Расчет трубы для теплого пола: калькулятор, как рассчитать расход и длину

Что может повлиять на теплоотдачу?

Для начала хотелось бы остановиться на том, каким же должен быть правильный и качественный теплый пол, независимо от того, на каком теплоносителе – электричестве или воде – он будет работать. Итак, система такого подогрева будет работать по-разному в зависимости от толщины основания или качества теплоизолятора, а значит, все эти моменты нужно учитывать. Считается, что толщина теплоизоляционного материала не должна быть более 3 см, при этом материал лучше приобретать с отражающим слоем – так сохранить тепло внутри помещения будет проще.

Теплый пол своими руками

Толщина бетонной стяжки должна составлять около 4-10 см, особенно если речь идет об укладке кабельного или водяного пола. Внутри она имеет усиление армирующей сеткой, на которую, кстати, и могут закрепляться теплоносители. За счет этого тепло будет перераспределяться лучше. В случае если планируется обустройство водяного пола, рекомендуется приобретать трубы, изготовленные из металлопластика либо из сшитого полиэтилена диаметром 16-20 мм – с ними проще всего наделить систему оптимальной мощностью, достаточной для прогрева комнат.

Схема теплого пола под стяжку

Труба для теплого пола

Теплый пол расчет мощности

На определение необходимой мощности теплого пола в помещении влияет показатель теплопотерь, для точного определения которых потребуется произвести сложный теплотехнический подсчет по особой методике.

При этом учитываются следующие факторы:
площадь обогреваемой поверхности, общая площадь помещения;
площадь, тип остекления;
наличие, площадь, тип, толщина, материал и термическое сопротивление стен и иных ограждающих конструкций;
уровень проникновения солнечных лучей в помещение;
наличие иных источников тепла, в том числе учитывается тепло, источаемое оборудованием, различными приборами и людьми.

Методика выполнения подобных точных расчетов требует глубоких теоретических знаний и опыта, а потому теплотехнический расчет лучше доверить специалистам.

Ведь только они знают, как рассчитать мощность теплого пола водяного с наименьшей погрешностью и оптимальными параметрами

Особенно это важно при проектировании обогреваемого встроенного отопления в помещениях большой площадью с большой высотой

Укладка и эффективная эксплуатация водяного обогреваемого пола возможна лишь в помещениях с уровнем теплопотерь менее 100 Вт/м². Если теплопотери выше, необходимо принять меры по утеплению помещения с целью снижения потерь тепла.

Однако если проектный инженерный расчет стоит немалых денег, в случае с небольшими помещениями приблизительные расчеты можно провести самостоятельно, приняв 100 Вт/м² за усредненную величину и отправную точку в дальнейших расчетах.

При этом для частного дома принято корректировать усредненный показатель потерь тепла исходя из общей площади строения:
120 Вт/м² – при площади дома до 150 м²;
100 Вт/м² – при площади 150-300 м²;
90 Вт/м² – при площади 300-500 м².

Нагрузка на систему

На то, какая будет мощность водяного теплого пола на квадратный метр, влияют такие параметры, создающие нагрузку на систему, определяющие гидравлическое сопротивление и уровень теплоотдачи, как:
материал, из которого изготовлены трубы;
схема укладки контуров;
длина каждого контура;
диаметр;
расстояние между нитками труб.

Характеристика:

Трубы могут быть медными (отличаются наилучшими теплотехническими и эксплуатационными характеристиками, однако обходятся не дешево и требуют специальных навыков, а также инструмента).

Основных схем укладки контура два: змейкой и улиткой. Первый вариант наиболее прост, но менее эффективен, так как дает неравномерный нагрев пола. Второй более сложен в реализации, но эффективность прогрева на порядок выше.

Площадь, отапливаемая одним контуром, не должна превышать 20 м². Если отапливаемая площадь больше, то целесообразно трубопровод разбить на 2 или более контуров, подключив их к распредколлектору с возможностью регулирования нагрева участков пола.

Общая длина труб одного контура должна быть не больше 90 м. При этом, чем больший выбран диаметр, тем больше расстояние между нитками труб. Как правило, не применяются трубы с диаметром более 16 мм.

Каждый параметр имеет свои коэффициенты для дальнейших расчетов, посмотреть которые можно в справочниках.

Расчет мощности теплоотдачи: калькулятор

Чтобы определить мощность водяного пола, необходимо найти произведение общей площади помещения (м²), разницы температур подачи и обратно поступающей жидкости, и коэффициентами, зависящими от материала труб, напольного покрытия (дерево, линолеум, плитка и т.д.), других элементов системы.

Мощность водяного теплого пола на 1 м², или теплоотдача, не должна превышать уровень теплопотерь, однако не более чем на 25%. В случае слишком малого или слишком большого значения, необходимо произвести перерасчет, выбрав иной диаметр труб и расстояние между нитями контура.

Показатель мощности тем выше, чем больше диаметр выбранных труб, и тем ниже, чем больший шаг задан между нитками. Для экономии времени можно воспользоваться электронными калькуляторами расчета водяного пола или скачать специальную программу.

Проектируем водяной тёплый пол

Как было сказано выше – одним из основных показателей для проектирования греющей системы является плотность эффективного потока тепловой энергии, производимой 1 м2 ТП (g, Вт/м2) – удельная мощность теплого пола. Она должна полностью компенсировать теплопотери помещения – Q, Вт.

g=Q/F,

где F, м2 – полезная площадь пола, которая будет использована под отопление. Она принимается, как общая площадь помещения за вычетом мест, где будет установлена мебель, а также свободной зоны 20-30 см от стен и мебели.

Величина Q учитывает множество параметров, частично приведенных в предыдущем разделе. Для её точного вычисления можно пользоваться методикой предложенной в справочном пособии Е. Г. Малявиной «Теплопотери здания», требующей углубленного подхода. Однако на практике частнику проще будет принять некие усредненные величины теплопотерь типовых зданий. Например, комната 18 м2 с одной наружной стеной и окном, а также потолками до 3 м, будет иметь примерные теплопотери 1800 Вт. Данный показатель справедлив для расчета теплого пола в помещениях многоквартирного дома, построенного в умеренной климатической зоне. А вот для частного дома его уже придется увеличить в 1,2-1,5 раза. Также увеличиваются значения теплопотерь, если установлены большие окна, комната угловая, тонкие стены и т.д.

Удельная теплоотдача теплого пола должна находиться в определенных пределах. Ведь его перегрев приводит к дискомфорту жильцов, разрушению строительно-отделочных материалов. Так, максимальная температура поверхности напольного покрытия (t_f, С) рекомендуется:

+ 29°С – для жилых помещений (спальни, гостиной, кабинета);
+ 33°С – для помещений с повышенной влажностью (санузла, кухни);
+ 35°С – для участков возле внешних стен.

Табличный подбор шага укладки трубопроводов

Зная плотность эффективного потока тепловой энергии (g, Вт/м2), тип используемого покрытия (его сопротивление теплопередаче – R_w_,м2*ОС/ Вт или м2*К/Вт), рекомендуемую температуру поверхности пола для данного помещения (t_f, С), а также градиент рабочих температур теплоносителя (t_z/t_p, С/С), можно по таблицам 1-3 подобрать шаг трубы (b, м).

Таблица 1.

Таблица 2.

Таблица 3.

Вычисляем количество и диаметр трубопроводов

Расчет длины трубы для теплого пола выполняем по формуле:

L=(F/M)*1,1+2*N, где

L – искомая длина трубопровода, м;
F – полезная площадь пола отапливаемого помещения, м2;
b – шаг (частота прокладки) витков, м;
N – расстояние от коллектора, расположенного на стене, до уровня пола, м;
1,1 – коэффициент запаса труб на повороты.

Расход трубы также можно прикинуть, воспользовавшись таблицей 4.

Таблица 4.

Шаг, мм	Расход трубы, м/м2
100	10
150	6,7
200	5
250	4
300	3,4

Профессиональный расчет теплого водяного пола также включает подбор внутреннего диаметра (D, м) трубопроводов. Он должен соответствовать целому ряду параметров таким, как гидравлическое сопротивление системы, техническим возможностям циркуляционного насоса, требуемым для прокачки объемам теплоносителя и другим. Тем не менее, практически для любой небольшой индивидуальной тепловой установки обогрева полов, можно смело брать, например, металлопластиковую трубу Ø 16 мм, у которой внутренний Ø 12 мм. При этом следует учитывать, что рекомендуемая длина отопительного контура в этом случае не должна превышать 100 м (максимум 120 м). Если же расчет трубы для теплого пола требует большего её метража, то тогда контур необходимо разбить на два и более.

Помимо металлопластика подойдут: медь, ПВХ, сшитый полиэтилен. Они обладают схожими гидравлическими параметрами, поэтому их диаметры подбираются аналогично.

Расчет потребления электроэнергии

Потребляемая мощность зависит от того, какой кабель или инфракрасную систему вы купили. Например, если в квартире устанавливается кабельная система для поддержания комфортной температуры, то потребление будет варьироваться в пределах 70–90 Вт/м2. В случаях, когда кабельная система используется для основного обогрева, ее мощность увеличивается до 180–200 Вт/м2. Если мы говорим про пленочное инфракрасное покрытие для поддержания комфортной температуры, его мощность 40–60 Вт/м2, ну, а в роли основного обогрева — 140–180 Вт/м2.

Как мы видим из вышеприведенных цифр, инфракрасные покрытия намного экономичнее кабельных, то есть, потребляя меньшее количество энергии, они воспроизводят большее количество тепла. Да, их стоимость гораздо выше кабельных, но в будущем они вам окупятся с лихвой.

Все дома, как современные, так и те, которые были построены при Советском Союзе, строились по нормам СНиП, в которых четко диктовались требования к утеплению, толщине стен и потерям. Так вот, по этим нормам, потери в час для 10 квадратных метров составляют 1 кВт при высоте потолков 2,7 метра. Для последних этажей многоэтажных зданий эта цифра составляет 1,2 кВт, поэтому там с самого начала устанавливаются усиленные радиаторы.

Исходя из этих данных, можно посчитать потери для нашей квартиры. Если площадь квартиры составляет 60 м2, то потери составят 6 кВт в час. Мощность покрытия должна перекрывать это значение, то есть суммарная потребляемая полом мощность должна быть немного больше чем 6 кВт/ч.

Давайте посчитаем, сколько энергии расходует электрическое покрытие и какую площадь нам необходимо перекрыть, чтобы обеспечить комфортное пребывание. Мощность 1м2 пола составляет 0,18 кВт, итого 6/0,18=33 м2 — минимальная площадь пола. Так как укладывается он только в местах свободных от мебели, то у вас как раз и получится необходимая площадь. Установка мебели на электрический пол категорически не рекомендуется, так как любой предмет, находящийся на нем будет охлаждать, а тот, в свою очередь, будет пытаться восстановить баланс, чем в скором времени себя и «погубит».

Но это лишь теория, ведь на практике все немного иначе, да и выглядит привлекательнее. Обычно теплый пол в помещениях комбинируют с основным отоплением, так как от него очень тяжело отказаться, а в некоторых регионах практически невозможно.

Так вот, для поддержания комфортной температуры в комнате 18 м2, вам достаточно будет уложить 10 м2 электрического покрытия с мощностью одного метра 120 Вт. Если терморегулятор будет запускать систему на 10 минут в час, то в сутки выйдет 4 часа. В итоге, потребление будет составлять 4,8 кВт в день и 144 кВт в месяц. Причем эту цифру можно запросто сократить, установив систему, которая отключается, когда дома никого нет.

Что понадобится для проведения расчёта

Тёплый водяной пол представляет собой усовершенствованную систему отопления, которая может быть как основным источником обогревания, так и вспомогательным. Их можно устанавливать как совместно с радиаторами, так и отдельно.

Для расчёта тёплого водяного пола понадобятся такие сведения, как тип помещения и его площадь. Для определения данных параметров можно воспользоваться планировкой дома, где указываются все необходимые сведения. Имеется также возможность воспользоваться таким способом, как проведение самостоятельных замеров помещения.

Имеется два способа монтажа тёплого пола в помещении. Первый способ называется настильным, и представляет он собой настил из разнообразных материалов (полистирол или древесина). Его достоинством является простота и высокая скорость монтажа. Второй вариант называется бетонным. Для его монтажа понадобится укладывать не только отопительные трубопроводы на пол, но ещё и укладывать утеплитель, а также заливать бетонную стяжку. В материале рассмотрим второй вариант монтажа тёплого пола.

Теплый пол расчет мощности

При этом учитываются следующие факторы:
площадь обогреваемой поверхности, общая площадь помещения;
площадь, тип остекления;
наличие, площадь, тип, толщина, материал и термическое сопротивление стен и иных ограждающих конструкций;
уровень проникновения солнечных лучей в помещение;
наличие иных источников тепла, в том числе учитывается тепло, источаемое оборудованием, различными приборами и людьми.

При этом для частного дома принято корректировать усредненный показатель потерь тепла исходя из общей площади строения:
120 Вт/м² – при площади дома до 150 м²;
100 Вт/м² – при площади 150-300 м²;
90 Вт/м² – при площади 300-500 м².

Нагрузка на систему

На то, какая будет мощность водяного теплого пола на квадратный метр, влияют такие параметры, создающие нагрузку на систему, определяющие гидравлическое сопротивление и уровень теплоотдачи, как:
материал, из которого изготовлены трубы;
схема укладки контуров;
длина каждого контура;
диаметр;
расстояние между нитками труб.

Характеристика:

Каждый параметр имеет свои коэффициенты для дальнейших расчетов, посмотреть которые можно в справочниках.

Расчет мощности теплоотдачи: калькулятор

Как правильно рассчитать укладку?

После того, как выяснена мощность, необходимая теплому полу, можно ознакомиться с тонкостями расположения его контура. Далее останется лишь посчитать необходимую длину контура, что поможет составить представление о предстоящих расходахДля наглядности нужно сделать набросок на миллиметровке. Чертеж должен быть выполнен с учетом шага трубы и масштабных коэффициентов.

Шаг – это вымеренный промежуток пустот между трубами, он должен быть выбран в соответствии с несколькими условиями:

при перемещении по полу человеческая ступня не должна ощущать разницу температур, Так, если шаг слишком велик, то поверхность будет обогреваться полосами.
Шаг должен быть выбран таким образом, чтобы труба максимально экономично и эффективно выполняла свою функцию.

Для безошибочного монтажа трубопровода нужно понять достоинства и недостатки используемых типов укладки. В настоящее время для монтажа отопительного трубопровода пользуются 4 схемами:

«Улитка (спираль)» – самый востребованный вариант, потому что такая укладка обеспечивает равномерное распространение тепловой энергии. Расположение происходит от периферии к центру с постоянным уменьшением радиуса, а потом в другую сторону. При использовании данного метода длина шага может быть любой величины, начиная от 10 мм.

«Змейка» – довольно непопулярный метод контурного расположения. Огромный недостаток заключается в том, что подключение к питающему агрегату происходит с одной стороны, поэтому наблюдается значительный температурный перепад. Поверхность пола будет тем холоднее, чем дальше вы находитесь от котла. Вторым значительным минусом «змейки» является сложность монтажа. Такое расположение предусматривает изгибы трубы в180 градусов. Вследствие этого межтрубный шаг должен быть увеличен до 200 мм, в то время как универсальным значением принято считать 150 мм.

«Угловая змейка». Распространение теплого потока идет от угла, в котором расположен котел. Способ не популярен, потому что температура распространяется градиентом, что, по сути, создает эффект «солнца». Чем вы ближе, тем теплее.
«Двойная змейка» является модификацией обычной «змейки». Отличие состоит в том, что компенсируются потери тепла. Это происходит за счет циркуляции потока в обоих направлениях. Укладка таким способом так же сложна. «Змейка» применяется для небольших помещений, например, ванной комнаты.

Все вышеуказанные способы можно комбинировать друг с другом. «Змейкой» иногда покрывают небольшие площади, а «спиралью» обводят элементы, которые обогревать не нужно. Иногда комбинированные методы укладки трубы обеспечивают наименьшие затраты материала и минимальные вложения. Теперь, обладая необходимыми сведениями, можно приступать к расчету необходимой длины трубопровода. Расчет ведется по несложной формуле:

L = 1,1 x S\N. Приведенная формула отражает зависимость длины отопительной трубы (L) от площади контура (S) с учетом шага (N). Коэффициент 1,1 необходим для учета запаса трубы под изгибы. В конце следует также учесть отрезки, которые будут током и противотоком соединять укладку с котлом.

Чтобы не возникало недопониманий, рассчитаем длину отопительного контура для гостиной комнаты величиной 25 кв. м. Дабы снять ограничение в размерности шага, отдадим предпочтение методу спиральной укладки и выберем шаг 0,15 метра. В рассматриваемом случае получается, что длина прокладываемого трубопровода равна L = 1,1 x 25/0,15 = 183,4 м.

Допустим, система теплого пола работает от гребенки, которая расположена в 5 м от контура. При расчете необходимо удвоить это расстояние, так как коллектор имеет противоток. Следовательно, результирующая протяженность контура составит L = 183.4 + 5 + 5 = 193,4 м.

Расчет длины трубы теплого пола с помощью SketchUP

Шаг 1. В программе рисуется макет комнаты с указанием ее размеров и дверных проемов.

Рисуется макет комнаты

Шаг 2. Макет комнаты размечается сеткой с нужным шагом укладки трубы.

Макет размечается сеткой

Шаг 3. По сетке рисуется схема расположения труб.

Схема расположения труб теплого пола

Шаг 4. Чтобы точнее рассчитать расход, углы в схеме скругляются.

Далее углы скругляются

Шаг 5. Теперь достаточно выделить всю трассу и посмотреть ее длину.

Определяется длина трассы

Расчет всех показателей теплого пола, в том числе длины труб, мощности и многого другого – процесс, требующий ответственного подхода. От того, насколько точны результаты, будет зависеть и качество всей работы.

Замечания и выводы.

Теплопотери здания через пол и стены в грунт, полученные по двум различным методикам существенно разнятся. По алгоритму А.Г. Сотникова значение QΣ=16,146 КВт, что почти в 5 раз больше, чем значение по общепринятому «зональному» алгоритму — QΣ=3,353 КВт!

Дело в том, что приведенное термическое сопротивление грунта между заглубленными стенами и наружным воздухом R27=0,122 м2·°С/Вт явно мало и навряд ли соответствует действительности. А это значит, что условная толщина грунта δусл определяется не совсем корректно!

К тому же «голый» железобетон стен, выбранный мной в примере — это тоже совсем нереальный для нашего времени вариант.

Внимательный читатель статьи А.Г. Сотникова найдет целый ряд ошибок, скорее не авторских, а возникших при наборе текста. То в формуле (3) появляется множитель 2 у λ, то в дальнейшем исчезает. В примере при расчете R17 нет после единицы знака деления. В том же примере при расчете потерь тепла через стены подземной части здания площадь зачем-то делится на 2 в формуле, но потом не делится при записи значений… Что это за неутепленные стены и пол в примере с Rст=Rпл=2 м2·°С/Вт? Их толщина должна быть в таком случае минимум 2,4 м! А если стены и пол утепленные, то, вроде, некорректно сравнивать эти теплопотери с вариантом расчета по зонам для неутепленного пола.

Но самый главный вопрос автору (или редакции журнала) касается формулы (3) и графика:

R27=δусл/(2*λгр)=К(cos((hH)*(π/2)))/К(sin((hH)*(π/2)))

Насчет вопроса, относительно присутствия множителя 2 у λгр было уже сказано выше.

Я поделил полные эллиптические интегралы друг на друга. В итоге получилось, что на графике в статье показана функция при λгр=1:

δусл= (½)*К(cos((hH)*(π/2)))/К(sin((hH)*(π/2)))

Но математически правильно должно быть:

δусл= 2*К(cos((hH)*(π/2)))/К(sin((hH)*(π/2)))

или, если множитель 2 у λгр не нужен:

δусл= 1*К(cos((hH)*(π/2)))/К(sin((hH)*(π/2)))

Это означает, что график для определения δусл выдает ошибочные заниженные в 2 или в 4 раза значения…

Выходит пока всем ничего другого не остается, как продолжать не то «считать», не то «определять» теплопотери через пол и стены в грунт по зонам? Другого достойного метода за 80 лет не придумали. Или придумали, но не доработали?!

Прошу уважающихтруд автора скачивать файл с программами расчетовпосле подписки на анонсы статей!

Ссылка на скачивание файла:

teplopoteri-cherez-pol-i-steny-v-grunt (xls 80,5KB)

Вывод

Как видите, на самом деле ничего сложного нет в правильном расчете и увеличении эффективности системы обговоренных систем. Главное не забывать о том, что в некоторых случаях высокая теплоотдача труб отопления может привести к большим ежегодным затратам, поэтому увлекаться данной процессом тоже не стоит ().

В представленном видео в этой статье вы найдете дополнительную информацию по данной теме.

Вообще-то вы отчаянный человек, если решились на такое мероприятие. Теплоотдача трубы, конечно же, поддается расчетам и существует великое множество работ по теоретическому расчету теплоотдачи различных труб.

Начнем с того, что если вы затеяли проводить в доме отопление своими руками, то вы человек упорный и целеустремленный. Соответственно, уже составлен проект отопления, выбраны трубы: либо это металлопластиковые трубы отопления либо стальные трубы отопления. Радиаторы отопления тоже уже присмотрены в магазине.

Но, прежде чем всё это приобретать, то есть на проектном этапе, необходимо произвести условно-относительный расчет. Ведь теплоотдача труб отопления, просчитанная в проекте – это залог теплых зим для вашей семьи. Здесь ошибаться нельзя.

Методы расчета теплоотдачи труб отопления

Почему делается обычно упор на расчет теплоотдачи именно труб отопления. Дело в том, что для радиаторов отопления производственного изготовления все эти расчеты сделаны, и приводятся в инструкциях по применению изделий. Исходя из них, вы спокойно можете рассчитать необходимое количество радиаторов в зависимости от параметров вашего дома: объем, температура теплоносителя и т.д.

Таблицы. Это квинтэссенция всех необходимых параметров, собранных в одном месте. В Сети сегодня размещено великое множество таблиц и справочников для онлайн расчета теплоотдачи труб. В них вы узнаете, какова теплоотдача стальной трубы или чугунной трубы, теплоотдача полимерной трубы или медной.

Все, что необходимо при пользовании этими таблицами – знать начальные параметры вашей трубы: материал, толщина стенок, внутренний диаметр и т.д. И, соответственно, внести в поиск запрос «Таблица коэффициентов теплообмена труб».

В этот же раздел по определению теплоотдачи труб, можно отнести и использование мануальных Справочников по теплообмену материалов. Хотя, их все труднее и труднее находить, вся информация перекочевала в Интернет.

Формулы. Теплоотдача стальной трубы считается по формуле

Qтр=1.163*Sтр*k*(Tводы – Твоздуха)*(1-кпд изоляции трубы),Вт где Sтр – площадь поверхности трубы, а к – коэффициент теплопередачи от воды к воздуху.

Теплоотдача металлопластиковой трубы рассчитывается по другой формуле.

Где — температура на внутренней поверхности трубопровода, °С; t c -температура на наружной поверхности трубопровода, °С; Q — тепловой поток, Вт; l — длина трубы, м; t— температура теплоносителя, °С; t вз — температура воздушной среды, °С; a н — коэффициент наружной теплоотдачи, Вт/м 2 · К; d н — наружный диаметр трубы, мм; l — коэффициент теплопроводности, Вт/м К; d в — внутренний диаметр трубы, мм; a вн — коэффициент внутренней теплоотдачи, Вт/м 2 · К;

Вы прекрасно понимаете, что расчет теплопроводности труб отопления – величина условно-относительная. В формулы вносятся усредненные параметры определенных показателей, которые могут, и отличаются от реально существующих.

Например, в результате проводимых экспериментов выяснено, что теплоотдача полипропиленовой трубы, расположенной горизонтально, чуть ниже, чем у стальных труб того же внутреннего диаметра, на 7-8%. Именно внутреннего, так как у полимерных труб толщина стенки немного больше.

Многие факторы влияют на итоговые цифры, полученные в таблицах и формулах, именно поэтому всегда делается сноска «примерная теплоотдача». Ведь в формулах не учитываются, например, теплопотери через ограждающие конструкции здания, выполненные из разных материалов. Для этого существуют соответствующие Таблицы поправок.

Тем не менее, воспользовавшись одним из методов определения теплоотдачи труб отопления, вы будете иметь общее представление о том, какие трубы и радиаторы отопления вам нужны для дома.

Удачи вам, строители своего теплого настоящего и будущего.