Методика укрупненных расчетов «теплого пола»

О. Кузьмук

Водяна «тепла підлога» все частіше проектується біля будинків в Україні, як основний джерело тепла. Його переваги – економія, комфорт, свобода у розміщенні меблів. Спробую дати спрощену, засновану на особистому досвіді, авторську методику з кількох пунктів про те, як простіше, але водночас максимально правильно спроектувати та створити систему поверхневого опалення, що називається «тепла підлога водяною своїми руками»

Точність тепловитрат - місія неможлива

При проектуванні будь-якої системи опалення, включаючи «теплу підлогу», необхідно перш за все виконати розрахунок втрат тепла. Він складний та включає безліч нюансів, які необхідно враховувати: матеріал, товщина та теплопровідність стін; конструкція вікон та розміри отворів; внутрішній обсяг приміщень; розташування по сторонах світла; втрати через вентиляцію тощо.

Звісно, ​​для спрощення можна використовувати комп'ютерні програми. Однак, річ у тому, що точно розрахувати тепловитрати практично неможливо. Адже можуть бути суттєві відмінності в характеристиках матеріалів на об'єкті від ідеальних умов, у яких відбуваються випробування при сертифікації. Нерідко трапляються відхилення від проекту, та й якість будівельних робіт також далеко не завжди на висоті. Чи є сенс проводити докладні розрахунки, якщо достеменно невідомо як зроблені стіни, наприклад, є щілини та містки холоду у місцях примикань? Будівельна конструкція у будь-якому разі недосконала, тому докладні розрахунки також можуть бути неточними.

Тому в багатьох випадках можна обійтися орієнтовними укрупненими розрахунками.

Тепловтрати житлових приміщень ще з радянських годин прийнято приймати на рівні 100 Вт/м ² . Однак для будівель нової споруди, зведеної за сучасними нормами, ця цифра буде завищеною. Оптимальний варіант для них – 80 Вт/ ^м2 . Варто брати до уваги, що це параметри для найхолоднішої п'ятиденки на рік. Більшу частину години опалювального сезону система покриватиме менші тепловитрати і працюватиме з віддачею близько 55-60 Вт/м ² .

Для зниження навантаження на систему «теплої підлоги» та покриття пікових потреб у морозі можна додатково використовувати прилади опалення (радіатори чи конвектори). Їх застосування особливо важливо, якщо в поміщенні є великі віконні отвори, щоб відсікти холодний повітря, що йде від них.

Перейдемо безпосередньо до проектування системи теплої підлоги. Його контури рекомендується робити у вигляді «равлика» (рис. 1), по можливості однаковими за довжиною – близько 80 м. Максимальна довжина труб – до 120 м. Це пояснюється тим, що за такої конфігурації спрощується введення системи в експлуатацію.

Прежде всего, речь идет об удалении воздуха из системы «теплого пола». Для этого сначала заполняют систему водой, желательной умягченной. Затем закрывают все контура, кроме одного, при помощи клапанов на подаче и обратном трубопроводе. После включают циркуляционный насос «теплого пола» и дают ему поработать 2-3 минуты. Часто, если длина контура менее 80 м, эта операция получается успешно.

Если же таким способом воздух удалить не удалось – расходомер показывает 0 л/мин., – то необходимо его выдавить с помощью давления водопроводной сети или посредством насосной станции с емкостью для теплоносителя.

Шаг укладки – на грани комфорта и экономии

Шаг укладки (расстояние между трубами) «теплого пола» для жилых помещений можно принимать от 15 до 20 см, для санузлов и бассейнов рекомендуется 10 см. Естественно, что от этого зависят, в первую очередь, расходы на материалы (табл.). Если расстояние 10 см, то требуется приблизительно 10 погонных метров трубы на 1 м², а при 20 см – необходимо всего 5 п. м/м². Однако экономия на приобретении труб не всегда целесообразна. При большом шаге укладки в 20-30 см в процессе эксплуатации появляются непрогретые зоны, и ходить босиком по такому «теплому полу» не всегда комфортно.

Таблица. Расход труб и площадь контура в зависимости от шага укладки

Соблюдение указанных оптимальных значений шага укладки, при условии, что температура поверхности «теплого пола» составляет рекомендуемые 25-26°С, позволяет обеспечить температуру воздуха в помещении 22°С.

Отмечу, что эти и прочие рекомендации в данной статье указаны для труб диаметром 16 или 17 мм. Естественно, они должны быть предназначены для систем поверхностного отопления, к примеру, в нашей стране часто используются полиэтиленовые трубы RAUTHERM S производства REHAU (Германия).

Гидравлические расчеты – по-простому

Важный параметр при выборе насосного оборудования – гидравлическое сопротивление системы «теплого пола». Оно, в основном, складывается из потерь в контуре (из расчета 150 Па/м для максимальной длины контура 120 м – около 18 000 Па), коллекторе (10 000 Па), в трехходовом смесительном клапане (5 000 Па). Таким образом, выходим на суммарную цифру 33 000 Па.

Десять тысяч паскалей соответствуют одному метру напора, который должен создавать насос. То есть сопротивление всей системы с одним контуром максимальной длины – не более 3,5 м. Именно такой максимальный напор должен создавать насос для такой системы «теплого пола».

Для определения расхода (G, м³/ч) необходимо знать мощность контура (Q, кВт) и температуры теплоносителя (Т, °С) на линиях подачи и обратки. Кроме того, учитывается коэффициент 1,163.

Расход определяется по формуле:

G = Q_{контура}/1,163/(Т_подачи – Т_{обратки})

Балансировку системы «теплого пола» достаточно просто можно произвести путем установки определенных значений G на расходомерах коллектора. При этом для перевода м³/ч в л/м (градуировка расходомера) необходимо полученный выше расход умножить на 1000 и разделить на 60.

Конструкционные особенности: миф о фольге

Трубы «теплого пола» необходимо укладывать на слой теплоизоляции. При этом лучше всего использовать фирменный утеплитель. Часто в качестве него используется пенополистирол. В случае, если система укладывается на плиту межэтажного перекрытия, то толщина листа утеплителя должна составлять 30 мм. При монтаже непосредственно на грунт, желательно увеличить этот параметр до 50 мм.

Существует миф о том, что для снижения теплопотерь необходима еще укладка в основание фольгированного пенофола. Это является заблуждением, ведь в конструкции «теплого пола» все слои плотно прижаты друг к другу, следовательно, тепло передается за счет теплопроводности, а не излучения. В то же время, важна отстенная изоляция по периметру помещения, для ликвидации мостиков холода.

Заказчики часто интересуются тем, какой толщины должна быть стяжка над трубой «теплого пола». Отвечу, что оптимальный вариант – 50 мм плюс напольное покрытие (плитка, ламинат, ковролин, линолеум или паркет). При укладке стяжки вручную – а это наиболее распространенный в нашей стране способ – желательно использовать качественные материалы: цемент марки М400, чистый речной песок, можно добавить мелкий щебень (фракция до 10 мм, не гран отсев, поскольку в нем много пыли). Соотношение указанных компонентов – 1:3:3.

Когда нужны «организованные трещины»?

Деформационные швы, по сути, представляют собой «организованные трещины», которые предохраняют напольное покрытие от разрушения вследствие температурных расширений при эксплуатации. Их необходимо предусматривать в местах дверных проемов, а также в следующих случаях: если площадь комнаты больше 40 м²; при длине стены свыше 8 м или при соотношении сторон больше, чем один к двум; при сильно изломанном периметре помещения (рис. 2). При этом нельзя делать шов, пересекая все трубы контура. Подробнее о том, как не навредить в процессе инсталляции можно прочитать в статье «Распространенные ошибки монтажа «теплого пола».

Рис. 2. Варианты расположения деформационных швов:
а) в помещениях сложной геометрии; б) неправильное расположение; в) правильное размещение

Для «теплых полов» нужен теплоноситель с пониженной температурой, поэтому для таких систем прекрасно подходят конденсационные котлы и тепловые насосы. Подключение к ним производится посредством различных смесительных узлов. Они позволяют регулировать температуру подачи, в том числе, в зависимости от погоды.

Видео. Проектирование «теплого пола»

В целях большей экономии энергоресурсов и достижения максимального комфорта систему на основе «теплого пола» можно дооснастить покомнатным регулированием.

Резюме

На основі вищевикладених рекомендацій можна виділити такі ключові моменти експрес-проектування «теплої підлоги»:

1. Розрахунок тепловитрат (80 Вт/м ² );
2. Оптимальна довжина контуру – 80 м (максимально – до 120 м);
3. Крок укладання (10-20 см);
4. Гідравлічний опір системи теплої підлоги (до 3,5 м);
5. Максимальна витрата у контурі з перепадом температур на вході та виході 8-10°С – близько 2 л/хв.;
6. Товщина утеплювача на міжповерхових перекриттях – 30 мм, на ґрунті – 50 мм;
7. Деформаційні шви та відстінна ізоляція (обов'язково);
8. Стяжка (цемент, пісок, щебінь – 1:3:3).

Все інше – на вибір та бажання користувача. Вдалих вам рішень та успіхів у справах!

Більше важливих статей і новин в Telegram-каналі та корисні відео на Youtube-каналі та у TikTok.  Долучайтесь!

Переглянуто: 40 056