Домой / Водяной / Особенности расчета водяного теплого пола

Особенности расчета водяного теплого пола

Организация отопления в доме или квартире с помощью системы теплый пол приобретает все большую популярность и становится распространенной. Однако для того чтобы эта система оправдывала возложенные на нее надежды, необходимо выполнить расчет водяного теплого пола, всех его параметров. В противном случае либо температура в помещении будет недостаточно высокой, либо наоборот, отопительные контуры будут чересчур мощными, а затраты на обслуживание системы слишком высокими. В процессе расчета следует определить протяженность и конфигурацию отопительных контуров, диаметр труб, необходимые показатели циркуляционного насоса, толщина стяжки. А исходя из этого можно посчитать и приблизительную стоимость всей системы.

Исходные данные

Всякий расчет требует наличия набора исходных данных. Для того чтобы рассчитать водяной теплый пол понадобятся:

• планы помещений;
• сведения об использованных в строительстве материалов;
• сведения о региональных климатических характеристиках;
• назначение системы (самостоятельная или дополнение к уже существующей).

Расчет мощности системы

Суть этого расчета сводится к тому, чтобы определиться с тем, какую теплоту должны давать отопительные контуры, для того чтобы компенсировать тепловые потери здания. Связь между вырабатываемой теплотой и потерями определяется следующим образом

Mп = 1,2 * Q,

где Мп – необходимая мощность системы;
Q – величина тепловых потерь.

Тепловые потери сооружения определяются с помощью формулы

Q = (V * Pt * k) / 860,

где V – объем помещения;
Pt – максимальный перепад температур в помещении и на улице;
k – показатель теплостойкости здания.

Три контура

Толщина стяжки

Принято считать, что толщина стяжки должна быть не тоньше 3 см. В противном случае она будет трескаться и крошиться. Если высота помещения позволяет, то к бетонной стяжки добавляют еще слой утеплителя. Даже если внизу находится отапливаемое помещение, теплоизоляционный слой позволяет с максимальным КПД использовать то тепло, которое будет давать отопительный контур. Наибольшей популярностью в таких случаях пользуется экструдированный пенополистирол. Для того чтобы оценить насколько этот материал более эффективен для сохранения тепла, чем бетон, из которого выполнено перекрытие, можно воспользоваться выражением для определения сопротивления теплопередачи:

R = δ / λ,

где δ – толщина слоя, м;
λ – показатель теплопроводности, Вт / м * К.

У пенополистирола λ=0,038-0,044 Вт / м * К, а у бетона (железобетона) аналогичный показатель составляет 1,7-1,95 Вт / м * К. Поэтому лист пенополистирола толщиной 40-60 мм по своим теплоизолирующим качествам на порядок лучше, чем стяжка в 100-120 мм.

Кстати, заливая стяжку, надо помнить о том, что вдоль стен по периметру помещения обязательно надо прокладывать демпферную ленту. Ее назначение – компенсация линейных расширений бетона при работе системы водяной теплый пол. С расчетом длины ленты не должно возникнуть особых трудностей. А вот ее толщина для некоторых мастеров остается «тайной за семью печатями». В небольших помещениях, площадь которых не превышает 100 кв. м, вполне достаточно ленты с толщиной компенсирующего слоя 5 мм. Если же длина помещения превышает 10 м, то толщина демпферной ленты рассчитывается по формуле

b = 0,55 * L,

где L – длина помещения, м.

 

Диаметр труб и их расход

Планируя прокладку труб отопительных контуров, не обязательно рассчитывать их диаметр. Обычно в системе теплый пол используются трубы с диаметром 16-20 мм. Выбирая, какую именно трубу ставить, надо знать, что чем больше диаметр, тем меньше гидравлических потерь напора будем иметь в контуре. Соответственно можно будет монтировать контур большей длины. Для ориентира специалисты приводят следующие предельные значения длин контуров: Ø 16 мм – до 80 м, Ø 20 мм – до 100 м. Причем желательно на практике использовать длины на 10% меньшие. Если одним контуром не получается накрыть все помещение, то в таком случае монтируется несколько контуров.

Но это лишь ориентировочные значения. Ведь величина потерь напора зависит не только от диаметра, но и от конфигурации сети. В системе водяной теплый пол специалисты используются две принципиально отличающихся варианта топологии прокладки сети – «улитка» и «змейка». Второй вариант проще в монтаже, а второй – лучше во всем остальном. В том числе «улитка» допускает большую длину контура. Ведь у нее количество изгибов и поворотов меньше, а угол их не превышает 90˚. Соответственно местные потери в таком контуре будут меньше.

Улитка и змейка

Для того чтобы определить расход труб для контуров водяного пола, необходимо знать шаг укладки труб. Обычно применяется прокладка с шагом 300 мм. Но он может быть изменен в зависимости от конкретных условий. А вдоль внешних стен его нужно сократить до 150-200 мм.

Приблизительный расход трубы можно высчитать по формуле

L = 1,1 * S / N,

где S – отапливаемая площадь;
N – шаг укладки труб.

Хотя проводить вычисления и не обязательно. Можно воспользоваться справочными данными из таблицы:

Таблица расхода труб

Расчет циркуляционного насоса

Основные функции циркуляционного насоса – обеспечение достаточных напора и расхода теплоносителя в отопительных контурах. Причем желательно делать это с наименьшими затратами, для того чтобы сделать систему максимально экономичной.

Выбирая марку насоса для системы, состоящей из нескольких контуров, надо помнить, что его паспортное значение напора должно будет равняться напору в самом «сложном» контуре (наибольшей протяженности), а расход – суммарному значению расходов во всех контурах.

Итак, рассмотрим более подробно каждую из характеристик.

На величину напора влияет размер гидравлических потерь в трубопроводе. Они определяются по формуле

∆ h = l * Q² / k1

где l – протяженность контура, м;
Q – расход в контуре, л/с;
k1 – коэффициент потерь трубопровода.

Коэффициент потерь трубопровода – это табличная величина, которую можно найти либо в паспорте производителя на продукцию, либо в справочниках по гидравлике.

Аналогичный результат можно получить, используя формулу Дарси-Вейсбаха

∆ h = ξ * υ² / 2*g,

где ξ – коэффициент местных потерь;
υ – скорость движения теплоносителя по трубам;
g – ускорение свободного падения.

Расход системы определяется исходя из величины напора в сети

Q = k * √H,

где k – коэффициент расхода.

Как показывает опыт, при определении расхода следует ориентироваться на значения 0,3-0,4 л/с на каждые 10 кв. м площади помещения.

Однако, значения напора и расхода, указанные в паспорте на насос – это лишь максимальные значения. Фактические значения будут зависеть от топологии сети, ее протяженности. В общем виде связь между напором и расходом и фактические характеристики насоса описывается графиком

График всех насосов

Увеличение напора и, соответственно, снижение расхода могут быть связаны с наличием в контуре большого количества поворотов, на которых появляются, так называемые, местные потери.

Если значения напора получаются слишком большие, то проблему можно решить путем увеличения диаметра труб контура. Или же уменьшить их протяженность. Именно поэтому не рекомендуется проектировать отопительные контуры слишком длинными.

Кстати, правильность подбора диаметра труб можно проверить через скорость движения теплоносителя по контуру. Обычно при диаметрах до 25 мм ее стараются ограничить значением 0,8 м/с. Хотя по нормативным документам допускается до 3 м/с. Но с ростом скорости повышается вероятность возникновения шумового эффекта от трения жидкости о стенки трубопровода. Для проверки правильности выбора диаметра можно использовать выражение

υ = 4* Q * 10 (в степени -3) / π * d(в степени 2)

Если скорость вписывается в указанные выше значения, значит диаметр для контура выбран правильно. В противном случае его надо увеличивать.


Таким образом, расчет водяного теплого пола дает возможность спроектировать более экономную, а соответственно, и более дешевую в эксплуатации систему. Но это не значит, что система, которая была собрана без расчетов, а только по рекомендациям, которые приведены в паспортах на отдельные ее элементы или систему в целом, не будет работать. Просто, возможно, она будет расходовать больше энергий чем система выполненная с расчетами.

Оставить комментарий

Ваш электронный адрес не будет опубликован.

This blog is kept spam free by WP-SpamFree.

Scroll To Top