“Держи голову в холоде, а ноги в тепле” - народная мудрость, позволяющая сохранить здоровье. Эту поговорку претворяют в жизнь теплые полы - один из наиболее технологичных видов обогрева помещений. Но чтобы система выполняла возложенные на нее обязанности, необходим расчет теплого водяного пола с учетом условий эксплуатации.
Что такое теплый водяной пол
Эта разновидность отопления помещений стала широко применяться в Европе в 80-х годах прошлого столетия. Именно тогда начался массовый выпуск полипропиленовых труб, что послужило толчком для монтажа подобных систем.
Теплый водяной пол - это структура соединенных вместе труб, находящихся внутри бетонной стяжки. Циркулирующая внутри вода равномерно прогревает пол, а он? в свою очередь нагревает воздух помещения. Температура воды составляет 26-40 °C, что создает комфортную температуру.
Данное отопление работает от котлов любой разновидности. Но чаще применяются газовые. Температура в системе регулируется при помощи датчиков, установленных в помещении, а также термосмесительных клапанов.
Достоинства и недостатки
Основой служат трубы из полипропилена, металлопластика, меди, гофрированной нержавейки. Стальные трубы используются редко ввиду сложности монтажа и дороговизны материала. Этот вид отопления имеет следующие преимущества:
- Помещение прогревается равномерно целиком, а не локально, как при использовании радиаторов.
- Идущий с самого низа нагрев создает температуру воздуха, одинаковую на любой высоте.
- Небольшая величина нагрева позволяет использовать различные виды напольных покрытий.
- В жаркое время года водяную систему можно использовать для отвода излишка тепла из помещения.
Однако нужно учесть то, что водяной пол по своей конструкции сложнее и дороже, чем радиаторное отопление. Также надо понимать, что установить систему в многоквартирном доме не получится, потому что потребителю запрещено подключать личное отопительное оборудование к инженерным системам дома.
Исходя из перечисленного, можно заключить, что это отопление подходит для частных домов. Но прежде чем его монтировать, нужно сделать расчет теплого водяного пола.
Исходные данные
Отправной точкой для расчета трубы для теплого водяного пола служит определение тепловых потерь дома за единицу времени. Дом состоит из множества элементов, каждый из которых имеет свою теплоотдачу. Чтобы выяснить, сколько тепла теряет здание нужно сложить теплопотери стен, пола, потолочного перекрытия, окон и дверных проемов. К полученному числу надо добавить потери, связанные с вентиляцией помещения. Это еще от 10 до 40%. Расчет делается для самого холодного времени года.
Строительные материалы имеют разную теплопередачу. Поэтому основная задача - это определить, сколько тепла уходит наружу через каждый квадратный метр здания. Зная теплопотери, можно выбрать мощность котла и сделать расчет длины теплого водяного пола. Кроме этого, учитывается теплопроводность бетонной стяжки и напольного покрытия, которые будут задерживать тепло.
Подводя итог, нужно перечислить параметры, которые учитываются при проектировании:
- Температура пола. Он должен нагреваться до +30 °C. Не следует путать эту температуру с температурой теплоносителя, которая, естественно, выше.
- Часть пола, примыкающая к внешним стенам, должна нагреваться до +35 °С, чтобы компенсировать отвод тепла через стены и окна.
- Во всех местах с высокой влажностью (санузлах, помещениях для сушки белья) температура пола должна быть не ниже +33 °C.
- Конфигурация укладки труб. Здесь учитываются монтажные расстояния между ветвями.
- Материалы, из которых построен дом.
- Напольное покрытие. Чем выше его теплопроводность, тем более быстро будет нагреваться пол и помещение. Самые оптимальные материалы - кафельная плитка, керамогранит, мраморная плита. Материалы из дерева, а также из его отходов плохо передают тепло.
Конструкция теплого пола
Теплый пол имеет сложную структуру. В строительстве ее называют пирогом из-за большого количества слоев. Он состоит из:
- Несущее основание. Это может быть черновой пол или бетонная плита перекрытия.
- Гидроизоляция из слоя полиэтиленовой пленки, ограниченной по контуру демпферной лентой.
- Теплоизолирующий слой. Он не позволяет теплу уходить под пол.
- Трубы, служащие проводником теплоносителя.
- Бетонная стяжка.
- Напольное покрытие.
Разновидности укладки труб
Перед началом проектирования выполняется расчет теплого водяного пола. Протяженность трубы - это основная характеристика, которую нужно установить. Она зависит от требуемой тепловой мощности и от материала труб, которые имеют разный коэффициент теплопроводности. Чем он выше, тем более короткую можно использовать трубу. Самый высокий коэффициент у медной трубы. Однако она используется редко из-за дороговизны. Водяной контур в зависимости от его длины выполняется несколькими способами:
- Улитка. Труба в двойное сложение укладывается по спирали начиная от центра комнаты к периферии. Расстояние между соседними ветвями берется равным 100 мм. Этот способ хорош тем, что в комнате любого размера пол имеет одинаковую температуру.
- Змейка. Труба выкладывается параллельными ветвями, последовательно заполняя площадь комнаты. Такой тип укладки проще, но у него есть недостаток: температура пола меняется в зависимости удаления от источника теплоносителя. В комнате большой площади разница может составлять до 10°C из-за постепенного остывания воды.
Расположение водяного контура сначала рисуется на бумаге с разметкой. Затем по схеме находят необходимую длину трубы.
Расчет длины трубы теплого водяного пола
Чтобы вычислить длину теплового контура, нужны 3 параметра: площадь помещения, шаг укладки, коэффициент изгиба трубы. Формула для расчета будет выглядеть следующим образом:
L = S/N х 1,1, где L - длина контура, S - площадь помещения, N - расстояние между витками.
От распределительного коллектора до обратки контур укладывается единым отрезом. Чем толще труба, тем выше теплоотдача. Используются размеры от 16 до 25 мм. Бетонную стяжку делают не более 60 мм. Если делать больше, то тепло будет поглощаться бетонной подушкой.
Какая температура должна быть у теплоносителя
Температура воды в контуре зависит от температуры водяной рубашки котла. Для нормального функционирования твердотопливного котла требуется, чтобы температура носителя не опускалась ниже 55 °C. Поэтому расчет мощности теплого водяного пола отталкивается от этой цифры. Этой температуры достаточно, чтобы прогреть комнату до 25-27 °C.
Количество воды, проходящее через систему, зависит от толщины трубы, а также от мощности насоса. В среднем это 2 л/мин на 10 кв. м.
Снижается температура в помещении при помощи уменьшения пропускной способности подающего коллектора.
Расчет тепловой мощности
Расчет теплого водяного пола производится для определения необходимой тепловой мощности. Учитываются материалы строения и конфигурация комнат. Зависимость мощности от теплопотерь дома выражена в формуле:
Мп = Q х 1,2, где Q - суммарная теплопотеря помещения в ваттах. Коэффициент 1,2 указывает на то, что при проектировании контура должен быть запас по мощности.
Для определения теплопотерь учитываются материалы, из которых изготовлены перекрытия, окна, дверные проемы, а также их площадь. Теплопроводность материалов берется из таблиц.
Потери тепла пола не учитывается. Площадь стеновых перекрытий измеряется по внешней стороне, с учетом углов. Теплопотеря каждой части помещения рассчитывается следующим образом:
Q = 1/R х (t в — t н) х S х (1+ ∑β), где:
- R - тепловое сопротивление материала, из которого изготовлено перекрытие. Его получают, умножив табличное значение коэффициента сопротивления на толщину: R = δ / λ;
- t в - желаемая температура внутри помещения, t н - минимальная температура в регионе;
- S - площадь перекрытия, рассчитывается перемножением ширины на длину. ∑β - сумма теплопотерь, связанных с расположением здания относительно сторон света. Также в эту категорию можно внести потери, связанные с направлением ветра.
Пример расчета
Конкретный вариант делает более понятным, как применяются формулы. Возьмем для примера деревянное помещение с общей площадью стен 80 кв. м. Максимальная температура зимой -35 °C, температура в помещении +25 °C. Выполним расчет для теплых водяных полов, монтаж которых планируется в северо-западной части дома:
- Находим тепловое сопротивление (R) стеновых перекрытий. Значение λ берется из табличных данных. Для древесины оно равняется 0,14 м² x C° / Вт. Делим на толщину стены 0.2 м, получаем 0,7 м² x C°/Вт.
- Находим общую теплопотерю стен помещения. Q = 1 / 0,7 x (25 - (-35)) x 80 x (1 + 0,1) = 7542 Вт.
R для потолка рассчитывается исходя из теплового сопротивления потолочного утеплителя. Площадь берется равной площади пола. Кроме этого, находится подобным образом теплопотери для окон и дверного проема. Сумма всех найденных значений будет общей теплопотерей помещения. Получившуюся цифру нужно увеличить в 1,2 раза. Это произведение будет являться необходимой мощностью теплых полов.
Если конструкция водяного контура не обеспечивает нужную теплоотдачу, то в этом случае устанавливаются дополнительные отопительные приборы, чтобы компенсировать недостающую мощность.
Компьютерный расчет
Чтобы избежать изучения таблиц теплопроводности, можно выполнить расчет теплого водяного пола в программе Valtec. Она является бесплатной, не требует регистрации. Кроме отопления, в ней можно вычислять данные по водоснабжению, канализации, гидравлике. А также рассчитывать аэродинамику дымохода.
Кроме компьютерных программ в сети Интернет, есть онлайн-калькуляторы, которые учитывая размеры помещения, составляют схему укладки труб для теплого пола, а также делают расчет теплых полов водяных по площади.
Другая разновидность калькуляторов определяет стоимость теплых полов исходя из отапливаемой площади, шага трубы, используемых материалов. Такая программа больше подходит для составления сметы.
