Грамотный расчет теплого пола и основные правила проектирования

Этапы расчета теплого пола

Создание теплого пола – это прекрасная возможность обеспечить комфортный микроклимат в собственном жилище. Популярность данной системы отопления (СО) обусловлена высокой доступностью современных материалов, благодаря которым монтаж системы может выполнить любой домашний мастер, знающий основы теплотехники и сантехнических работ.

Перед тем как приступить к созданию данной отопительной системы необходимо провести сложные вычисления и подготовительные работы. О том, как рассчитать теплый водяной пол и пойдет речь в этой публикации.

Расчет мощности водяных нагреваемых полов

Важно! Приведенная ниже методика достаточно сложна и требует определенных знаний, опыта и навыков проектирования. Заказывать расчет водяного теплого пола и отопления необходимо в специализированной организации. Все формулы и данная методика приведены в ознакомительных целях.

В интернете и специализированной литературе приведены масса способов расчета теплого пола, среди которых большинство публикаций, не внушающих доверия. Кроме того, практически каждый производитель данной продукции предлагает использовать в вычислениях данные и номограммы, которые противоречат логике и нормативным документам (в частности СП 60.13330.2012). Существует методика расчета водяного теплого пола, которой пользуются проектные организации.

к оглавлению ↑

Исходные данные

Для проведения вычислений необходимо иметь следующие данные:

  • Температура на подаче в системе теплый пол (ТП) tп ;
  • Температура в обратке ТП tо;
  • Предполагаемая температура воздуха в отапливаемом помещении tв;
  • Температура в помещении ниже расчетного tниз ;
  • Внутренний диаметр трубопровода, из которого изготовлен змеевик ТП Dв;
  • Наружный диаметр трубопровода, из которого изготовлен змеевик ТП Dн;
  • Коэффициент теплопроводности трубопровода λтр ;
  • Теплоотдача поверхности, находящейся под ТП (нижележащая, горизонтальная) αн;
    (определяется по СНиП 23-02-2003  и СП 23-101-2004).
  • Коэффициент теплоотдачи от теплоносителя к внутренней стенке трубы αвн;
  • Коэффициент теплоотдачи пола αп ;(как правило, данное значение находится в пределах 10-12 Вт/м2К);
  • Термосопротивление материалов пола, находящихся над змеевиком водяного ТП.

Исходные данные для удобства вычислений необходимо скомпоновать в таблицу:

Таблица с исходными данными

Далее, суммируя теплопроводность (по таблицам) материалов, используемых в стяжке, необходимо рассчитать термическое сопротивление над змеевиком и под трубопроводом теплого пола. Например:Конструкция пола

Для удобства дальнейших расчетов составляем таблицу, например:Данные для дальнейших расчетов

к оглавлению ↑

Методика расчета

  1. Вычисляем среднюю температуру теплоносителя по формуле
  2. Производим расчет термического сопротивления материалов над трубами
  3. Считаем термосопротивление материалов под змеевиком
  4. Производим вычисления угла между поверхностью полового покрытия и плоскостью максимального термосопротивления
  5. Задаем шаг укладки трубопровода
  6. Рассчитываем максимальное термосопротивление слоев стяжки (над змеевиком)
  7. Производим расчет соотношения тепловых потоков над и под трубопроводом
  8. Вычисляем мощность теплового потока, направленного вверх
  9. Считаем мощность теплового потока, направленного вниз
  10. Рассчитываем суммарную мощность тепловых потоков
  11. Высчитываем тепловой поток, на 1 м водяного ТП
  12. Производим расчет максимальной температуры ТП
  13. Производим расчет минимальной температуры ТП
  14. Рассчитываем средний температурный показатель теплого пола, который должен быть меньше или равен нормам, определенным СП 60.13330.2012 п. 6.4.8

Подобная методика заложена в некоторые программы для расчета теплого пола, распространяемые на платной основе.

к оглавлению ↑

Упрощенная методика


Совет: как видно из приведенного выше примера, точный расчет водяного ПТ – это очень сложный процесс, который лучше доверить профессионалам.

Упрощенный метод основан на следующем алгоритме: теплоотдача теплого пола должна компенсировать или превышать не более чем на 25% теплопотери помещения. Для расчета теплых полов по площади помещения, необходимо иметь данные о теплопотерях, запланированной температуре и некоторым особенностям строения напольного покрытия.

  1. Первое, что нужно сделать – это составить план-схему отапливаемых помещений с подробным обозначением оконных и дверных проемовПлан схема отапливаемых помещений
  2. Вычисляем потребность тепла для каждого помещения. Для этого рассчитываем теплопотери помещения.
  3. Производим расчет необходимой мощности теплого пола на 1 м2 по формуле:

    G = Q/F

    где: Q — суммарный показатель теплопотерь; F – площадь, которая отведена под укладку змеевика ТП.

  4. На основании полученных данных о мощности ТП, выбираем шаг трубопровода (расстояние между витками).

    Важно! Следует знать, что шаг укладки трубопровода соответствует определенной тепловой нагрузке: 15 см – от 80 Вт/м2; 20 см — от 50 — 80 Вт/м2; 30 см – до 50 Вт/м2.

  5. Имея необходимые значения шага, по таблице можно определить диаметр трубопровода, рекомендованную среднюю температуру теплоносителя.Рекомендуемая температура теплоносителя в зависимости от шага и диаметра трубы

    Представленная выше таблица позволяет сделать расчет длины трубы для теплого пола, зная его необходимое количество (при выбранном диаметре) на 1 м2 отапливаемой площади.

    Совет: При самостоятельном проектировании данной СО следует знать, что длина трубопровода в одном контуре не должна превышать 100 пг.м. Например, для обогрева комнаты, площадью 20 м2 необходимо 200 п.м. трубы, диаметром 16 мм. Для корректной работы данной СО необходимо создать минимум 2 отдельных контура по 100 п.м каждый.

  6. Выбираем тип укладки змеевика. Как правило, при самостоятельном создании «теплых полов» применяют две основные схемы укладки: «змейкой» или «улиткой». Расположение трубопровода зависит от участков с наибольшими теплопотерями. Такими участками являются пол возле входа и оконных проемов. Выбирайте схему, трубопровод в которых в данных участках будет иметь наибольшую температуру.

    Если возникает сложность на данном этапе, то наиболее простой метод расчета трубы для теплого пола – калькулятор, который можно найти на специализированных порталах.

  7. Выбор трубы. Как правило, для создания данной СО применяют трубы из: металлопластика, пропилена и сшитого полиэтилена.

    Совет: Профессионалы рекомендуют обратить внимание на трубопровод из сшитого полиэтилена, который имеет наименьший коэффициент линейного расширения, чем представленные аналоги. Если выбор пал на пропилен, то для теплого пола применяйте только армированные марки данного материала.

  8. Последнее, что следует рассчитать – это производительность циркуляционного насоса. Делается это по формуле:

    G =Q*0,86/ Δt

    где:
    G – производительность насоса л/ч;
    0,86 – коэффициент для перевода Вт/ч в ккал/ч.
    Δt – разница температур между подачей и обраткой.

к оглавлению ↑

Расчет электрического теплого пола

Чаще всего, при самостоятельном обустройстве электрических нагреваемых полов, возникает потребность в расчете резистивных (кабельных) изделий.

  1. Вычисляем теплопотери помещения, чтобы знать, сколько тепла следует подать в комнату для создания комфортного микроклимата.
  2. Составляет план-схему для выяснения площади, на которой будет располагаться греющий кабель.
  3. Выбираем шаг укладки (от 10 до 30 см.)

    Важно! Чем больше шаг, чем менее равномерно будет прогреваться пол. Возможно появления «тепловой зебры».

  4.  Рассчитываем необходимую длину кабеля используя формулу: L=S/Dx1,1 где: S – площадь нагрева; D – шаг укладки; 1,1 – поправка на изгибы.

Сегодня, большинство производителей данной продукции указывают мощность кабеля на определенный его отрезок. Например, кабель DTIP – 18 продается отрезками по 22 метра  и имеет маркировку: 220/230; 360/395. Первые две цифры – напряжение питания; вторые – мощность отрезка при 220/230 V. В маркировке есть цифра 18, которая указывает на мощность 1 п.м кабеля – 18 Вт. Проверить данное утверждение легко: 395/22= 17,95 на 1 метр погонный изделия.