Расчёт труб для тёплого пола: формулы, выбор шага укладки, как определить расход

Несмотря на сложность монтажа, теплый пол с использованием водяного контура считается одним из самых дешевых способов обогрева помещения. Чтобы система работала максимально эффективно и не выходила из строя, необходимо правильно рассчитать трубы для теплого пола – определить длину, шаг контура и схему прокладки контура.

От этих показателей во многом зависит комфортность использования водяного отопления. Именно эти вопросы мы разберем в нашей статье – мы расскажем, как выбрать оптимальный вариант труб с учетом технических характеристик каждого вида. Кроме того, прочитав данную статью, вы сможете правильно выбрать этап монтажа и рассчитать необходимый диаметр и длину контура теплого пола для конкретного помещения.

Содержание
  1. Параметры для расчета теплового контура
  2. Зона покрытия трубы
  3. Тепловой поток и температура охлаждающей жидкости
  4. Тип напольного покрытия
  5. Оценка технических свойств при выборе труб
  6. Вариант № 1 – XLPE (PEX)
  7. Вариант № 2 – металлопластиковый
  8. Вариант № 3 – медные трубы
  9. Вариант № 4 – полипропилен и нержавеющая сталь
  10. Возможные способы укладки контура
  11. Метод № 1 – змея
  12. Метод № 2 – улитка или спираль
  13. Методика расчета трубки
  14. Принципы схемотехники
  15. Основная формула с пояснениями
  16. Тепловой расчет с определением граничного шага
  17. Теплопотери через элементы здания
  18. Вентиляционные теплопотери
  19. Суммарные теплопотери
  20. Окончательный выбор длины контура
  21. Конкретный пример расчета отопительной ветви
  22. Шаг 1 – расчет теплопотерь через элементы конструкции
  23. Шаг 2: тепло для отопления + общие потери тепла
  24. 3 этап – требуемая мощность отопительного контура
  25. Этап 4 – определение фазы укладки и длины контура
  26. Выводы и полезные видео по теме

Параметры для расчета теплового контура

На этапе проектирования необходимо решить ряд задач, определяющих конструктивные особенности теплого пола и режим работы: выбрать толщину стяжки, насоса и другого необходимого оборудования.

Технические аспекты организации тепловой отрасли во многом зависят от ее назначения. Помимо цели, для точного расчета съемки гидравлического контура потребуется ряд показателей: площадь покрытия, плотность теплового потока, температура теплоносителя, тип покрытия.

Зона покрытия трубы

При определении размеров основания под укладку труб учитывается пространство, не загроможденное крупной техникой и встроенной мебелью. Необходимо заранее продумать расположение предметов в комнате.

Если водяной пол используется в качестве основного источника тепла, его мощность должна быть достаточной для компенсации 100% тепловых потерь. Если аккумулятор является дополнением к радиаторной системе, то он должен покрывать 30-60% затрат на тепловую энергию помещения

Тепловой поток и температура охлаждающей жидкости

Плотность теплового потока – это расчетный показатель, характеризующий оптимальное количество тепловой энергии для обогрева помещения. Величина зависит от ряда факторов: теплопроводности стен, потолка, стеклянной поверхности, наличия утеплителя и интенсивности воздухообмена. По тепловому потоку определяется этап укладки петли.

Максимальный показатель температуры охлаждающей жидкости составляет 60 ° С. Однако толщина стяжки и напольного покрытия сбивает температуру – на самом деле на поверхности пола наблюдается около 30-35 ° С. Разница между показания температуры на входе и выходе контура не должны превышать 5 ° С.

Тип напольного покрытия

Отделка влияет на эффективность системы. Оптимальная теплопроводность для плитки и керамогранита: поверхность быстро нагревается. Хороший показатель эффективности водяного контура при использовании ламината и линолеума без изоляционного слоя. Самая низкая теплопроводность деревянной облицовки.

Степень теплоотдачи также зависит от материала наполнителя. Система наиболее эффективна при использовании тяжелого бетона с натуральными заполнителями, такими как мелкая морская галька.

Цементный раствор обеспечивает средний уровень теплоотдачи при нагревании теплоносителя до 45 ° С. Эффективность контура значительно снижается при укладке полусухой стяжки

При расчете труб для теплого пола необходимо учитывать установленные нормы температурного режима покрытия:

  • 29 ° С – жилая комната;
  • 33 ° С – помещения с повышенной влажностью;
  • 35 ° С – зоны прохода и зоны холода – участки по торцевым стенкам.

Климатические характеристики региона будут играть важную роль в определении плотности упаковки водяного контура. При расчете теплопотерь необходимо учитывать минимальную температуру зимой.

Как показывает практика, снизить нагрузку поможет предварительное утепление всего дома. Имеет смысл сначала утеплить комнату, а потом переходить к расчету теплопотерь и параметров трубного контура.

Оценка технических свойств при выборе труб

Из-за нестандартных условий эксплуатации к стандартному материалу и размерам батареи водяного пола предъявляются высокие требования:

  • химическая инертность, устойчивость к коррозионным процессам;
  • наличие абсолютно гладкого внутреннего покрытия, не подверженного образованию известковых отложений;
  • прочность – теплоноситель постоянно действует на стены изнутри и на стяжку снаружи; труба должна выдерживать давление до 10 бар.

желательно, чтобы нагревательная ветвь имела небольшой удельный вес. Пирог водяного пола уже дает значительную нагрузку на пол, а тяжелый трубопровод только усугубит ситуацию.

Согласно СНиП, в закрытых системах отопления запрещено использование сварных труб вне зависимости от типа шва: спиральный или прямой

Три категории ламинированных труб так или иначе соответствуют перечисленным требованиям: сшитый полиэтилен, металлопластик, медь.

Вариант № 1 – XLPE (PEX)

Материал имеет крупноячеистую структуру молекулярных связей. Модифицированный полиэтилен отличается от обычного полиэтилена наличием как продольных, так и поперечных связок. Эта структура увеличивает удельный вес, механическую прочность и химическую стойкость.

Гидравлический контур трубы PEX имеет ряд преимуществ:

  • высокая эластичность, что позволяет укладывать катушку с небольшим радиусом кривизны;
  • безопасность: при нагревании материал не выделяет вредных компонентов;
  • жаростойкость: размягчение – от 150 °, плавление – 200 °, горение – 400 ° С;
  • сохраняет структуру при колебаниях температуры;
  • устойчивость к повреждениям – биологические разрушители и химические реагенты.

Трубопровод сохраняет первоначальный поток – на стенках не скапливается осадок. Расчетный срок службы цепи PEX составляет 50 лет.

К недостаткам сшитого полиэтилена можно отнести: боязнь солнечных лучей, негативное воздействие кислорода при его проникновении в конструкцию, необходимость жесткой фиксации змеевика при укладке

Существует четыре группы продуктов:

  1. PEX-a – сшивание пероксидом. Наиболее прочная и однородная структура достигается при плотности склеивания до 75%.
  2. PEX-b – сшивание силаном. В технологии используются силаниды, токсичные вещества, неприемлемые для бытового использования. Производители сантехники заменяют его безопасным реагентом. Допускаются к установке трубы с гигиеническим сертификатом. Плотность швов 65-70%.
  3. PEX-c – это лучевой метод. Полиэтилен облучают гамма-лучами или электронами. В результате соединения уплотняются до 60%. Недостатки PEX-c: небезопасное использование, неровные швы.
  4. PEX-d – азотирование. Реакция создания сети протекает за счет радикалов азота. На выходе получается материал с плотностью сшивки порядка 60-70%.

Прочностные характеристики труб PEX зависят от метода сшивания полиэтилена.

Если вы остановили свой выбор на трубах из сшитого полиэтилена, рекомендуем ознакомиться с правилами устройства системы теплого пола из них.

Вариант № 2 – металлопластиковый

Лидер ламинированных труб для устройства теплого пола – металлопластик. Конструктивно материал включает пять слоев.

Внутренняя облицовка и внешняя оболочка изготовлены из полиэтилена высокой плотности, что придает трубе необходимую гладкость и термостойкость. Средний слой – распорка алюминиевая

Металл увеличивает сопротивление линии, снижает скорость теплового расширения и действует как антидиффузионный барьер – блокирует поток кислорода к хладагенту.

Характеристики армированных пластиковых труб:

  • хорошая теплопроводность;
  • возможность поддерживать заданную конфигурацию;
  • рабочая температура с сохранением свойств – 110 ° С;
  • низкий удельный вес;
  • бесшумное движение теплоносителя;
  • безопасность использования;
  • устойчивость к коррозии;
  • срок службы – до 50 лет.

Недостатком композитных труб является недопустимость изгиба вокруг оси. При многократном скручивании есть риск повредить алюминиевый слой. Рекомендуем ознакомиться с правильной технологией монтажа металлопластиковых труб, которая поможет избежать повреждений.

Вариант № 3 – медные трубы

По техническим и эксплуатационным характеристикам лучшим выбором будет желтый металл. Однако его востребованность ограничена его дороговизной.

По сравнению с синтетическими трубами медный контур выигрывает по нескольким параметрам: теплопроводность, термическое и физическое сопротивление, неограниченная вариативность изгиба, абсолютная газонепроницаемость

Помимо дороговизны, медные трубопроводы имеют еще один недостаток: сложность монтажа. Чтобы загнуть контур, вам понадобится пресс или трубогиб.

Вариант № 4 – полипропилен и нержавеющая сталь

Иногда отопительный патрубок делают из полипропиленовых или нержавеющих гофрированных труб. Первый вариант удобен, но достаточно жесткий для гибки – минимальный радиус составляет восемь диаметров изделия.

Это значит, что трубы стандартным размером 23 мм придется отвести друг от друга на расстоянии 368 мм – больший шаг укладки не гарантирует равномерного нагрева.

Трубы из нержавеющей стали отличаются высокой теплопроводностью и хорошей гибкостью. Минусы: хрупкость уплотнительных лент, создание сильного гидравлического сопротивления за счет волнистости

Возможные способы укладки контура

Чтобы определить расход трубы для обустройства теплого пола, необходимо определиться с разводкой водопроводного контура. Основная задача планировки планировки – обеспечить равномерный обогрев с учетом холодных и неотапливаемых участков помещения.

Возможны следующие варианты планировки: змейка, двойная змейка и улитка. При выборе схемы необходимо учитывать размеры, конфигурацию помещения и расположение внешних стен

Метод № 1 – змея

Теплоноситель направляется в систему по стене, проходит по змеевику и возвращается в распределительный коллектор. При этом половина комнаты отапливается горячей водой, а остальная – холодной.

При укладке змейкой добиться равномерного прогрева невозможно: перепад температур может достигать 10 ° С. Метод применим в узких помещениях.

Схема угловая змейка оптимальна, если нужно максимально изолировать холодную зону у задней стены или в коридоре

Двойная змейка обеспечивает более плавный температурный переход. Петли вперед и назад проходят параллельно друг другу.

Метод № 2 – улитка или спираль

Это считается оптимальной схемой для обеспечения равномерного прогрева напольного покрытия. Прямые и обратные ветви укладываются поочередно.

Дополнительным преимуществом «скорлупы» является установка отопительного контура с регулярной кривизной. Этот способ актуален при работе с трубами недостаточной гибкости

На больших площадях реализована комбинированная схема. Поверхность делится на секторы и для каждого разрабатывается отдельный контур, идущий к общему коллектору. По центру комнаты трубопровод прокладывают улиткой, а по внешним стенам – змейкой.

У нас на сайте есть еще одна статья, в которой мы подробно рассмотрели схемы монтажа укладки теплого пола и дали рекомендации по выбору оптимального варианта в зависимости от характеристик конкретного помещения.

Методика расчета трубки

Чтобы не запутаться в расчетах, предлагаем разделить решение проблемы на несколько этапов. Прежде всего необходимо оценить тепловую дисперсию окружающей среды, определить этап монтажа, а затем рассчитать длину отопительного контура.

Принципы схемотехники

Перед тем как приступить к расчетам и созданию эскиза, следует ознакомиться с основными правилами расположения сантехнического контура:

  1. Трубы рекомендуется прокладывать вдоль оконного проема – это значительно снизит теплопотери здания.
  2. Рекомендуемая площадь покрытия с водяным контуром – 20 кв.м. В больших помещениях необходимо разделить пространство на зоны и проложить для каждой отдельную обогревательную ветвь.
  3. Расстояние от стены до первого ответвления – 25 см. Допустимый шаг витков трубы в центре помещения – до 30 см, по краям и в холодных местах – 10-15 см.
  4. Определение максимальной длины трубы для теплого пола должно основываться на диаметре змеевика.

Для контура сечением 16 мм допускается не более 90 м, ограничение для трубопровода толщиной 20 мм – 120 М. Соблюдение регламента обеспечит нормальное гидравлическое давление в системе.

В таблице указан примерный расход трубы в зависимости от шага контура. Для получения более точных данных следует учитывать запас хода для поворотов и расстояние до коллектора

Основная формула с пояснениями

Расчет длины контура теплого пола проводится по формуле:

L = S / n * 1,1 + k,

Где:

  • L – необходимая длина тепловой сети;
  • S – крытая площадь;
  • n – фаза укладки;
  • 1,1 – стандартное поле кратности 10;
  • k – расстояние коллектора от пола – учитывается расстояние от разводки контура до подачи и возврата.

Зона покрытия и скорость прохождения поворотов будут играть решающую роль.

Для наглядности на бумаге необходимо составить план помещения с указанием точных размеров и указать прохождение водяного контура

Следует помнить, что размещение труб отопления не рекомендуется под крупной бытовой техникой и встроенной мебелью. Параметры обозначенных элементов необходимо вычесть из общей площади.

Чтобы подобрать оптимальное расстояние между ветвями, необходимо произвести более сложные математические манипуляции, оперируя теплопотерями помещения.

Тепловой расчет с определением граничного шага

Плотность размещения труб напрямую влияет на количество теплового потока от системы отопления. Чтобы определить необходимую нагрузку, необходимо рассчитать расход тепла зимой.

Затраты на тепло через конструктивные элементы здания и вентиляцию должны полностью компенсироваться тепловой энергией, вырабатываемой водяным контуром

Мощность системы отопления определяется по формуле:

М = 1,2 * Q,

Где:

  • M – производительность схемы;
  • Q – общие тепловые потери помещения.

Значение Q можно разбить на компоненты: потребление энергии через защитные конструкции и затраты, связанные с работой системы вентиляции. Давайте узнаем, как рассчитать каждый из показателей.

Теплопотери через элементы здания

необходимо определить теплопотребление для всех ограждающих конструкций: стен, потолка, окон, дверей и т.д. Формула расчета:

Q1 = (S / R) * Δt,

Где:

  • S – площадь элемента;
  • R – термическое сопротивление;
  • Δt – разница между внутренней и внешней температурой.

При определении Δt используется показатель самого холодного времени года.

Термическое сопротивление рассчитывается следующим образом:

R = A / Kt,

Где:

  • А – толщина слоя, м;
  • Кт – коэффициент теплопроводности, Вт / м * К.

Для совмещенных элементов конструкции прочность всех слоев необходимо складывать вместе.

Коэффициент теплопроводности строительных материалов и утеплителя можно взять из справочника или посмотреть в сопроводительной документации на конкретное изделие

Больше значений коэффициента теплопроводности для наиболее популярных строительных материалов мы привели в таблице, содержащейся в следующей статье.

Вентиляционные теплопотери

Для расчета показателя используется формула:

Q2 = (V * K / 3600) * C * P * Δt,

Где:

  • V – объем помещения, куб.м;
  • K – скорость воздухообмена;
  • C – удельная теплоемкость воздуха, Дж / кг * К;
  • П – плотность воздуха при нормальной комнатной температуре – 20 ° С.

Скорость воздухообмена в большинстве комнат равна единице. Исключение составляют дома с внутренней пароизоляцией: для поддержания нормального микроклимата необходимо обновлять воздух два раза в час.

Удельная теплоемкость является справочным показателем. При стандартной температуре без давления значение составляет 1005 Дж / кг * К.

В таблице представлена ​​зависимость плотности воздуха от температуры окружающей среды при атмосферном давлении – 1,0132 бар (1 атм)

Суммарные теплопотери

Общая сумма потерь тепла в помещении составит: Q = Q1 * 1,1 + Q2. Коэффициент 1,1 – увеличение энергопотребления на 10% за счет проникновения воздуха через трещины, протечки в конструкциях здания.

Умножив полученное значение на 1,2, получим необходимую мощность теплого пола для компенсации теплопотерь. Используя график зависимости теплового потока от температуры теплоносителя, можно определить соответствующий шаг и диаметр трубы.

Вертикальная шкала – средний температурный режим водяного контура, горизонтальная шкала – показатель теплопроизводительности системы отопления на 1 кв.м

Данные актуальны для теплого пола на песчано-бетонной стяжке толщиной 7 мм, облицовочный материал – керамическая плитка. Для других условий значения должны быть скорректированы с учетом теплопроводности отделки.

Например, при укладке ковролина температуру теплоносителя необходимо повышать на 4-5 ° С. Каждый дополнительный сантиметр стяжки снижает теплоотдачу на 5-8%.

Окончательный выбор длины контура

Зная шаг витков и покрываемую площадь, легко определить пропускную способность трубы. Если полученное значение больше допустимого, необходимо оборудовать больше контуров.

оптимально, если петли будут одинаковой длины – ничего регулировать и балансировать не нужно. Однако на практике чаще бывает необходимо разделить тепловую сеть на несколько участков.

Разброс длин контуров должен оставаться в пределах 30-40%. В зависимости от назначения форму помещения можно «поиграть» с шагом петли и диаметрами труб

Конкретный пример расчета отопительной ветви

Допустим, мы хотим определить параметры теплового контура для дома 60 кв.

Для расчета необходимы следующие данные и характеристики:

  • размеры помещения: высота – 2,7 м, длина и ширина – 10 и 6 м соответственно;
  • в доме 5 металлопластиковых окон по 2 кв.м;
  • внешние стены – ячеистый бетон, толщина – 50 см, Kt = 0,20 Вт / мК;
  • дополнительное утепление стен – пенополистирол 5 см, Кт = 0,041 Вт / мК;
  • материал перекрытия – железобетонная плита, толщина – 20 см, Кт = 1,69 Вт / мК;
  • утепление чердака – плиты пенополистирола толщиной 5 см;
  • габариты входной двери – 0,9 * 2,05 м, теплоизоляция – пенополиуретан, слой – 10 см, КТ = 0,035 Вт / мК.

Далее давайте рассмотрим пошаговый пример выполнения расчета.

Шаг 1 – расчет теплопотерь через элементы конструкции

Термостойкость стеновых материалов:

  • ячеистый бетон: R1 = 0,5 / 0,20 = 2,5 м2 * К / Вт;
  • пенополистирол: R2 = 0,05 / 0,041 = 1,22 м2 * К / Вт.

Тепловое сопротивление стены в целом составляет: 2,5 + 1,22 = 3,57 кв.м * К / Вт. Возьмем среднюю температуру в доме + 23 ° C, минимальную температуру наружного воздуха 25 ° C со знаком минус. Разница в производительности 48 ° C.

Расчет общей площади стен: S1 = 2,7 * 10 * 2 + 2,7 * 6 * 2 = 86,4 кв. Из полученного показателя необходимо вычесть размер окон и дверей: S2 = 86,4-10-1,85 = 74,55 кв.м.

Подставляя полученные показатели в формулу, получаем теплопотери стены: Qc = 74,55 / 3,57 * 48 = 1002 Вт

Затраты на отопление через окна, двери и потолок рассчитываются по аналогии. Для оценки потерь энергии через чердак учитывается теплопроводность материала пола и утеплителя

Итоговое тепловое сопротивление потолка составит: 0,2 / 1,69 + 0,05 / 0,041 = 0,118 + 1,22 = 1,338 кв.м * К / Вт. Потери тепла будут: Qp = 60 / 1,338 * 48 = 2152 Вт.

Для расчета теплопотерь через окна необходимо определить средневзвешенное значение термического сопротивления материалов: стеклопакета – 0,5 и профиля – 0,56 кв.м * К / Вт соответственно.

Ro = 0,56 * 0,1 + 0,5 * 0,9 = 0,56 м2 * К / Вт. Здесь 0,1 и 0,9 – доля каждого материала в оконной конструкции.

Теплопотери окна: Q® = 10 / 0,56 * 48 = 857 Вт.

С учетом теплоизоляции двери ее тепловое сопротивление составит: Rd = 0,1 / 0,035 = 2,86 кв.м * K / Вт. Qd = (0,9 * 2,05) / 2,86 * 48 = 31 Вт.

Суммарные тепловые потери через элементы защитной оболочки равны: 1002 + 2152 + 857 + 31 = 4042 Вт. Результат необходимо увеличить на 10%: 4042 * 1,1 = 4446 Вт.

Шаг 2: тепло для отопления + общие потери тепла

Для начала рассчитаем расход тепла на обогрев приточного воздуха. Объем помещения: 2,7 * 10 * 6 = 162 куб.м. В результате тепловые потери вентиляции составят: (162 * 1/3600) * 1005 * 1,19 * 48 = 2583 Вт.

Исходя из этих параметров помещения, общие затраты на отопление составят: Q = 4446 + 2583 = 7029 Вт.

3 этап – требуемая мощность отопительного контура

Рассчитываем оптимальную мощность схемы, необходимую для компенсации тепловых потерь: N = 1,2 * 7029 = 8435 Вт.

Кроме того: q = N / S = 8435/60 = 141 Вт / м2.

Исходя из необходимой производительности системы отопления и активной площади помещения, можно определить плотность теплового потока на 1 кв. М

Этап 4 – определение фазы укладки и длины контура

Полученное значение сравнивается с графиком зависимостей. Если температура теплоносителя в системе 40 ° С, подойдет контур со следующими параметрами: шаг – 100 мм, диаметр – 20 мм.

Если в магистрали циркулирует вода, нагретая до 50 ° С, расстояние между ответвлениями можно увеличить до 15 см и использовать трубу сечением 16 мм.

Рассмотрим длину контура: L = 60 / 0,15 * 1,1 = 440 м.

Отдельно необходимо учесть расстояние от коллекторов до системы отопления.

Как видно из расчетов, для устройства водяного пола потребуется сделать не менее четырех контуров отопления. А как правильно проложить и отремонтировать трубы, а также другие секреты монтажа мы рассмотрели здесь.

Выводы и полезные видео по теме

Визуальные видеообзоры помогут сделать предварительный расчет длины и шага теплового контура.

Выбор наиболее эффективного расстояния между ответвлениями системы теплого пола:

Пособие, как узнать длину контура эксплуатируемого теплого пола:

Методику расчета нельзя назвать простой. При этом следует учитывать множество факторов, влияющих на параметры схемы. Если вы планируете использовать водяной пол в качестве единственного источника тепла, лучше всего доверить эту работу профессионалам – ошибки при планировании могут дорого обойтись.

Вы сами рассчитываете необходимую длину труб для теплого пола и их оптимальный диаметр? Может быть, у вас остались вопросы, которые мы не затронули в этом материале? Задайте вопрос нашим специалистам в разделе комментариев.

Если вы специализируетесь на расчете труб для устройства водяного теплого пола и вам есть что добавить к вышеперечисленному материалу, пишите свои комментарии под статьей.

Источник – https://sovet-ingenera.com/otoplenie/teply-pol/raschyot-trub-dlya-tyoplogo-pola.html
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Все об инженерных системах
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: