Как правильно рассчитать теплый водяной пол

Чтобы смонтировать напольное отопление в комнатах своего дома, необходимо знать, как рассчитать теплый пол. От этого расчета зависит количество труб, параметры циркуляционного насоса и объем требуемого тепла для этой системы водяного отопления.

Перед укладкой теплого пола важно правильно произвести необходимые расчеты.

Исходные данные

Для монтажа теплого пола в помещении применяют металлопластиковые трубы диаметрами 16х2 мм, 18х2 мм, 20х2 мм. Изделия только этого вида, да еще стальные, могут выдерживать вес бетонной стяжки и рабочих нагрузок на пол комнаты. Ветви системы отопления из металла использовать нецелесообразно, так как они быстро приходят в негодность, а работы по монтажу обойдутся весьма дорого. Укладка труб происходит в виде спирали или змеевика с определенным интервалом между соседними витками трубопровода. Величина интервала лежит в пределах 100-350 мм, но ее следует определить расчетом, как и длину трубы.

Рисунок 1. Номограмма определения удельной теплоотдачи теплого пола с синтетическим покрытием.

Для обеспечения комфорта температура поверхности пола в комнате, в которой постоянно находятся люди, не должна быть выше 26⁰С. Перед тем как рассчитать теплый водяной пол, нужно знать потери тепла в каждом помещении, которые определяются заблаговременно.

Расчетные значения температуры теплоносителя отличаются от традиционных систем отопления, чтобы поверхность не была горячей, это очень некомфортно для людей. В процессе вычислений теплого пола подбирается подходящий температурный график из диапазона: 40/30⁰С, 45/35⁰С, 50/40⁰С, 55/45⁰С.

Если в результате расчета длина трубы на отопление 1 комнаты превышает 100 м, то придется разделить площадь пола пополам и отапливать его двумя контурами. Величину диаметра трубопровода определяют способом подстановки значений, указанных выше, и проверяют расчетом. Сопротивление 1 контура напольного отопления не должно превышать 20 кПа.

Инструкция

Зная общие теплопотери ограждающими конструкциями помещения, вначале следует отнять от этого значения величину потерь через полы, поскольку при устройстве теплого пола их не будет. Полученную величину Q (Вт) надо разделить на площадь комнаты F (м²) для того, чтобы узнать удельную теплоотдачу, которую должна обеспечивать система водяного пола q (Вт/м²):

q=Q/F.

Рисунок 2. Номограмма определения удельной теплоотдачи теплого пола с ковровым покрытием или паркетом.

Дальше расчет выполняется графическим способом по номограммам, представленным на рис. 1, 2, 3. Следует выбрать ту номограмму, которая соответствует вашему напольному покрытию. Взяв получившееся значение q, откладываемое с левой стороны графика, нужно определить температуру поверхности пола, которая обеспечит необходимое поступление тепла в помещение. Например, если удельная теплоотдача должна составлять 99 Вт/м², а покрытие синтетическое (линолеум), то по номограмме на рис. 1 необходимая температура поверхности – +29⁰С, что неприемлемо.

Тогда по той же номограмме принимается максимально допустимая температура – +26⁰С. Если от этого значения (располагается на правой шкале графика) вести горизонтальную линию, то она пересечет несколько диагональных графиков, отражающих интервал укладки труб теплого пола. Подбирается оптимальное значение, в данном примере подойдет 0,2 м. От места пересечения горизонтальной линии температуры и диагонального графика интервала укладки проводится вертикальная линия вниз. Она укажет на величину средней разности температур, в приведенном примере она составит 21⁰С. Дойдя по горизонтальной линии до самого конца, можно выяснить реальную удельную теплоотдачу контура отопления, здесь получится 68 Вт/м².

Теперь можно рассчитать параметры теплоносителя для системы. Определяется его средняя расчетная температура:

t_т=∆t_ср+t_пом.

В этой формуле:

Рисунок 3. Номограмма определения удельной теплоотдачи теплого пола с толстым ковровым покрытием или толстым паркетом.

• t_т – средняя расчетная температура воды в системе, ⁰С;
• ∆t_ср – средняя разница температур, определенная ранее по номограмме, ⁰С;
• t_пом – необходимая температура воздуха в помещении, ⁰С.

Если подставить те же цифры из рассматриваемого примера и принять значение температуры в комнате равным 20⁰С, результат будет – +41⁰С. Ранее были указаны стандартные температурные графики, которые следует принимать для теплого пола, под результат примера методом подбора определен график 45/35⁰С.

Поскольку температура поверхности была принята меньше требуемой для отопления комнаты, нужно вычислить, какова разница между потоком, который будет поступать от теплого пола, и необходимым изначально количеством теплоты для компенсации потерь через наружные ограждения. Для этого нужно площадь помещения умножить на удельную теплоотдачу от контура напольного отопления:

Q_п=F×q_п.

Если для примера принять значение площади равным 40 м², то величина теплового потока будет:

68 Вт/м²х40 м²=2720 Вт.

Изначальная же расчетная величина q составляла 99 Вт/м², а общая – 3960 Вт, разница – 1240 Вт. Это недостающее количество теплоты надо подать в комнату другим, традиционным способом отопления, то есть радиаторами.

Определив расчетный температурный график подачи теплоносителя (в примере – 45/35⁰С), интервал укладки трубопроводов отопительного контура (в примере принят 0,2 м), надо рассчитать протяженность трубы:

Схема подключения теплого пола.

L=F/a, где:

• L – длина трубы, м;
• а – интервал ее укладки, м;
• F – площадь поверхности теплого пола, м².

В примере: 40 м²/0,2 м=200 м. К этой протяженности необходимо прибавить длину труб, которые идут до помещения от распределителя, здесь для примера пусть будет 10 м. Получилось 210 м, что является слишком большим контуром, который будет иметь очень высокое гидравлическое сопротивление. Нужно разделить систему на 2 контура, тогда длина трубы составит 105 м, это максимально допустимое значение. Другой вариант – пересмотреть интервал укладки, увеличить его, тогда материала трубы понадобится меньше, но и отдача теплого пола станет ниже. В результате придется наращивать мощность радиаторов.

Данные для выбора

Последний шаг в расчете теплого пола – вычисление расхода теплоносителя и гидравлического сопротивления системы. Эти данные требуются для подбора циркуляционного насоса:

G=3,6Q/(c∆t), здесь:

• G – массовый расход воды, кг/ч;
• с – теплоемкость воды, равна 4,2 кДж/(кг⁰С);
• ∆t – расчетная разница температур в подающем и обратном трубопроводе, исходя из стандартных графиков составляет 10⁰С.

Правильно устроенный теплый пол хорошо отапливает помещение и создает ощущение уюта.

Гидравлическое сопротивление контура следует рассчитывать по формуле:

P=1,3L×R, где:

• Р – величина сопротивления, Па;
• L – длина трубы контура, м;
• R – удельное сопротивление на трение, зависит от материала и диаметра трубопровода, Па/м.

Теплый водяной пол является очень комфортным видом отопления, система дает ощущение тепла в ногах, что очень важно для организма человека.

Главное – правильно произвести расчет, подобрать оборудование и материалы и качественно выполнить монтаж.