Методика укрупненных расчетов «теплого пола»

А. Кузьмук

Водяной «теплый пол» все чаще проектируется в домах в Украине, как основной источник тепла. Его преимущества – экономия, комфорт, свобода в расстановке мебели. Попробую дать упрощенную, основанную на личном опыте, авторскую методику из нескольких пунктов о том, как проще, но, в то же время, максимально правильно спроектировать и создать систему поверхностного отопления, что называется «теплый пол водяной своими руками»

Точность теплопотерь – миссия невозможна

При проектировании любой системы отопления, включая «теплый пол», необходимо первым делом выполнить расчет потерь тепла. Он сложен и включает множество нюансов, которые необходимо учитывать: материал, толщина и теплопроводность стен; конструкция окон и размеры проемов; внутренний объем помещений; расположение по сторонам света; потери через вентиляцию и т.д.

Конечно, для упрощения можно применять компьютерные программы. Однако, дело в том, что точно рассчитать теплопотери практически невозможно. Ведь могут быть существенные отличия в характеристиках материалов на объекте от идеальных условий, в которых проходят их испытания при сертификации. Нередко встречаются отклонения от проекта, да и качество строительных работ также далеко не всегда на высоте. Есть ли смысл проводить подробные расчеты, если точно неизвестно как сделаны стены, к примеру, есть ли щели и мостики холода в местах примыканий? Строительная конструкция в любом случае несовершенна, поэтому подробные расчеты тоже могут быть неточными.

Исходя из этого во многих случаях можно обойтись ориентировочными укрупненными расчетами.

Теплопотери жилых помещений еще с советских времен принято принимать на уровне 100 Вт/ м². Однако для зданий новой постройки, возведенных по современным нормам, эта цифра будет завышенной. Оптимальный вариант для них – 80 Вт/м². Стоит брать во внимание, что это параметры для наиболее холодной пятидневки в году. Большую же часть времени отопительного сезона система будет покрывать меньшие теплопотери и работать с отдачей около 55-60 Вт/м².

Для снижения нагрузки на систему «теплого пола» и покрытия пиковых потребностей в морозы можно дополнительно использовать приборы отопления (радиаторы или конвекторы). Их применение особенно важно, если в помещении есть большие оконные проемы, чтобы отсечь идущий от них холодный воздух.

Оптимальная длина = удобство запуска

Перейдем непосредственно к проектированию системы «теплого пола». Его контуры рекомендуется делать в виде «улитки» (рис. 1), по возможности одинаковыми по протяженности – около 80 м. Максимальная длина труб – до 120 м. Это объясняется тем, что при такой конфигурации упрощается ввод системы в эксплуатацию.

Рис. 1. Укладка труб «теплого пола» в виде «улитки»

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 основе вышеизложенных рекомендаций можно выделить следующие ключевые моменты экспресс-проектирования «теплого пола»:

1. Расчет теплопотерь (80 Вт/м²);
2. Оптимальная длина контура – 80 м (максимально – до 120 м);
3. Шаг укладки (10-20 см);
4. Гидравлическое сопротивление системы «теплого пола» (до 3,5 м);
5. Максимальный расход в контуре с перепадом температур на входе и выходе 8-10°С – около 2 л/мин.;
6. Толщина утеплителя на межэтажных перекрытиях – 30 мм, на грунте – 50 мм;
7. Деформационные швы и отстенная изоляция (обязательно);
8. Стяжка (цемент, песок, щебень – 1:3:3).

Все остальное – на выбор и желание пользователя. Удачных вам решений и успехов в делах!

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

Переглянуто: 36 270