчитать, не понимая смысла, поэтому нужно разобраться в принципах работы отопительной системы и в особенностях ее размещения. Существует два вида теплых полов:

• теплые полы с водяным теплоносителем;
• электрические теплые полы.

Конструкция водяных теплых полов устроена так, что обогрев происходит за счет тепла, отдаваемого отопительными контурами, состоящими из водяных труб небольшого диаметра. Эти трубки прокладываются под поверхностью пола и зацикливаются у обогревающего агрегата – котла, который отвечает за обогрев. В большинстве случаев система дополняется устройствами, обеспечивающими комфортный нагрев, а также средствами регулирования.

Теплые полы, работающие за счет электроэнергии, осуществляют нагрев поверхности пола по похожей технологии. Вместо трубок в конструкцию пола укладывается специальный двухжильный кабель, который является теплоизлучающим проводником. Интенсивность излучения регулируется специальным терморегулятором.

Нужно иметь представление и о том, как располагается эта система в обогреваемом помещении. Для простоты понимания нужно представить пол как слоеный торт. Первым каркасным слоем обычно является бетонная плита, на которую стелется рулон гидроизоляционного материала. Далее накладывают материал с маленьким сопротивлением теплопередаче, например, пенополистерол, который утепляется фольгой. Наконец, на это все накладывают стяжку, в которую монтируются отопительные трубы теплого пола.

Расчет теплых полов представляет собой довольно серьезную задачу. Выполнить его нужно максимально внимательно. В результате это позволит получить полное представление о необходимых характеристиках для насоса, протяженности трубок отопления, количестве теплоизлучения для конкретных случаев и многом другом. Конечно, если есть деньги, то можно заплатить за комплекс услуг специалистам, но лучше держать все под своим контролем.

Теплый пол может служить в качестве главного источника отопления в помещении или средством для обогрева только поверхности пола. В зависимости от того, какие конкретно функции планируется возложить на систему теплого пола, и ведется расчет его теплоотдачи. Помимо этого, входными данными также являются геометрические и структурные характеристики помещения. Сперва необходимо выяснить, какое количество тепла будет теряться за счет конструктивных особенностей помещения. Не зная этого параметра, нельзя понять, сколько тепла должен отдавать отопительный контур, на что в целом и ориентирован расчет.

Только после этого шага можно подобрать остальные параметры системы, такие как:

• требуемая мощность насоса;
• мощность электрокотла или газового котла;
• материал и толщина трубок теплоносителя;
• длина контуров.

В том случае, если система отопления в доме функционирует отлично, и от системы теплого пола требуется только утепление поверхности пола, главной расчетной величиной будет метраж отапливаемого помещения. Тепловые потери и длины прокладываемых трубных контуров теплого водяного пола главным образом будут зависеть от геометрии обогреваемой поверхности. Чтобы расчет был абсолютно точным, нужно учесть климат, строительные особенности, этажность и многое другое. В итоге получится довольно сложный тепловой расчет.

Может оказаться так, что потребитель не является профессионалом, а сэкономить на обустройстве дома все же хочет. В таком случае, имеется возможность воспользоваться усредненным показателями теплопотребления для частных домов. Обогрев дома с помощью теплого пола применяется достаточно давно, и опытными специалистами сформирована специальная таблица. Она показывает необходимое количество тепла для предполагаемой комнаты, в которой будут размещены отопительные контуры водяного пола.

В большинстве случаев теплый пол используют как систему, заменяющую отопительные радиаторы. Тогда расчет, естественно, усложнится, потому что нужно учесть все факторы. Для того, чтобы была возможным обогреть весь внутренний объем комнаты, нужно располагать информацией о теплопотерях помещения. Только после этого, зная мощность отопительного контура, можно начать его проектировать. Итак, сам расчет выглядит следующим образом:

Мк = 1,2 x Q, где Мк – необходимая мощность теплоотдачи отопительного контура, Q – это те самые теплопотери, а 1,2 является коэффициентом погрешности.

Из формулы понятно, что целевым параметром является температура теплоносителя в контуре, для определения которой нужно вычислить потери тепла. Для их определения нужно будет пройтись по дому с рулеткой. Необходимо вымерить площади и толщины всех ограждающих объектов: стен, пола, окон, дверей и так далее. Для учета структуры материала всех объектов понадобится коэффициент, характеризующий теплопроводность отдельных материалов (λ). Соответственно, нужно знать, из чего сделано то, что подлежит расчету, будь то стена, дверь или потолок. Все популярные строительные материалы и их коэффициенты приведены в следующей таблице:

Теплопотери рассчитываются отдельно для каждого оградительного элемента помещения, так как каждый объект обладает разными свойствами. Вычисление производится по следующей формуле:

Q = (1/R) x (tвн-tн) x (1 + ∑β) х S, где R – это температурное сопротивление сырьевого материала, из которого сделано ограждающее сооружение, t – температура сооружения, индексы соответственно подразумевают наружную и внутреннюю температуру, S – геометрическая площадь элемента, β – климатические теплопотери в зависимости от стороны света, которые необходимо учесть.

Высчитанные потери тепла по отдельным элементам в итоге суммируются. Так, полученные общие теплопотери помещения подставляют в формулу для вычисления Мк – мощности теплоотдачи контура.

Для примера рассчитаем требуемую теплоотдачу контура для блочного помещения 20х20 м, ширина стен которого составляет 2,5 мм. Исходя из того, что термическое сопротивление пенобетонных блоков равно 0,29 (Вт/м x K), получим расчетное значение Rпб = 0,25/0.29 = 0,862 (Вт/м x K). Стены отштукатурены слоем в 3 мм, а это означает, что к полученному сопротивлению нужно прибавить Rшт = 0,03/0,29 = 0,1 (Вт/м x K). Значит, общее термическое сопротивление стены – Rст = 0,1 + 0,862 = 0,962 (Вт/м x K). Далее вычислим потери тепла по вышеуказанной формуле:

Q = (1/0,962) x (20 – (-10)) x (1 + 0,05) x 40 = 1309 Вт.

Абсолютно так же вычислим теплопотери через потолок, дверь и окна. Все полученное суммируем и подставляем в формулу для определения мощности контура отопления. К полученному значению нужно добавить 10%, которые внесут в расчет поправку на воздушную инфильтрацию. С этим может справиться любой калькулятор.

После того, как выяснена мощность, необходимая теплому полу, можно ознакомиться с тонкостями расположения его контура. Далее останется лишь посчитать необходимую длину контура, что поможет составить представление о предстоящих расходахДля наглядности нужно сделать набросок на миллиметровке. Чертеж должен быть выполнен с учетом шага трубы и масштабных коэффициентов.

Шаг – это вымеренный промежуток пустот между трубами, он должен быть выбран в соответствии с несколькими условиями:

• при перемещении по полу человеческая ступня не должна ощущать разницу температур, Так, если шаг слишком велик, то поверхность будет обогреваться полосами.
• Шаг должен быть выбран таким образом, чтобы труба максимально экономично и эффективно выполняла свою функцию.

Для безошибочного монтажа трубопровода нужно понять достоинства и недостатки используемых типов укладки. В настоящее время для монтажа отопительного трубопровода пользуются 4 схемами:

• «Улитка (спираль)» – самый востребованный вариант, потому что такая укладка обеспечивает равномерное распространение тепловой энергии. Расположение происходит от периферии к центру с постоянным уменьшением радиуса, а потом в другую сторону. При использовании данного метода длина шага может быть любой величины, начиная от 10 мм.

• «Змейка» – довольно непопулярный метод контурного расположения. Огромный недостаток заключается в том, что подключение к питающему агрегату происходит с одной стороны, поэтому наблюдается значительный температурный перепад. Поверхность пола будет тем холоднее, чем дальше вы находитесь от котла. Вторым значительным минусом «змейки» является сложность монтажа. Такое расположение предусматривает изгибы трубы в180 градусов. Вследствие этого межтрубный шаг должен быть увеличен до 200 мм, в то время как универсальным значением принято считать 150 мм.

• «Угловая змейка». Распространение теплого потока идет от угла, в котором расположен котел. Способ не популярен, потому что температура распространяется градиентом, что, по сути, создает эффект «солнца». Чем вы ближе, тем теплее.
• «Двойная змейка» является модификацией обычной «змейки». Отличие состоит в том, что компенсируются потери тепла. Это происходит за счет циркуляции потока в обоих направлениях. Укладка таким способом так же сложна. «Змейка» применяется для небольших помещений, например, ванной комнаты.

Все вышеуказанные способы можно комбинировать друг с другом. «Змейкой» иногда покрывают небольшие площади, а «спиралью» обводят элементы, которые обогревать не нужно. Иногда комбинированные методы укладки трубы обеспечивают наименьшие затраты материала и минимальные вложения. Теперь, обладая необходимыми сведениями, можно приступать к расчету необходимой длины трубопровода. Расчет ведется по несложной формуле:

L = 1,1 x S\N. Приведенная формула отражает зависимость длины отопительной трубы (L) от площади контура (S) с учетом шага (N). Коэффициент 1,1 необходим для учета запаса трубы под изгибы. В конце следует также учесть отрезки, которые будут током и противотоком соединять укладку с котлом.

Чтобы не возникало недопониманий, рассчитаем длину отопительного контура для гостиной комнаты величиной 25 кв. м. Дабы снять ограничение в размерности шага, отдадим предпочтение методу спиральной укладки и выберем шаг 0,15 метра. В рассматриваемом случае получается, что длина прокладываемого трубопровода равна L = 1,1 x 25/0,15 = 183,4 м.

Допустим, система теплого пола работает от гребенки, которая расположена в 5 м от контура. При расчете необходимо удвоить это расстояние, так как коллектор имеет противоток. Следовательно, результирующая протяженность контура составит L = 183.4 + 5 + 5 = 193,4 м.

Разобравшись с расчетом, можно идти с результатами к специалистам и конкретизировать их задачу. Не нужно спешить, не лишним будет ознакомиться с некоторыми нюансами. С ними можно столкнуться, только устанавливая теплый пол уже не в первый раз. Те, кто хорошо знают это дело, рекомендуют:

• при нанесении на чертеж контура старайтесь придумать, как задействовать как можно меньше трубы. При незначительной длине трубопровода не будет ощутимых сопротивлений, а значит, и перепадов давления, то есть не нужно будет тратиться на мощный насос.

• Когда закончен расчет длины трубопровода, полученное значение нужно сравнить с допустимой протяженностью контура. Она зависит от диаметра трубы, которая будет прокладываться. Если диаметр 16 мм, тогда допустимое значение длины контура равно 100 м, а если диаметр равен 20 мм, то ограничение составит 120 м.
• Межтрубный шаг берется в оптимальном диапазоне, но зависит от диаметра отопительного трубопровода.

• Проектируя укладку, нужно помнить, что в помещении не все зоны имеют одинаковую потребность в обогреве, поэтому у окон и дверных конструкций планируйте расположение трубы более плотно. Это обеспечит там интенсивный нагрев.
• В случаях, когда проектируемая площадь превышает 40 кв. м, нужно подключать второй контур, так как работа одноконтурного теплого пола в больших помещениях неэффективна.

Таким образом, расчет теплого пола может быть произведен самостоятельно.

Дополнительную информацию по этому вопросу, вы можете узнать посмотрев видео ниже.