Выбор и расчет нагревательных элементов теплого пола

Тёплый водяной пол уже давно является не предметом роскоши, а обыкновенным способом достижения высокого уровня комфорта и уюта в жилом помещении. При помощи такого пола можно не просто эффективно обогреть помещение, но ещё и исключить вредное воздействие на здоровье жильцов. Для обустройства в квартире или доме тёплого пола, понадобится произвести специальные расчёты. От качества выполнения этих расчётов будет зависеть эффективность установки.

Подробный обзор

Какие трубы лучше

Схема монтажа медных труб теплого пола.

Следует сразу отметить, что использование водяного теплого пола в многоквартирных домах ограничено. Полное переоборудование системы отопления может привести к тому, что в соседних квартирах жильцы начнут мерзнуть. А это обязательно повлечет за собой разбирательства и конфликты не только с соседями, но и с обслуживающими компаниями. Разрешение на такую перепланировку получить очень трудно. Все эти обстоятельства свидетельствуют о том, что монтировать водяную систему теплого пола целесообразнее в частных домах. В основе подобной системы лежат трубы, и от их правильного выбора зависит качество функционирования теплого пола.

Медная труба для теплого пола

Наилучшим вариантом для устройства теплого пола являются медные трубы. Для монтажа такой отопительной системы требуется специальное оборудование, которым располагают только фирмы специализирующиеся на данном виде деятельности. Поэтому выбрав для устройства отопления медные трубы, нужно быть готовым к дополнительным тратам на их установку. Во многих странах Европы используются именно трубы из меди, ведь они отличаются прекрасной теплопроводностью и долгим сроком службы. Единственный минус медных труб — их высокая стоимость.

Металлопластик для пола

Один из самых распространенных вариантов труб для устройства теплого пола — металлопластик — считается наиболее сбалансированным и производительным вследствие своей долговечности, высокого КПД и доступной цены. Внутренняя алюминиевая прослойка способствует повышению теплопроводности, а наличие полимерных слоев делает материал более устойчивым к «зарастанию» и механическим повреждениям.

Трубы из полипропилена

Полипропилен применяют очень редко, так же, как и медь, но причины другие. Главный минус — относительно большой радиус изгиба (не меньше, чем 8 диаметров). Из этого следует, что если труба имеет Ø 20 мм, то шаг между параллельно идущими элементами будет не менее 32,0 см, а этого может быть недостаточно.

Трубопровод типа РЕХ

Они изготавливаются из сшитого полиэтилена и характеризуются довольно хорошей теплопроводностью и прочностью. Стоимость PEX-труб невысока. Единственным минусом является то, что они требуют жесткой фиксации при укладке, иначе трубопровод может просто разогнутся. Фиксация производится при помощи арматуры или специальной подложки, укладываемой между полом и трубами.

Водяной тёплый пол: расчёт мощности

Водяной пол используют чаще как обособленный способ обогрева дома, реже его комбинируют с другим видом отопления.

Чтобы тёплые полы не стали для вас золотыми, необходимо правильно произвести расчёт их мощности, просчитать теплопотери помещения и качественно смонтировать тёплый пол.

Но для расчета необходимой мощности, нужно знать площадь помещения, материал стен, какие окна установлены, и какую в конечном счете температуру воздуха в помещении мы хотим получить. Также особое значение имеет мощность котла и материал из которого изготовлены трубы, которые будут использоваться для отопления.

Немаловажно и напольное покрытие, например, плитка обладает высокой теплопроводностью, в то время как деревянные покрытия наоборот. Далее подробно рассмотрим какие факторы влияют на расчёт теплового водяного пола.

Расчёт тёплого водяного пола: шаг укладки

Существует два основных способа укладки труб: змейкой и спиралью.

Для равномерного прогрева дома трубы необходимо укладывать, соблюдая расстояние от 15 до 30 см. Если не соблюдать это правило и шаг между трубами сделать больше не удастся получить качественное и равномерное отопление. Длину труб рассчитывают следующим образом: 5 метров погонных труб на 1 м2 помещения, из этого следует что длина труб в одном контуре должна быть не более 100 метров.

Если площадь комнаты достаточно большая, то делают не один, а два и более контуров.

Важно учитывать, что если вы делаете шаг трубы 25-30 см, то там, где располагаются окна и двери его сокращают до минимальной дистанции равной пятнадцати сантиметров.

Расчёт тёплого водяного пола: температура

Если используется несколько контуров с системой тёплых полов, то длина трубы, не должна быть больше 15 метров.

Теплоизоляция

Это именно тот пункт, который заслуживает особого внимания. Ведь если теплоизоляция плохая, то теплопотери составляют около 20%.

Толщина теплоизоляции на первом этаже должна составлять не менее 10 см, на других этажах достаточно 5 см.

В качестве материала используют пенополистирол или минеральную вату. Концы труб необходимо подвести к распределительному коллектору. Число отводов должно быть равно числу контуров тёплого пола.

Также у коллектора должны быть регулировочные клапана, для того чтобы была возможность отрегулировать прогрев каждого контура отдельно.

Проверка тёплого водяного пола

Когда завершена установка система тёплого водяного пола, необходимо проверить на наличие дефектов. Проверку осуществляют под давлением 4-6 бар в течении суток. Если трубы не деформировали и не произошло утечек, тогда приступают к заливке стяжки, которую осуществляют под давлением. Толщина стяжки обычно составляет 10-12 см. В течении месяца нельзя укладывать напольное покрытие, это время необходимо, чтобы она окрепла.

Читайте также:  Современное отопление частного дома — виды систем и их особенности

Расчёт тёплых полов на онлайн калькуляторе

Произвести расчёт мощности тёплого водяного пола возможно на онлайн калькуляторе. Расчеты будут иметь небольшую погрешность, но общая картина о предстоящих работ станет ясна.

Скачайте бесплатную программу для расчета теплого пола – 

Впервые сталкиваясь с темой ремонта, достаточно сложно разобраться со всеми системами расчета. Но ведь очень важно подобрать правильно материалы, рассчитать их количество, от этого зависит качество и долговечность ремонта.

Варианты применения теплых электрических полов

Специалисты-теплотехники и производители нагревательных электрических систем теплого пола рекомендуют использовать кабельное отопление в двух основных режимах:

  • Кабельную систему отопления устанавливают в бетонную стяжку, толщиной не менее 3—5 см с возможностью ее использования в качестве полного отопления, без применения дополнительных обогревательных приборов. В этом случае электрическое отопление может компенсировать все теплопотери и поддерживать нужную температуру воздуха в помещениях. Еще одним вариантом является применение кабельного отопления в термоаккумулирующих толстых бетонных полах (10—15 см), когда во время действия сниженных тарифов на электроэнергию идет нагрев пола, а в остальное время за счет большой тепловой инерции массивной стяжки, тепло отдается в помещение
  • Систему отопления в виде электрических нагревательных кабелей, матов, трубчатых нагревателей или инфракрасных пленочных полов используют в основном только для поддержания комфортной температуры поверхности пола. При этом теплые полы работают совместно с основной системой отопления, которая компенсирует львиную долю теплопотерь квартиры или дома. Для этого применяют нагревательные кабели и маты, монтируемые прямо в слой плиточного клея или в воздушный зазор деревянных полов, а также инфракрасные пленочные полы, укладываемые прямо под покрытие

С чего начинается проведение расчётов

Производить расчёты тёплого пола следует с особой внимательностью. Если будут допущены недочёты в процессе эксплуатации пола, то исправить их можно будет только путем демонтажа стяжки. В зависимости от вида помещения температурные показатели рекомендуется принимать со следующими значениями:

  • Для жилого помещения, куда относятся спальни, зал и кухня, температура составляет 29 градусов.
  • Участки возле наружных стен – 35 градусов.
  • Ванная – 33 градуса.
  • Для напольного покрытия из паркета рекомендуется не превышать показатель температуры в 27 градусов.

Для монтажа системы отопления рекомендуется применять трубы трёх диаметров: 16 мм, 18 мм и 20 мм. Если планируется смонтировать установку из коротких труб, то для таких целей не понадобится мощный циркуляционный насос.

Схема теплого пола

Для начала на миллиметровой бумаге нужно нарисовать план каждой комнаты. Раскладка покажет расположение окон, дверей и мебели. Оставшееся пространство заполнит контур. Теперь нужно определить диаметр труб, шаг и общую длину контура.

Красным цветом изображены трубы подачи энергоносителя, синим – обратного хода. Составление такой схемы на бумаге поможет лучше провести расчеты мощности системы

Труба для пола

Контур в комнате с площадью 15 м2 будет длиной 110 метров.

Расстояние между витками должно учитывать диаметр трубы. Так, контур будет иметь шаг от 15 до 50 сантиметров там, где диаметр ¼ дюйма, а если диаметр ½ — от 25 до 80 см.

Схема теплого пола

 (метров)

Укладка труб в системе «теплый пол» может быть выполнена в нескольких вариантах. Но главные требования для труб — прочность и гибкость.

Это важно! Горячую воду из котла смесительный узел разбавляет холодной из труб обратного хода. В контуре вода имеет температуру не менее 600 C. А правильно закрытий «пирог» обеспечит нагрев поверхности пола  на уровне 300 C.

Определение мощности водяного пола

Избыток тепловой энергии так же плох, как и её недостаток. Оптимальная теплоотдача достигается тогда, когда расход энергоносителя невысок, а в доме тепло.

Существуют нормы удельной мощности отопительного прибора, которые постоянны для отдельной климатической зоны. Так, например, северный регион, в частности, Красноярск, имеет Wуд от 1,5 кВт до 2 кВт. Формула для расчета мощности котла, подающего горячую воду, следующая:

Итак, если в Красноярске при помощи теплого пола будет обогреваться весь первый этаж частного дома (например, 200 м2), то

Схема теплого пола

Перед покупкой котла нужной мощности стоит определиться с тем, будет ли он подавать горячую воду в краны. Если да, то нужно приобретать двухконтурный котел с той мощностью, которая определена установленной формулой.

Современное отопительное оборудование имеет компактные размеры и работает практически бесшумно, тем не менее для соединения всех частей системы лучше выделить отдельное помещение

Для сборки всей конструкции производим расчет отводов в коллекторе. Сделать это чрезвычайно просто. Количество контуров в системе нужно умножить на 2. К коллектору подсоединяют трубы прямого и обратного хода. Еще приобретаются фитинги, заглушки, краники, насос.

Стяжка для водяного пола

Укладка труб выполнена, расход энергоносителя определен, поэтому «пирог» заливает раствор. Делать это лучше в два этапа:

  1. заливка достаточно плотным бетоном;
  2. после полного высыхания первого слоя, заливка жидкой смесью для ровной поверхности.

Расчет пропорции раствора для черновой стяжки должен исходить из того, что состав смеси такой:

  • песок — 3 части, когда цемент марки М300 и 4 части, если М400;
  • цемент 1 часть;
  • вода 0,7.

Сделать бетонную смесь можно при помощи бетономешалки. Она облегчит равномерное смешивание компонентов раствора

Осталось только определить необходимое количество м3 бетона и материалов, из которых он будет изготовлен. Итак,

Схема теплого пола
  1. предполагаемая толщина черновой стяжки 5 сантиметров;
  2. квадратура одной комнаты 15;
  3. стабильный коэффициент для города Красноярск 1,02.
Читайте также:  Автономное электрическое отопление в квартире

Все эти величины нужно перемножить.

Это значит, что после округления для комнаты понадобится 0,8 м3 бетона. Чтобы знать, сколько нужно цемента проведем еще один расчет. Строительные нормы регламентируют расход цемента для 1 м3 бетона в размере 490 килограмм (имеется в виду марка М400). Значит, для комнаты площадью 15 м2  нужно

килограмма.

Количество цемента в одном мешке 50 кг. Это около 8 мешков. Песка нужно в 4 раза больше, чем цемента.

килограмм.

Количество песка – 1,5 тонны.

Для чистовой стяжки расчеты нужно провести также, состав смеси здесь тот же, только воды придется использовать больше. Если же будет куплена готовая смесь, нужно прочесть инструкцию, где указан не только состав, но и количество готовой смеси в пересчете на объем стяжки. В среднем, на 1 м2  поверхности с высотой 2-2,5 сантиметра нужен один мешок готовой смеси (50 килограмм).

Заливка пола чистовой стяжкой предполагает, что будет сделана идеально ровная поверхность, на которую после высыхания можно укладывать верхнее покрытие

Схема теплого пола

Чем больше учтено деталей, тем точнее расчет, проще монтаж, лучше укладка и выше результат. Вполне можно создать проект, который по стоимости будет доступным, а в эксплуатации качественным и эффективным.

Видео для тех, у кого остались еще вопросы, как рассчитать теплый водяной пол.

Статьи по темеВыбор утеплителя для теплого водяного пола Как подобрать комплектующие для теплого водяного пола? Выбираем котел для теплого водяного пола

Гидравлический шаг между витками

От величины шага витка зависит равномерность прогревания поверхности. Обычно используют 2 вида укладки трубы: змейкой или улиткой.

Змейку предпочтительно делать в помещениях с минимальными теплопотерями и небольшой площадью. Например, в ванной или коридоре (так как они находятся в частном доме или квартире внутри без контакта с наружной средой). Оптимальный шаг петли для змейки – 15-20 см. При таком виде укладки потери давления составляют примерно 2500 Па.

Петли улитки применяют в просторных комнатах. Такой способ экономит длину контура и дает возможность равномерно обогреть комнату, как посередине, так и ближе к наружным стенам. Шаг петли рекомендуется в пределах 15-30 см. Специалисты утверждают, что идеальное расстояние шага – 15 см. Потери давления в улитке – 1600 Па. Соответственно, такой вариант укладки своими руками выгоднее в плане экономичности мощности системы (можно покрыть меньшую полезную площадь). Вывод: улитка эффективнее, в ней меньше падает давление, соответственно выше КПД.

Общее правило для обеих схем — ближе к стенам шаг нужно уменьшать до 10 см. Соответственно, от середины помещения петли контура постепенно уплотняют. Минимальное расстояние укладки до наружной стены 10-15 см.

Еще один важный момент — нельзя укладывать трубу сверху швов бетонных плит. Нужно так составить схему, чтобы соблюдалось одинаковое расположение петли между стыками плиты по обе стороны. Для монтажа своими руками можно начертить схему предварительно на черновой стяжке мелом.

Способы укладки труб

Определившись с количеством труб и их диаметром, можно переходить к следующему важному моменту: выбору способа их укладки.

Змейка

Его используют в комнатах с внутренними стенами, с утепленной наружной стеной. С гидравлической точки зрения этот способ наиболее экономичен. Основной недостаток такой раскладки — большая разница температур в начальной и конечной точках трубопровода. Это связано с тем, что подача горячей воды производится с одной стороны, то есть в конце комнаты остывший теплоноситель будет двигаться к обратке, и температура там будет ниже.

Кроме того, этот вариант раскладки труб является достаточно трудоемким. Довольно часто он производится с шагом труб от 20 см и выше из-за того, что согнуть их для меньшего шага очень сложно, особенно, если речь идет о трубе диаметром 18-20 мм. Рациональнее всего использовать такое расположение труб в санитарных зонах, где необходимо обходить сантехнические приборы и устройства, а также для выравнивания смежных зон отопительных контуров.

Зигзаг

Этот способ имеет тот же недостаток, что и предыдущий: неравномерность прогрева в разных точках комнаты. Поэтому, при его использовании, необходимы насосные установки усиленной мощности, прокачивающие воду в системе с большой скоростью.

Спираль или улитка

При таком способе раскладка труб производится от периметра помещения к центру. Таким образом, достигается равномерный прогрев всей поверхности, что делает эксплуатацию теплого пола максимально удобной и комфортной. При укладке спиралью трубы можно разложить на поверхности с любым шагом, начиная от 10 см. Этот способ подходит для помещений любого назначения и площади.

Оборудуйте твердотопливный котел длительного горения своими руками. Это экономически выгодно и удобно.

Оцените преимущества электрического котла для отопления частного дома в нашей статье.

Один из наиболее экономических вариантов котла индукционный. Как выбрать, что учитывать и на что обратить внимание читайте в нашей статье.

Как рассчитать энергопотребление

Прежде чем вести речь о конкретных расчетах электроэнергии, необходимо четко представлять два основных понятия, позволяющие рассчитать энергопотребление и выполнить расчет тепла теплого пола. В первую очередь, это максимальное значение необходимой выделенной мощности. Инфракрасный теплый пол потребление электроэнергии осуществляет в зависимости от его модификации. В среднем, потребляемая мощность составляет от 150 до 220 ватт. Поэтому, расчетное потребление может доходить до 2,5 квт/час.

Как рассчитать энергопотребление

Фактическое потребление электроэнергии инфракрасными теплыми полами, значительно меньше расчетного. Сократить этот показатель позволяют специальные аппараты управления, с помощью которых помещения разделяются на определенные зоны, нагревающиеся поочередно. Таким образом, максимальная мощность пленочного покрытия может быть снижена почти в три раза, чем мощность водяного теплого пола. Эти результаты достигаются и благодаря собственным качествам инфракрасной пленки.

Читайте также:  Варианты расчета твердотопливных котлов большой мощности

Пленка располагается на значительной площади, до 70% от всего помещения. Нагретый воздух поднимается вверх, обеспечивая необходимый уровень обогрева. Сам нагрев происходит очень быстро. Когда температура достигает заданного уровня, нагревательные функции отключаются. В результате, общая экономия электроэнергии может достигать 60-90% от заданной максимальной мощности, то есть фактическое включение обогрева производится всего лишь на период от 6 до 25 минут в течение часа.

Экономия электроэнергии при работе инфракрасных пленочных полов достигается за счет проведения специальных мероприятий:

Как рассчитать энергопотребление
  • Установка качественных окон, утепление уже имеющихся окон и балконных рам.
  • Устройство надежной теплоизоляции дверей.
  • Обязательная теплоизоляция основания полов, чтобы тепло не уходило к соседям.
  • Правильный выбор и установка терморегулятора, позволяющего сэкономить на цикличной работе системы 20-30% электроэнергии.
  • Еще большей экономии можно добиться за счет установки программируемого терморегулятора, максимально оптимизирующего работу системы.

Таким образом, использование чередующихся режимов обогрева позволяет существенно снизить расход электроэнергии в процессе эксплуатации инфракрасных полов.

Определение желаемой температуры в комнатах

Итоговый показатель температуры пола зависит от того, с какой целью используется комната. Например:

  • +29-30 градусов – холлы, прихожие;
  • +27-29 – кабинеты, комнаты жилые;
  • +30-35 – полы возле окон, на верандах;
  • +32 – ванные, санузлы;
  • +17-19 – спортивные залы.
Определение желаемой температуры в комнатах

При этом температура теплоносителя не должна быть менее +40 градусов или превышать +60. Система подогрева должна быть такой, чтобы разница между температурными показателями прямой и обратной труб в случае с водяными полами не превышала 15 градусов. Иначе основание будет прогрето абсолютно неравномерно.

Баланс тепловых/гидравлических нагрузок для водяного пола должен быть также оптимален и выверен. Поэтому нагревательные контуры должны иметь определенную длину в соответствии с диаметром. Оптимальный вариант трубы – 18 мм, так как даже при небольшом количестве воды такой трубопровод будет правильно работать и обогревать основание.

Как рассчитать мощность с учетом площади помещения?

Планируя установку в помещении обогреваемого пола, необходимо рассчитать его тепловую мощность. Под этим термином понимают то количество тепловой энергии, которую пол будет потреблять для обогревания.При вычислениях учитывают:

Как рассчитать мощность с учетом площади помещения?
  1. Площадь помещения.
  2. Планировку. Угловая комната теряет больше энергии, чем помещение с одной наружной стеной. Нужно делать поправки на количество окон, дверь на лоджию и т. д. Чем выше потери, тем больше в итоге ватт (обозначаются, как Вт) потребуется на обогрев.

Справка Итоговая мощность рассчитывается умножением площади полов в каждой комнате на мощность (Вт) на 1 кв. м.

Как рассчитать мощность с учетом площади помещения?

Исходить можно из следующего:

  1. Для помещений без наружных стен (коридоры, внутренние комнаты без окон) или с одной наружной – 100 Вт/кв. м.
  2. С наружной стеной с одним окном – 110 Вт/кв. м.
  3. Для угловых помещений с одним окном – 120 Вт/кв. м.
  4. Для угловых с двумя окнами – 130 Вт/кв. м.
Как рассчитать мощность с учетом площади помещения?

Значения приблизительные, но на них можно ориентироваться, делая расчёт для отопления в средней полосе России. Для южных регионов (Крым, Кубань, Кавказ и т. д.) нужно значения умножить на коэффициент 0,7, для северных регионов – на 1,5, для Крайнего Севера – на 2.

Расчёты по приведённому алгоритму работают только для помещений с высотой не более 3 м. Если потолки выше, нужно умножать объём помещений на 35, 40 или 45 Вт на кубометр в зависимости от расположения комнат.

Как рассчитать мощность с учетом площади помещения?

Как узнать мощность теплого пола с водяным подогревом

В идеальном варианте расчеты должны делать профессионалы, они знают все тонкости производства работ и могут не только увидеть проблемы, но и предупредить их появление. Специалисты отличаются от дилетантов способностью точно учитывать все особенности помещения и за счет такого подхода предупреждать возникновение нештатных ситуаций во время эксплуатации теплых полов. Дилетанты замечают свои просчеты после завершения монтажа теплых полов. Следует помнить, что форс-мажорные ситуации, возникающие при эксплуатации теплых полов, требуют очень больших капитальных вложений для ликвидации. Часто необходима не только полная замена половых покрытий в самом помещении, но и выполнение ремонтных работ в квартирах, расположенных на нижнем этаже.

Порядок вычисления потерь тепла

От полученного результата зависит, сколько тепла понадобится помещению, чтобы в нем была обеспечена комфортная температура, и какая мощность должна быть у системы обогрева пола и у нагревательного котла с циркуляционным насосом.

Расчет теплопотерь сложен, поскольку на них влияет много параметров и исходных данных:

  • время года;
  • температура за окном;
  • назначение помещения;
  • размер оконных проемов и их количество;
  • вид финишного покрытия;
  • степень теплоизоляции ограждающих конструкций;
  • какое помещение располагается сверху и снизу комнаты (отапливаемое или нет);
  • наличие иных источников тепла.

Примерно определившись с размером теплопотерь, приступают к расчетам, показывающим, как их компенсировать.

Что учитывать при расчетах?

Нельзя не отметить, что помимо основных данных, нужно также учитывать ряд второстепенных факторов, которые влияют на мощность системы:

  • планировка комнат;
  • вид остекления окон;
  • размер оконных проемов;
  • наличие или отсутствие остекления эркеров и балконов;
  • высота помещения;
  • конструкцию и тип наружных стен;
  • уровень теплоизоляции;
  • присутствие специальных материалов для утепления стен;
  • расположение коллекторов;
  • вид и расположение теплого генератора.

Для определения мощности системы, необходимо вычислить теплопотери каждого отдельного помещения с учетом общей площади, средней температуры воздуха в зимний период, а также уровня влажности, вентиляции и наличия второстепенных источников отопления. На основании всех вышеперечисленных коэффициентов производится расчет количества и длины труб, а также проектировка контура.