Как рассчитать водяной тёплый пол?

Расчёт контуров водяного тёплого пола

По сравнению с традиционными радиаторными системами отопления, системы водяных теплых полов становятся всё более популярными, поскольку обладают рядом преимуществ и являются более энергоэффективными – тепло передается излучением от нагретой поверхности, практически отсутствуют конвективные потоки. Вертикальное распределение тепла от пола к потолку не позволяет перегреваться верхним областям помещения, что существенно снижает теплопотери через кровлю, верхние части стен и создаёт оптимально комфортные температурные условия для находящихся в помещении людей. Экономия от применения водяных теплых полов может достигать 10 – 30 %. 

Это возможно, благодаря снижению средней температуры воздуха в помещении на 2°С и расходов на нагрев теплоносителя до температуры, не превышающей 30 – 45°С. Кроме того, низкотемпературные системы отопления (теплый пол) обладают ярко выраженным эффектом саморегулирования, то есть теплоотдача с поверхности пола прекращается, когда температура в комнате, в результате внешних воздействий (выглянуло солнце) достигает температуры поверхности пола.

Связь с температурой ограждений и температурой воздуха иллюстрирует график «Коэна» (уровня теплового комфорта).

При температуре воздуха в помещении 20°C обеспечивается такой же тепловой комфорт, как при температуре 21-22°C, который получаем от традиционных отопительных приборов (радиаторов и конвекторов).

Как и любая инженерная система, напольная система отопления (теплый пол) требует проектирования.

Перед началом проектирования напольной системы отопления необходимо произвести, теплотехнический расчёт ограждающих конструкций (расчёт теплопотерь), который выполняется согласно СП 50.13330.2012 “Тепловая защита зданий” и СП 131.13330-2020 “Строительная климатология”.

После проведения теплотехнического расчёта мы имеем фактические показатели тепловых потерь в каждом помещении в отдельности и в целом по проектируемому объекту.

На основании этих данных, можно произвести тепловой расчет напольной системы отопления и с уверенностью, например, определить, будет ли теплый пол основной системой отопления или будет выступать как дополнение к радиаторной системе отопления.

Существует несколько способов укладки петель теплого пола по помещению, самыми распространёнными являются “змейка” и “улитка”. Наиболее предпочтительным вариантом является раскладка “улиткой”. По сравнению с раскладкой “змейкой” первый вариант значительно выигрывает по гидравлическим характеристикам из-за малого количества “калачей”. Кроме того, распределение тепла в помещении при способе укладки “улиткой” происходит значительно равномерней.

Греющие трубы не следует укладывать под элементами интерьера помещений, установленных стационарно (кухонными шкафами, ваннами и т.д.). Существенным параметром является шаг (расстояние) между трубами греющего контура. Он определяет величину теплового потока, отдаваемого греющей поверхностью, а также влияет на равномерность распределения тепла по поверхности пола и комфортность ощущений человека.

При разной величине шага укладки меняется расход трубы на 1 м², ниже приведены зависимости расхода трубы от шага укладки:

шаг 100 мм - 10 м/м²;

шаг 150 мм - 6.7 м/м²;

шаг 200 мм - 5 м/м²;

шаг 250 мм - 4 м/м².

Стандартный шаг греющих труб – 10, 15, 20 и 25 см. Больший шаг между трубами в жилых помещениях не используется из-за появления отчетливого ощущения более теплых и холодных мест на поверхности пола.

Ориентировочные максимальные длины греющих контуров (с подводкой из подающего и обратного трубопроводов):

d14 мм – 80 м;

d16 мм – 100 м;

d18 мм – 120 м;

d20 мм – 150 м.

Если в помещении имеются ограждения с большими потерями тепла, например, большие оконные проемы и террасы, вблизи их нужно укладывать трубы плотнее, с меньшим шагом, формируя, таким образом, граничные зоны. Стандартная ширина такой зоны составляет 1 метр с допустимой температурой поверхности пола 31°C. Греющие трубы граничной зоны могут быть как частью основного греющего контура с общим входом и выходом теплоносителя, так и представлять отдельный контур.

При расчете водяного теплого пола важную роль играет вид напольного покрытия на греющей плите, потому что этот слой определяет передачу тепла в помещение и влияет на температуру поверхности пола.

Следует учитывать, что согласно СП 60.13330.2012 рекомендуется среднюю температуру поверхности пола принимать не выше: 26°С для помещений с постоянным пребыванием людей; 31°С для помещений с временным пребыванием людей и обходных дорожек плавательных бассейнов.

При самостоятельном расчете теплого пола имеются определенные правила, которых следует придерживаться:

• Укладку контуров необходимо производить таким образом, чтобы длины контуров и нагрузки на них были соизмеримы, а их значения не превышали рекомендованных величин. Как правило, применение комбинированного шага позволяет решить эту задачу;
• Ограничение разницы длин контуров в 30% создает «граничное» правило (самый короткий контур автоматически определяет максимальную длину последующих контуров, подключенных к одному коллектору): самый длинный контур не может быть более чем на 30% длиннее самого короткого;
• Перепад температуры ΔТ прямого и обратного теплоносителя не должен превышать: 10°С при укладке “улиткой” и 5°С при укладке “змейкой”;
• Максимально допустимое падение давления на одном контуре должно составлять не более 20 кПа. При превышении этого значения высока вероятность того, что не удастся сбалансировать между собой контуры, подключённые к одному коллектору, и/или возникнут кавитационные шумы, и/или потребуется слишком мощный циркуляционный насос.

Профессиональные проектировщики, имеющие большой опыт проектирования систем напольного отопления иногда обоснованно отступают от этих правил. Специалистам, делающим самостоятельный расчет системы, мы настоятельно рекомендуем придерживаться этих правил и рекомендованных параметров.

Для подготовки профессионального проекта системы отопления Вы можете обратиться в инженерный отдел ИТЦ «КОНТУРТЕРМ».