Проектирование теплого пола

пример расчета теплых полов

Для выбора наиболее оптимального варианта необходимо произвести дополнительные расчеты.

Расчетные данные:

Определение средней температуры поверхности пола.

Среднюю температуру поверхности пола при известном тепловом потоке и температуре воздуха в помещении определяем по графику:

Для нашего примера средняя температура поверхности пола составит 26,9⁰С.

Средняя температура пола не превышает допустимых значений , представленных в таблице:

Температура по поверхности пола распределяется неравномерно — над трубой она максимальная , а между труб — минимальная. Примем полученную среднюю температуру 26,9⁰С за максимальную (Тпол) и рассчитаем, какую среднюю температуру должен иметь теплоноситель (Тср).

Определение средней температуры теплоносителя.

На этом этапе расчета можно пренебречь теплопотерями в стенках трубы и на ее внутренней поверхности (тепловосприятие).

Расчет ведем по формуле:

Т_ср =Т_пол+q δ_пл/λ_пл + q δ_/ст= 26,9 + 80х0,015/1,5 + 80х0,07/0,93 =33,42⁰С

где :q — удельный тепловой поток ( 80 Вт/м²);

δ_пл — толщина плитки ( 0,015м);

λ_пл — коэффициент теплопроводности плитки (1,5 Вт/м ºК);

δ_ст — толщина стяжки (0,07м);

λ_ст — коэффициент теплопроводности стяжки ( 0,93 Вт/м ºК).

δ_пл — толщина плитки ( 0,015м);

λ_пл — коэффициент теплопроводности плитки (1,5 Вт/м ºК);

δ_ст — толщина стяжки (0,07м);

λ_ст — коэффициент теплопроводности стяжки ( 0,93 Вт/м ºК).

Возвращаясь к графику, становится ясно, что из условия непревышения максимально допустимой температуры поверхности пола надо принимать шаг труб 100мм ( трубы Valpex благодаря своей гибкости и способностью сохранять приданную форму идеально подходят для такого шага).

Определение количества контуров.

Так как расход трубы для шага 100 мм составит порядка 200 м , принимаем решение разбить помещение на две петли, чтобы не превысить экономически целесообразные предельные длины петель, указанные в таблице

Определение тепловой нагрузки на одну петлю.

Тепловая нагрузка на каждую петлю составит Q1=Q/2=1688/2=844 Вт.

Определение перепада температур Δt.

Оптимальный перепад температур для теплых полов составляет Δt= 5⁰С. При этом перепаде прогрев пола идет наиболее равномерно. Допускается перепад до 10⁰С, но в этом случае босая ступня человека может ощущать неравномерность нагрева пола.

В нашем примере задаемся Δt= 5⁰С .

Определение температуры теплоносителя в прямом и обратном трубопроводе.

Температура теплоносителя в прямом трубопроводе: Т1 = Тср+ Δt/2= 33,42+5/2=35,9⁰С.

Температура в обратном трубопроводе: Т2 = Тср- Δt/2= 33,42-5/2=30,9⁰С.

Определение расхода теплоносителя в петле.

Расход теплоносителя в петле (G) рассчитывается для подбора окончательного диаметра труб и вычисления гидравлических потерь.

G= Q1 / (4187 х Δt)= 844/ (4187 х 5) =0,04 кг/с.

Определение скорости движения теплоносителя.

Максимальная скорость движения теплоносителя в трубах теплого пола должна лежать в пределах от 0,15 до 1 м/с.

Определим скорости воды в трубах диаметрами 16мм и 20мм

( внутренние диаметры Dвн? -12мм и 16мм):

V16= 1,274 х G/ (Dвн2 x p) = 1,274 х 0,04/ (0,0122 х 1000) = 0,354 м/с;

V20= 1,274 х 0,04/ (0,0162 х 1000)= 0,199 м/с.

Обе трубы удовлетворяют допустимым интервалам скоростей. Принимаем трубу с наружным диаметром 16, как менее дорогую. На практике, порой выгоднее принимать большее значение диаметра, чтобы снизить гидравлические потери в системе.

Определение длин петель.

Длину петель определяем на основании чертежа раскладки труб. Сравнение вариантов раскладки и значения суммы коэффициентов местных сопротивлений для рассматриваемого примера приведены на этом рисунке.

Определение потерь давления в петлях.

Потери давления в петлях теплого пола определяются для подбора насосного оборудования и расчета предварительной настройки регулировочных вентилей коллектора. Общие потери в петле складываются из линейных (от трения) потерь и потерь давления на преодоление местных сопротивлений ( изменение направления, диаметра, характеристик потока).

Линейные потери в петлях находим на основании полученного значения скорости теплоносителя (0,354 м/с) и выбранного диаметра трубы (16мм) по гидравлическим таблицам (приложение 15).

Перемножив полученные удельные потери (167 Па/м) на длину трубы получим линейные потери давления 167х 96 =16032 Па.

Сумму коэффициентов местных сопротивлений Z определяем как произведение количества отводов ( «калач» считается за два отвода) на 0,5 (КМС отвода). Для нашего примера («улитка») Z=52х0,5 = 26. (Потери в присоединительных фитингах условно не учитываются).

Потери на местные сопротивления определяются по формуле:

ΔP= p x Z x V162/2 = 1000 х 26 х 0,3542/2=1629 Па.

Суммируя линейные и местные потери получаем полное гидравлическое сопротивление петли: 16032+1629=17661 Па.

ПОТЕРИ ДАВЛЕНИЯ В ОДНОЙ ПЕТЛЕ НЕ ДОЛЖНЫ ПРЕВЫШАТЬ 20 000Па.

При соблюдении данного ограничения не возникнет опасность появления «запертой» петли, когда увеличение мощности насоса пропорционально увеличивает гидравлические потери, что вновь вызывает необходимость повышения мощности насоса и так далее…

После определения потерь давления по каждой из петель, можно приступать к выбору насоса и составлению таблицы предварительной настройки коллекторных вентилей.

Для прочих вариантов конструкций пола можно использовать нижеприведенные графики.

Графики теплового потока для различных вариантов покрытий

Производство новых материалов активирует возникновение новых технологий. Так появление на рынке пластиковых труб, обладающих уникальными свойствами, привело к созданию современной технологии обогрева помещений, которая получила название – теплый пол. Преимущества этой технологии позволили полностью отказаться, в большинстве случаев, от традиционной системы радиаторного обогрева. Чаще всего технология теплого пола водяного используется в проектах строительства современных загородных частных домов, а также при модернизации системы отопления существующих жилищ.

Содержание

Проектирование и выбор технологии укладки теплого пола

Создание теплых полов в качестве основного источника обогрева всего дома – сложная инженерная задача, поэтому работы по монтажу нельзя начинать без составления проекта. Обычно проектирование теплого водяного пола начинается с тщательной прорисовки схемы укладки контуров обогрева. При разработке эскиза нужно учитывать, что максимальная длина контура теплого водяного пола не должна превышать 80 метров, при этом средняя плотность укладки принимается равной 5 м/м2. Для комнат большой площади обычно укладывается несколько контуров, разница в длине труб контуров не должна превышать 15 метров.

Правильно выполненные теплотехнические расчеты позволят избежать чрезмерного завышения необходимой мощности обогрева и обеспечить уют и комфорт в доме. Тщательно продуманный проект теплого водяного пола позволит сэкономить на покупке материалов, комплектующих и оборудования, и поможет ничего не упустить. Проект теплых полов, особенно для домов большой площади, лучше всего заказать в специализированных проектных организациях, но при наличии определенных знаний и умений его можно сделать и самому.

В любом случае для проектирования потребуются следующие исходные данные:

• 

  подробный план дома, если дом многоэтажный, то нужны будут планы всех этажей;

• данные о материале наружных стен, окон, дверей их размеры и типы;
• желаемый уровень температуры воздуха в помещении;
• тип, мощность котла и место его установки;
• наличие стояков и отводов контура отопления в доме;
• места расположения массивной мебели.

На основании этих исходных данных производится тепловой расчет и определяется необходимая теплоотдача теплого водяного пола для поддержания желаемого уровня температуры. На основе тепловых расчетов и других данных составляется схема и порядок монтажа системы.

Независимо от того, как создавался проект, был ли он изготовлен самостоятельно или разработан проектной организацией, в нем должны быть такие документы:

1. 

   подробный план системы отопления;

2. место установки шкафа коллекторной системы;
3. список необходимого оборудования, материалов и комплектующих;
4. схема укладки труб контура теплого пола с указанием шага укладки, длины и диаметра трубы;
5. схема монтажа, которая должна включать разбивку на отдельные участки до 40 м2, для предотвращения растрескивания стяжки и расположение температурных швов;
6. технология монтажа водяного теплого пола с подробным описанием порядка укладки.

Основные технологии монтажа контуров теплого пола

На выбор технологии создания теплого пола огромное влияние оказывают размеры помещений, тип полов и прочность несущих конструкций. С учетом этих факторов выбирается соответствующая технология – бетонная заливка теплого водяного пола или настильная укладка.

Бетонная заливка

Бетонная стяжка заливается на предварительно уложенные трубы контуров теплых полов. Это самый популярный и сбалансированный вариант, который кроме всего прочего обеспечивает идеальную защиту пластиковых контуров от повреждения.

Настильная укладка

В помещениях с деревянными полами и с недостаточно прочными перекрытиями применяется настильная система укладки контуров теплого пола. Настильная установка теплого водяного пола не требует заливки бетонной стяжки, а трубы контура укладываются на полистирольные или деревянные основания с прокладкой алюминиевых пластин для равномерного распределения тепла. Затем вся собранная конструкция покрывается половым покрытием.

Технология укладки теплого пола

Еще до начала укладки трубопроводов контуров теплых полов необходимо в соответствии с проектом установить и закрепить шкаф с коллекторным узлом. Через него будет происходить подключение водяного теплого пола к котлу. Это необходимо сделать до начала монтажа, т. к. начинать укладку каждого контура удобнее после закрепления одного конца трубы на патрубке коллектора.

Технологию монтажа системы теплых полов можно условно разбить на несколько этапов:

• подготовка поверхности пола для размещения контуров отопления;
• 

  укладка трубопроводов по схеме;

• опрессовка системы теплых полов;
• заливка бетонной стяжки на подготовленную конструкцию;
• финишное покрытие теплого пола.

Подготовка поверхности под укладку

В созданном проекте должна быть подробная схема монтажа с разбивкой помещений на отдельные участки, их конфигурация и количество. После демонтажа старого пола поверхность очищается от мусора и проверяется горизонтальность пола. Если обнаруживается отклонение от горизонтали или значительные перепады по высоте (более 5 – 7 мм), то поверхность выравнивают стяжкой.

На подготовленную поверхность укладывают гидроизоляционную пленку или гофрированную фольгу с теплоотражающим слоем, а затем утеплитель под теплый водяной пол для уменьшения потерь тепла.

Стены помещения на уровне полов оклеивают демпферной лентой для компенсации теплового расширения стяжки. В качестве утеплителя применяются пеностирол, техническая пробка, минеральная вата или подложка с пазами для прокладки труб контуров. Поверх всех уложенных материалов раскладывают арматурную сетку с ячейкой 150 х 150, на ней будут закрепляться трубопроводы контура.

Укладка труб контура теплых полов

Все необходимые данные по монтажу контура теплых полов отображены в проекте. В нем уже выбран вариант укладки. Самым рациональным методом считается укладка трубы спиралью (улитка), а самым экономной является укладка змейкой. Но такой вариант имеет существенный недостаток, ведь проходя последовательно по змейке, теплоноситель в конце помещения остывает. И пол нагревается неравномерно.

При любом выбранном методе укладки обязательно учитывают следующие требования:

1. 

   петли и стыки в контуре не допускаются;

2. каждый контур независим и подключается к коллектору;
3. расстояние между трубами водяного теплого пола не более 300 мм;
4. расстояние от стены до трубы не менее 70 мм;
5. на граничных участках около наружных стен и окон шаг укладки уменьшается.

Порядок укладки и закрепления контура

В проекте обязательно указано число контуров теплых полов, и установленный коллекторный узел имеет необходимое количество входов. На коллекторе на каждый контур установлен термоклапан для теплого водяного пола снабженный сервоприводом.

Монтаж контура отопления теплого пола начинается от коллектора в следующем порядке:

• 

  Труба контура присоединяется к патрубку подачи на коллекторе. Шаг укладки должен соответствовать расчетному, обычно 150 – 200 мм. Если система отопления комбинированная с установленными радиаторами, то шаг увеличивается до 300 мм. Для закрепления на армированной сетке используют либо проволоку, либо специальные крепления. Не следует слишком жестко фиксировать трубу, ведь она будет расширяться от давления и температуры. После укладки и закрепления труб контура конец трубы обрезается по размеру и присоединяется к коллектору обратки.

• 

  Производится испытание (опрессовка) давлением. В контур закачивается вода и создается давление в 6 бар. Желательно продлить испытания в течение суток, ведь спешить в таком серьезном деле нельзя. Если испытания прошли успешно, то можно переходить к заливке стяжки.

• При заливке стяжки трубы контура должны находиться под давлением. Толщина стяжки должна быть выше труб контура приблизительно на 30 мм. До полного застывания стяжки включать нагрев, и производить какие либо работы в помещении нельзя в течение одного месяца.

Настильная система укладки контуров теплого пола

В некоторых случаях применение бетонной заливки недопустимо по разным причинам. Например, перекрытия недостаточно прочны или в помещении уже имеются неплохие деревянные полы с использованием качественного ламината. Такую проблему полностью решает легкий теплый водяной пол, технология укладки которого не предусматривает заливки бетонной стяжкой.

Трубопроводы контура теплых полов укладываются на специальные изготовленные заводским способом полистирольные или деревянные плиты, а на них устанавливаются теплораспределительная пластина для теплого пола с пазами, в которые вкладываются трубы и закрепляются имеющимися креплениями. В деревянных домах применяется метод укладки теплого пола на деревянные рейки. Рейки укладываются на расстоянии, определяемом шириной алюминиевых пластин, в пазы которых укладываются трубопроводы контура.

Установка температуры в помещениях

Автоматическая регулировка температуры в помещениях при использовании системы теплых полов отличается от обычных методов регулировки. Проблема в том, что максимальная температура теплого водяного пола не превышает 55 градусов. В стандартной системе отопления с батареями отопления температура теплоносителя может достигать 75 – 85 градусов. Поэтому и возникла проблема — как регулировать температуру теплого водяного пола, относительно температуры теплоносителя или температуры воздуха в помещениях? Точкой отсчета была принята требуемая температура воздуха в помещениях.

Существуют четыре способа регулировки температуры:

1. 

   Ручное регулирование отличается низкой точностью и огромной инерционностью. При таком регулировании трудно добиться оптимальных результатов. Для установки температуры используют вентили для регулировки подачи теплоносителя.

2. Групповое – это автоматическое регулирование с использованием термоголовок и клапанов. Регулировка происходит на смесителе, который снабжен сервоприводом.
3. 

   Индивидуальное регулирование осуществляется путем установки термостата в каждой комнате. На коллекторном узле каждый контур снабжается термоклапаном, который срабатывает от сигнала датчика и включает или выключает подачу «своего» контура обогрева.

4. Комплексное регулирование – это оптимальное объединение группового и индивидуального способа регулировки температуры.

Стоимость системы теплых полов

Следующий интересующий домовладельцев вопрос: сколько стоит монтаж теплого водяного пола и установка «под ключ». Точную цифру и стоимость водяных теплых полов трудно назвать, ведь она зависит от площади и размеров помещения и состояния пола, а также от качества и необходимого количества материалов. В некоторых источниках сообщают стоимость монтажа теплого водяного пола в рублях от 1400 до 3000 за м2. Значит, расходы только на монтаж в помещении 100 м2 составят от 140 000 до 300 000 рублей. Если же посчитать стоимость теплого водяного пола под ключ, то по оценкам специалистов для дома площадью 100 м2 затраты на покупку всего необходимого для системы отопления и ее монтаж составят от 3000 евро и до 6000 евро.

Во многих частных домах теплые полы используют как основное отопление. Многие отзывы владельцев на теплый водяной пол подтверждают, что такой способ отопления, особенно если есть ребенок в доме, крайне необходим. Теплые водяные полы по затратам на эксплуатацию значительно дешевле, чем электрические. Конечно, капитальные вложения довольно велики, но ведь система, смонтированная по всем правилам, будет служить много лет и за это время полностью оправдает затраченные средства.