Расчет водяного теплого пола

Современные теплые полы ассоциируются с уютом и комфортом. Они способны быстро обогревать помещение, оказывая благотворное влияние на самочувствие и здоровье человека. Но добиться такого результата можно, только если правильно сделать расчет водяного теплого пола и его монтаж.

Суть системы состоит в том, что тепло распределяется равномерно по всей площади помещения от пола к потолку. Самая высокая температура, находясь внизу, постепенно поднимается вверх на высоту 1,5-2 метра.

При этом воздух на уровне пола выше на 2-4 градуса, чем на уровне головы. Таким образом, воплощается в жизнь народная мудрость: «Держи ноги в тепле, а голову в прохладе». А это, как известно наиболее комфортный температурный режим для организма.

К тому же такой принцип распределения тепла позволяет избежать конвективных потоков, разносящих пыль в воздухе. Еще одно преимущество – теплые полы существенно снижают влажность напольных покрытий, которая, как известно, является хорошей средой для обитания гнилостных грибков и бактерий.

Следовательно, штучный паркет, уложенная паркетная доска или ковролин прослужат гораздо дольше.

Следует отметить, что применение системы теплых полов предполагает полный или частичный отказ от использования радиаторов. А, учитывая то, что ее монтаж прячется под финишным покрытием, то предоставляется хорошая возможность обустройства помещения панорамными окнами и расширяются варианты оформления интерьеров и расстановки мебели.

Не стоит забывать и об экономичности.

На сегодняшний день есть два типа теплых полов:

• Электирические;
• Водяные.

К безусловным преимуществам первых относятся более быстрый и дешевый способ монтажа. Вторые же этим похвастаться не могут. Однако они обладают меньшим уровнем эксплуатационных затрат.

В итоге уже через 5-6 лет счета за электроэнергию в совокупности с расходами на проектные работы и монтаж теплых полов электрических вполне способны превысить аналогичные затраты на установку и содержание водяных в 2 раза. Этот момент и является наиболее весомым, но далеко не единственным аргументом при выборе вида теплых полов.

Еще плюсы в копилку водяных. В технологии предусмотрен низкотемпературный режим эксплуатации. Теплоноситель в системе не нагревается более чем на 50 С. Это, казалось бы мало.

Однако за счет значительной площади нагрева (практически всей поверхности пола) создается эффективный равномерный обогрев всего объема помещения. Итог для владельца весьма приятный – экономия затрат на энергоносители для обогрева 25-40% по сравнению с традиционными системами отопления. Существенно! Не правда ли?

Экологическая чистота и стопроцентная безопасность с точки зрения санитарии и гигиены. При эксплуатации водяной теплый пол не генерирует никаких электромагнитных излучений опасных для здоровья человека. Немаловажный факт.

Но стоит отметить, что водяные теплые полы своими руками в большинстве случаев монтируются в частных домах. Просто в городских квартирах, которые обустроены централизованным отоплением, применение данного вида обогрева категорически запрещено, т.к. это приведет к увеличению гидравлического сопротивления системы.

Недопустимо также и подключение к стоякам горячего водоснабжения. Ведь вода из труб ГВС существенно охлаждается, проходя по контуру. Такой вариант никак не будет по душе соседям, к которым вода поступает после.

Однако встречаются «Кулибины», умудряющиеся все же сделать такое подключение. Но следует помнить, что это противоречит административным нормам и правилам и является наказуемым. Исключением могут быть лишь некоторые современные новостройки, в которых уже изначально сделан расчет водяного теплого пола.

Принцип составления расчетов

Концепция в двух словах сводится к монтажу между основанием пола и финишным напольным покрытием сети трубопроводов, посредством которых циркулирует теплоноситель (вода, антифриз, раствор этиленгликоля).

Вся система состоит из следующих компонентов:

• Теплоизоляция;
• Труба;
• Коллекторный шкаф;
• Коллекторы и запорная арматура;
• Крепежи и фитинги для подсоединения к отопительной системе.

Сначала следует определиться с выбором варианта отопления, от которого будет зависеть расчет всего отопления.

Их бывает два:

• Комфортный – когда есть центральное основное отопление, а теплый пол нужен лишь в качестве дополнения;
• Основной – когда нет никакого другого отопления.

После необходимо заняться сбором максимально достоверных исходных данных. Ошибки и неточности на данном этапе недопустимы. В противном случае крах всей системы будет неминуем.

Исходные данные:

• Тип помещения;
• Планируемая температура;
• Площадь помещения;
• Теплопотери;
• Напольное покрытие.

Также необходимо учесть некоторые нюансы, на первый взгляд кажущиеся незначительными, однако на самом деле оказывающие серьезное влияние на конечный результат расчетов.

К ним относятся:

• Первые и последние этажи зданий;
• Помещения с большим объемом остекления — зимние сады, балконы, эркеры;
• Помещения с недостаточно теплоизолирующими ограждающими конструкциями (балконы, тонкие стены и т.д.);
• Напольные покрытия из специальных материалов большой толщины или высокой теплоемкости (толстые плиты мрамора или гранита и т.п.).

Во всех перечисленных случаях есть явная необходимость увеличить мощность системы, а также провести теплотехнический расчет. Особенно это касается помещений с паркетом или дощатыми полами. Из-за низкой теплопроводности древесины при стандартной удельной мощности системы отопления на поверхности такого пола температура будет гораздо ниже желаемой.

В Интернете опубликовано множество мудреных расчетов, которые очень просто найти, но в которых весьма непросто разобраться. Также есть и специальные программы, существенно облегчающие жизнь.

Однако изначально следует понять, есть ли смысл вообще заниматься расчетами. Дело в том, что если дом старый и не имеет никакого утепления –  рассчитывать водяной теплый пол в качестве единственной системы отопления нецелесообразно.

Этот вывод основан на практике, показывающей что теплопотери выше 100 Вт/м2 при таком варианте устройства будут высокозатратными с точки зрения расхода энергоносителя на обогрев. Проще говоря – неоправданно дорогими.

Сравнительно утепленные дома (с незначительной теплоизоляцией стен и кровли и установленными стеклопакетами) в среднем имеют теплопотери до 70-80 Вт/м2.

В этом случае возможна организация отопления с любой системой водяного пола. Если же эти данные находятся в диапазоне от 80 до 100 Вт/м2 – только при помощи применения бетонной системы монтажа.

Базируясь на собранной информации, рассчитывается мощность нагревательного оборудования (газовый котел, электрокотел, теплонасос) и определяется шаг между трубами в зависимости от их типа.

Кстати о трубах. Сегодня в системе водяных теплых полов применяются несколько видов труб.

Вот они:

• Пенопропиленовые. Обладают низкой теплопроводностью, но стоят весьма недорого;
• Металлопластиковые. В данный момент самые ходовые из-за соотношения цена-качество;
• РЕХ-труба (сшитый полиэтилен). Достойный вариант;
• Медные – самый эффективный материал с точки зрения теплоотдачи, однако и довольно дорогие;
• Гофрированные нержавеющие – новинка на рынке. Также довольно эффективны по теплоотдаче.

Остановившись на одном из видов, следует рассчитать их длину необходимую для обогрева планируемой площади. Однако сделать это не представляется возможным без определения способа укладки.

На сегодняшний день трубы контуров теплого водяного пола укладываются двумя способами:

• Змейка. Ее преимущество заключается в простоте проектирования и монтажа. Возможно, поэтому именно он наиболее распространен в Западной Европе.

Недостатком есть немного больший перепад температуры пола по помещению. Из-за этого образуется эффект «полосатой зебры» — чувствуется разница температур на отдельных участках пола, соответствующая входу и выходу контуров.

По данной причине происходит снижение уровня комфортности и при больших теплопотерях возникает возможность превышения допустимой температуры в разных местах пола.

Для нивелирования эффекта «полосатости», на этапе проектирования вводится ограничение на амплитуду температур теплоносителя (максимум 5°С) на входе и соответственно выходе греющих контуров. Таким образом, укладка «змейкой» в основном применяется в помещениях с небольшими теплопотерями.

• Улитка (ракушка). Наиболее распространен в странах СНГ. Единственным недостатком есть то, что его сложнее спроектировать и смонтировать по сравнению со змейкой.

К преимуществам можно отнести равномерное распределение тепла по всей поверхности пола. Это достигается путем последовательного чередования более горячих подающих и более холодных обратных труб.

Попросту говоря, подающая и обратная трубы одного контура проходят параллельно друг другу, а точка возврата водяного носителя находится ровно посередине длины. Вследствие этого усредненная температура на любом отрезке пола будет одинакова.

Сам же процесс распределения тепла происходит или в бетонной стяжке (при бетонной настильной системе) или в алюминиевых пластинах (при применении безбетонной).

Данный способ монтажа теплого пола водяного значительно увеличивает снимаемую отопительную нагрузку с поверхности в связи с увеличенной амплитудой температуры до 10°С.. Для систем с большой мощностью этот показатель может доходить и до 25°С.. Напомним, что при укладке змейкой допустимый перепад составляет максимум 5°С..

Как уже говорилось необходимо определить и шаг укладки. Шаг укладки – расстояние между трубами контуров водяного пола.

От него напрямую зависит:

• Тепловая нагрузка, которую способен обеспечить водяной пол;
• Равномерность распределения тепла по поверхности пола;
• Длина трубы контура.

При увеличении шага следует также повышать температуру подаваемого в систему теплоносителя с целью получения требуемой средней расчетной температуры поверхности пола.

Шаг укладки находится в пределах от 50 до 600мм. Самые распространенные значения от 150 до300 миллиметров. Выбор обуславливается типом обустраиваемого помещения и величиной расчетной отопительной нагрузки. Допустимы варианты и переменным и постоянным шагом.

Так при тепловой нагрузке до 50 Вт/м2 разрешается укладка водяного теплого пола с постоянным шагом300 мм. При нагрузках от 50 до 80 Вт/м2 возможно его сокращение до200 миллиметров, а в случае превышения 80 Вт/м2, а также в местах с жесткими требованиями к равномерности распределения температуры по поверхности пола, лучше всего использовать величину шага не более150 мм.

В остальных промежуточных случаях (в краевых зонах, например, вдоль наружных стен с большими теплопотерями), в основном используется переменный шаг с большей частотой, а возле внутренних перегородок – наоборот.

Совет. При укладке труб с шагом200 мм. рекомендуется использовать для контуров трубу диаметром 20 мм.

Что касается контура, то рекомендуется чтобы длина его труб не превышала 100 м/п. к тому же при укладке следует отступать от стен не менее20 см. Отсюда исходит следующее.

Если есть помещение 6х5 метров общей площадью 30 м/2, то активная площадь составит 30-(6+5+5)х0,2=26,8 м/2. При шаге150 мм. длина трубы будет примерно 6м/п на 1 м/2. Таким образом: 100/6 приблизительно равняется 16-17 м/2. Из это следует что на 26,8м/2 необходимо смонтировать два контура по 13,5 м/2 с протяженностью примерно по 80м/п труб каждый.

Довольно непросто сделать правильный точный расчет водяного теплого пола в качестве единственного источника обогрева. Слишком много нюансов следует учесть от климатических особенностей и нормативных документов до используемых материалов.

Причем от технической грамотности будет зависеть и уровень финансовых затрат как на монтаж, так и на дальнейшую эксплуатацию и обслуживание. Однако если теплый пол планируется как дополнительная система отопления, то решение этой задачи вполне по силам даже для не специалистов. Принцип монтажа также не должен вызвать больших затруднений. Но об этом в следующий раз.