Калькулятор расчета водяного теплого пола

Способы установки системы теплый пол

Для правильного функционирования этой отопительной системы важна четкая последовательность слоев так называемого “пирога” теплого пола.

Тепловой контур укладывается на предварительно тепло- и гидроизолированную поверхность, а сверху заливается или засыпается цементной стяжкой, поверх которой укладывается финишное напольное покрытие. Вышеперечисленные слои – оболочка пирога – обязательны в обоих случаях. Они защищают систему от внешних воздействий и повышают ее КПД.

Теплые полы отличное решение для благоустройства своего жилья. Температура пола напрямую зависит от длины труб теплого пола, спрятанных в стяжке. Труба в полу укладывается петлями. Фактически из количества петель и их длинны и складывается общая длина трубы. Понятно, чем длиннее труба в одинаковом объеме, тем теплее пол. В этой статье поговорим об ограничениях на длину одного контура теплого пола.

Приблизительные расчетные характеристики для труб диаметром 16 и 20 мм составляют: 80-100 и 100-120 метров соответственно. Эти данные приведены приблизительно для примерных расчетов. Давайте более детально рассмотрим процесс монтажа и заливки теплых полов.

Последствия превышения длины

Разберемся к каким последствиям может привести увеличение длины трубы теплого пола. Одна из причин — это увеличение гидравлического сопротивления, которая создаст дополнительную нагрузку на гидравлический насос в результате которой он может выйти из строя или же просто может не справится с возложенной на него задачей. Расчет сопротивления состоит из многих параметров. Условий, параметров укладки. Материала применяемых труб. Вот три основных: длина петли, количество изгибов и тепловая нагрузка на нее.

Стоит заметить, что тепловая нагрузка с увеличением петли растет. Также увеличивается и скорость потока и гидравлическое сопротивление. По скорости потока есть ограничения. Он не должен превышать 0.5 м/с. Если мы превысим это значение могут возникнуть различные шумовые эффекты в системе трубопровода. Так же увеличивается основной параметр, ради которого и делается этот расчет. Гидравлическое сопротивление нашей системы. На него тоже есть ограничения. Они составляют 30-40 кП на одну петлю.

Следующая причина состоит в том, что при увеличении длинны трубы теплого пола возрастает давление на стенки трубы, вызывающие удлинение этого участка при нагревании. Трубе находящейся в стяжке некуда деваться. И она начнет сужаться в самом слабом месте. Сужение может вызвать перекрытие потока в теплоносителе. У труб, изготовленных из различного материала, разный коэффициент расширения. Например, у полимерных труб коэффициент расширения очень высок. Все эти параметры необходимо учитывать при монтаже теплого пола.

Поэтому заливать стяжку теплого пола необходимо с опрессованными трубами. Опрессовать лучше воздухом с давлением примерно в 4 бара. Таким образом, когда Вы заполните систему водой и начнете ее нагревать, трубе в стяжке будет где расширяться.

Оптимальная длина трубы

Учитывая все выше перечисленные причины с учетом поправок на линейное расширение материала труб возьмем за основу максимальную длину труб теплого пола на один контур:

Какая длина трубы теплого пола будет оптимальной? Давайте выясним оптимальную длину трубы теплого пола и какие могут быть последствия, если контур получится большей длины. Все в нашей статье

Советы и рекомендации

Чтобы получить максимально точные расчёты, целесообразно обратиться за консультацией профессионалов, специализирующихся на выполнении монтажа внутренних инженерных коммуникаций.

Допускается использование онлайн-калькулятора, который облегчит расчёты, но даст весьма приблизительные вычисления, представляющие общую информацию о масштабах предстоящих монтажных работ.

Пример расчета водяного теплого пола

Для обогрева старых и ветхих сооружений, не обладающих качественным утеплением, нецелесообразно использовать систему тёплых водяных полов в качестве единственного отопительного элемента, что обусловлено низкой степенью эффективности и высоким уровнем энергозатрат.

Уровень технической грамотности всех выполненных расчётов оказывает непосредственное влияние на качественные характеристики монтируемой отопительной системы. Правильные расчёты позволяют оптимизировать финансовые затраты не только на процесс установки водяного обогрева полов, но и минимизировать расходы во время эксплуатации и обслуживания всей отопительной системы.

Проведение вычислений на основании формулы

Расчет длины трубы для теплого пола выполняют, пользуясь формулой:

L = S/N*1,1 + P

где:

L — протяженность трубопровода;

N — расстояние между витками труб в месте поворотов;

1,1 — коэффициент теплопотерь, который является стандартным параметром для всех видов труб и схем укладки;

Р — расстояние между началом пола и отопительным прибором плюс протяженность обратного пути в метрах, его измеряют при помощи рулетки.

Чтобы определить площадь помещения (S), ее длину умножают на ширину. Потом необходимо узнать квадратуру поверхности, на которой запроектирован монтаж системы обогрева.

Для этого, перед тем, как рассчитать трубу для теплого пола:

1. От величины площади комнаты вычитают площадь, которую занимает крупная по габаритам мебель. Определяют ее на основании параметров предметов обстановки, перемножив их длину и ширину.
2. Также нужно уменьшить величину поверхности на площадь промежутка, который требуется для прокладки демпферной ленты, а это отступление от стен комнаты, равное 20-30 сантиметров.

Для определения N – шага монтажа трубопровода, от которого зависит равномерность прогрева напольного покрытия, пользуются определенными правилами:

1. Промежуток между соседними витками, составляющими систему обогрева, может составлять минимум 10 сантиметров, а максимум –30 сантиметров;
2. Подбирать шаг нужно в зависимости от материала изготовления трубной продукции (подробнее: «Какое расстояние между трубами теплого пола нужно делать – советы по монтажу»). При этом для труб, характеризующихся меньшей степенью теплоотдачи, расстояние нужно сократить.
3. Прокладку системы можно выполнять как с разной величиной шага, так и с одинаковым расстоянием между трубами. Профессионалы рекомендуют данный параметр уменьшать в зоне расположения дверей, окон и внешних стен.

Сшитый полиэтилен

Благодаря современным технологиям, такой, казалось бы, непрочный материал как полиэтилен, удалось сделать пригодным для производства труб. В обычном полиэтилене молекулы углеводорода никак не связаны между собой, а вот в новом материале (PEX, или сшитом полиэтилене) углеводородные молекулы соединены посредством взаимодействия атомов водорода и углерода. Дополнительная обработка под высоким давлением делает материал еще более прочным

Производство сшитой трубы для теплого пола получило распространение лишь недавно, хотя сама технология была разработана примерно 40 лет назад. Новый материал обладает характеристиками, которые не присущи его предшественнику. В частности, сшитый пропилен для теплого пола отличается высокой механической прочностью, то есть не боится царапин и не истирается, устойчив к температурным колебаниям. Главным образом, на свойствах материала сказывается техника и степень его сшивания.

Определяясь, какой сшитый полиэтилен выбрать для теплого пола, стоит обратить внимание на материал со степенью сшивки 65-80 %. Данный показатель будет влиять на прочность и долговечность изделий, но вместе с тем, вырастет и их цена

Правда, излишние расходы на этапе монтажа в дальнейшем окупятся из-за надежности и долгого срока эксплуатации труб.

При малой степени сшивки полиэтилен быстро утратит свои исходные качества, потрескается под влиянием внешних факторов и потребует замены. Однако не менее значимым является способ создания молекулярных связей.

Различают 4 типа сшивки:

• пероксидный;
• силановый;
• азотный;
• радиационный.

Выбирая, из какой трубы делать теплый пол, присмотритесь к ее маркировке. Наиболее качественным является PEX-a, хотя он и самый дорогостоящий. А вот повышенным спросом пользуются трубы с маркировкой PEX-b, сшитые силановым методом. У них относительно невысокая цена наряду с хорошими эксплуатационными свойствами.

У данного материала есть еще и другие достоинства, в частности:

• Возможность полноценно работать при температурах от 0 ℃ до 95 ℃.
• Сшитый полиэтилен начинает плавиться только при температуре в 150 ℃, а горит он при 400 ℃, поэтому с успехом может использоваться в системах теплого пола.
• Трубам из сшитого полиэтилена присуща так называемая «молекулярная память», то есть после повышения температуры материала любые возможные деформации разглаживаются, а сами изделия принимают исходную форму.
• Хорошая устойчивость изделий из сшитого полиэтилена к перепадам давления в системах отопления является еще одним аргументом в их пользу в момент принятия решения, какую трубу взять для теплого пола. В зависимости от характеристик такие трубы могут поддерживать давление в 4-10 атмосфер.
• PEX-трубы отличаются хорошей пластичностью, поэтому даже при многократном изгибе в одном и том же месте они не ломаются.
• Сшитый полиэтилен является биологически и химически устойчивым. Это значит, что на внутренней поверхности труб не размножаются бактерии и грибок, а сам материал не вступает в реакцию с агрессивной средой и не поддается коррозии.
• Химический состав сшитого полиэтилена абсолютно безопасен. Он не выделяет токсинов, а в момент горения распадается на углекислый газ и воду.

Рекомендуемые температуры эксплуатации труб из сшитого полиэтилена составляют 0-95 ℃, но на краткое время диапазон может расширяться до -50 — +150 ℃, причем материал не лопнет и останется прочным. Однако такие повышенные нагрузки приводят к сокращению срока службы материала.

Некоторые пользователи путают термостойкие полиэтиленовые трубы с изделиями из PEX. Это некорректно. Действительно, термостойкий полиэтилен способен функционировать при высоких температурных значениях, однако по всем остальным качествам он сильно отстает от сшитого. Трубы PEX способны сопротивляться агрессивным внешним факторам намного дольше, но и цена на них выше. А их монтаж не нуждается в сложном оборудовании и доступен каждому потребителю.

Итак, если вы сомневаетесь, какие трубы нужны для теплого пола, можете смело остановиться на изделиях из сшитого полиэтилена. Более того, их характеристики позволяют применять такие трубы даже для радиаторного отопления и горячего водоснабжения. Единственное ограничение – минимизировать воздействие на материал прямых солнечных лучей, хотя для теплого пола оно не актуально.

Чтобы не повредить внешний антидиффузный слой на трубах, их транспортировку и монтаж следует выполнять очень осторожно. Нарушение целостности защитного покрытия приведет к снижению долговечности трубы из-за попадания кислорода в структуру материала.

Какие требования к помещениям должны быть соблюдены при установке системы

При монтажных работах самым правильным решением будет, когда трубопровод устанавливается на начальном этапе возведений перекрытий. Такой метод экономичнее радиаторного на 30 – 40 %

Так же возможно установить водяную отопительную конструкцию уже в готовом помещении, но для экономии семейного бюджета, здесь стоит обратить внимание на следующие требования:

1. Высота потолков должна позволить смонтировать теплые полы толщиной от 8 до 20 сантиметров.
2. Высота дверных проемов не должна быть меньше 210 сантиметров.
3. Для монтажа цементно – песчаной стяжки, пол должен быть более прочный.
4. Во избежание завоздушенности контуров и высокого гидравлического сопротивления, поверхность для основания конструкции должна быть ровной и чистой. Допустимая норма неровности составляет не более 5 миллиметров.

А так же в самом здании или в отдельных комнатах, где будет установлена система отопления, должны быть выполнены  штукатурные работы и вставлены все окна.

Как сделать расчет длины трубы и мощности теплого пола без калькулятора?

Чтобы создать в каждом конкретном помещении оптимально-комфортные условия, необходимо определить «потребность» тепла. Она рассчитывается в киловаттах. При этом расчет водяных теплых полов проводят по площади без калькулятора и сложных вычислений. Учитывают, что:

• 1м3 объема пространства нуждается в 40 Ватт теплоты;
• каждое окно в помещении добавляет к 100 Ватт, а дверь 200 Ватт (входная);
• первые и последние этажи увеличивают расход тепла на теплый пол на 1.2-1.4 (коэффициенты компенсации).

Путем несложных вычислений эксперты подсчитали, что при раскладке труб с шагом 25 см каждый 1 м2 системы генерирует 82 Ватта тепла. Теперь зная, сколько трубы надо на 1м2 теплого пола, можно варьировать величину шага, чтобы достигнуть оптимальных условий. То есть при дистанции между витками в 15 см получают 101 Ватт, 10 см — соответственно, 117 Ватт. Чтобы вам было легче подсчитать тепловую мощность теплого пола на квадратный метр при использовании нестандартных шагов, мы приводим таблицу зависимости.

Монтаж

Прежде чем приступить к непосредственному монтажу, не забудьте подготовить поверхность – очистить от мусора, от мелких неровностей, грязи и пыли. Все неровности рекомендуется засыпать песком.

Гидроизоляция. Укладывается она разными способами, можно под утеплитель, а можно над ним. В случае укладки экструдированного пенополистирола значения не имеет, где будет располагаться гидроизоляция, поскольку он сам по себе не очень в ней нуждается. Единственное – она не даст лишней влаге проникнуть в плиту, где будут располагаться трубы с горячей водой. Рекомендуется располагать ее по деревянным балкам.

Если закрепите её ниже утеплителя, то можно осуществить монтаж труб прямо на него. В случае крепления сверху потребуется стелить еще монтажную сетку, на которую будут крепиться трубы.

• Демпферная лента. Ленту нужно приклеить по периметру. Высоту лучше брать несколько выше самой заливки. В дальнейшем то, что выступает, можно обрезать.
• Утеплитель. Укладывайте его со смещением стыков для повышения прочности крепления.
• Армирование. Первый слой рекомендуют крепить выше утеплителя для крепления поверх контуров и распределения тепла. Между собой сетки для прочности связываются проволоками, и после этого на них крепят трубы. Не забудьте уложить армирование еще и поверх труб.

• Крепление труб. Прежде чем крепить их, сделайте отступ от всех стен 15-20 сантиметров. Уложить можно по разным схемам – спиралью или змейкой.
• Подключение контуров. Рекомендуется сделать это через распределительный узел, у которого есть функционал повышения давления и регулирование температуры.
• Определение давления. Когда установите все необходимое, нужно проверить систему на прочность. Для этого нужен компрессор, с помощью которого осуществляются все работы.
• Стяжка пола – производится после укладки контуров.

Пример приблизительного расчёта

Предположим, необходимо сделать тёплый пол в комнате размером 5х6 м, общей площадью 30 м2. Часть пола заставлена мебелью и техникой. Считается, что обогреваемая площадь для эффективной работы системы не может быть меньше 70%, так что примем за активную площадь это значение. Оно составит 21 м2.

Дом имеет небольшие теплопотери, среднее значение которых 80 Вт/ м2, следовательно, удельные теплопотери комнаты составят 21х80=1680 Вт/ м2. Желаемая температура в комнате – 20 C°. Планируется использовать трубы диаметром 20 мм, на которые будет уложена стяжка толщиной 7 см и плитка. Если стяжка толще, то нужно знать, что каждый её сантиметр уменьшает плотность теплового потока на 5-8%.

На графике показана зависимость между температурой теплоносителя, плотностью теплопотока, шагом и диаметром труб.

На графике показана зависимость между температурой теплоносителя, плотностью теплопотока, шагом и диаметром труб

Как следует из данных графика, труба 20 мм ,чтобы компенсировать теплопотери 80 Вт/ м2, требует при шаге 10 см температуры воды 31,5 C°, с шагом в 15 см она становится уже 33,5 C°, а шагу 20 см нужна вода 36,5 C°. Стяжка и покрытие приведут к тому, что температура на поверхности пола будет на 6-7 градусов ниже, чем вода в трубах, а эти значения укладываются в норму для жилого помещения.

Предположим, было принято решение укладывать трубы с шагом в 15 см. При этом на 1 м2 требуется 6,7 м.п. трубы, следовательно, площади в 21 м2 нужно 140,7 метра труб. Так как для трубы с диаметром 20 мм максимальная длина контура ограничена и составляет 120 м, придётся делать два контура длиной 71 м, чтобы образовался ещё и запас для подводки к коллектору и погрешностей.

Помимо труб и коллектора для этой комнаты нужно будет вычислить:

• цену гидроизоляции под стяжку. Её должно быть столько, чтобы она покрыла всю комнату с нахлёстом на стыках и запасом на стены;
• стоимость утеплителя. Это может быть пеноплекс, полистирол или специальные маты для водяного пола. К счастью, их количество вычислить легко: на упаковке обычно указывается, какую площадь можно покрыть её содержимым.
• стоимость демпферной ленты, длина которой буде равна периметру комнаты;
• цену армирующей сетки на всю площадь пола;
• стоимость материалов для стяжки. Это может быть как готовая смесь, так и песок и цемент отдельно. Иногда к ним добавляют пластификатор;
• стоимость фитингов и крепежа для труб.

Как правило, одной комнатой при установке водяного тёплого пола не ограничиваются, так что придётся выполнить такие расчёты для всех комнат, и уже исходя из этих данных подбирать газовый котёл и насос.

Любые самостоятельные расчёты носят приблизительный характер, если, конечно, организатор ремонта не обладает глубокими познаниями в физике. Но даже несмотря на это лучше выполнить эти вычисления. Во-первых, это даст хотя бы поверхностное представление о грядущих расходах. Они будут довольно ощутимыми, так что желательно заранее определиться, по карману ли в данный момент такой ремонт. Во-вторых, расчёты позволят лучше понять суть предстоящих работ, что поможет на чём-то сэкономить и проконтролировать нерадивых рабочих.

Как произвести расчет шага трубопровода для водяного пола

Для обустройства теплого пола рекомендуется использовать трубы из полимерных материалов – металлопластик, PE-RT, PEX-C, PEX-B. Они напрямую влияют на шаг трубопровода. Это расстояние между магистралями, регулируемое во время укладки. Обычно это значение варьируется от 100 до 300 мм. Но оно не будет одинаковым для всей напольной поверхности. Для компенсации тепловых потерь шаг в области наружных стен, окон уменьшается до 100 мм.

Точной формулы расчета шага трубопроводов нет, но можно использовать следующие рекомендации:

• Минимальный шаг в 100 мм у несущих стен и окон.
• Он постепенно увеличивается на 50 мм к центру комнаты. Так можно добиться равномерного нагрева пола.
• Ограничения – минимальный радиус изгиба трубы. Для труб из сшитого полиэтилена диаметром 16 мм он составляет 100 м.

Не допускается перехлест магистралей, разница по длине между ними не должна превышать 20% при общем коллекторном узле. Иначе придется постоянно регулировать напор в каждом «кольце», что может привести к неравномерному нагреву пола.

Расчеты

Итак, переходим к основному вопросу нашей статьи: как рассчитать теплый пол?

• В первую очередь необходимо рассчитать длину трубы, которая будет использована в системе отопления. Для этого есть специальная простая формула, где отапливаемая площадь помещения делится на шаг, который умножается на константу – 1,1. Что это за показатель 1,1? По сути, это расходы трубы на повороты контура.
• Второй – определяем мощность теплого пола. Так как все расчеты проводятся относительно полезной площади обогрева, то перед тем как приступить к этим расчетам, необходимо обозначить эту полезную площадь. По сути, это пол, на котором не будет стоять мебель и другие элементы декора. С электрическими теплыми полами такая площадь определяется как 70% пропорция к общей площади помещения.

А вот теперь возвращаемся к нашему первому определению, в качестве какого источника тепла теплый пол будет использован вами (в качестве основного или вспомогательного)? Если он будет являться основной системой отопления, то для расчета используется удельная мощность, равная 150-180 Вт/м². Если как вспомогательная система, тогда 110-140 Вт/м².

Тип укладки контура

Но и это еще не все. Большое значение имеет и тип помещения, где устанавливается теплый пол. Внизу расположена таблица, где нами показаны помещения и рекомендуемые в них теплые полы относительно используемой мощности.

Зависимость получается прямая: чем ниже теплоизоляционные качества помещения, тем большей мощности в нем должны укладываться теплые полы. Необходимо добавить сюда и наличие дополнительного источника тепла. К примеру, на кухне можно устанавливать теплые полы из расчета 110-120 Вт/м². Правда, надо заметить, что все показатели мощности, приведенные в таблицы, даны с определенным запасом в размере до 25%. И еще не стоит забывать об этажности расположения квартир, если дело касается электрических теплых полов в городских квартирах. Если это первый этаж, то стоит добавить ко всем цифровым показателям процентов пятнадцать. Особенно, если в многоквартирном доме нет отапливаемого подвала.

Схема расположения контуров

Пример расчета

Давайте рассмотрим небольшой пример, как можно правильно рассчитать мощность водяного теплого пола, уложенного на кухне площадью 15 м². Будем считать, что кухня находится в частном доме, чтобы не противоречить утверждению специалистов – водяные теплые полы в городских квартирах, где используются централизованные сети отопления, не устанавливаются.

Итак, в первую очередь определяется полезная площадь. Из общей площади вычитаются размеры холодильника, варочной плиты, раковины и различной мебели. Пусть приблизительно это будет 5 м².

Общие тепловые потери по-любому будут рассчитываться с учетом общей площади пола, то есть 15 кв.м. Если брать стандартную теплоотдачу любой системы отопления, а это 100 Вт на 1 м², то можно получить, что теплопотери нашей кухни составляют 1500 Вт. Вот такую мощность должен вырабатывать теплый пол. Добавляем сюда коэффициент запаса, который варьируется в пределах 1,2-1.3. Возьмем минимальный, поэтому теплопотери составляют 1800 Вт.

Теплый пол на кухне

Теперь высчитываем длину контура. Эта формула нам известна, о ней было написано выше. Для нее необходима полезная площадь – 10 м², шаг укладки – выбираем, к примеру, 20 см, и дополнительный коэффициент 1,1. В конечном итоге получаем – 45 м.

Теперь, чтобы определить максимальную мощность самого теплого пола, надо общие теплопотери помещения разделить на полезную площадь: 1800:10=180 Вт/м². Если уменьшить шаг укладки, то можно снизить удельную мощность контура. При увеличении полезной площади также увеличивается и мощность. Варьируя различными размерными показателями, можно изменять чисто технические характеристики системы отопления. А от этого будет зависеть и стоимость самой конструкции.

Как определить оптимальную температуру помещения

Температурные нормы для жилых комнат указаны в СНиП 44-01-2003. Степень нагрева чистовой поверхности пола должна быть в пределах +26-31°С. Первое значение применимо для помещений, в которых люди находятся относительно постоянно. +31°С – этот норма для ванных комнат, бассейнов. Максимально допустимое значение – +35°С. Для автоматического регулирование температурного режима в коллекторе устанавливают терморегуляторы.

Что влияет на передачу тепловой энергии от горячей воды воздуху в комнате:

• Теплоизоляция чернового основания. Для уменьшения тепловых потерь необходимо использовать эффективные утеплители – базальтовую вату, экструдированный пенополистирол. Потери тепла – до 10%
• Толщина чистовой поверхности и материал изготовления. Для бетонной стяжки будет заметна инерция нагрева. Если она залита относительно недавно, может потребоваться до 3-4 месяцев до окончательного испарения влаги из структуры. Тепловые потери – до 5%.
• Общий объем помещения, степень теплоизоляции наружных стен, крыши. Это основной источник расхода тепла. Снижение температуры теплоносителя до 10%.

Итого, если вода в трубах теплого пола нагрета до +40°С, то воздуху в комнате будет передаваться температура 40-40*(10%+5%+10%)=30°С. Дополнительно учитываются колебания температуры на улице. Чем они ниже, тем больше тепла нужно потратить на обогрев комнаты.