Розрахунок труб для теплої підлоги: формули, вибір кроку укладання, як визначити витрата

1. Параметри для розрахунку теплового контуру
2. Площа покриття трубами
3. Тепловий потік і температура теплоносія
4. Вид підлогового покриття
5. Оцінка технічних властивостей при виборі труб
6. Варіант # 1 - зшитий поліетилен (PEX)
7. Варіант # 2 - металопластик
8. Варіант # 3 - труби з міді
9. Варіант # 4 - поліпропілен і нержавіюча сталь
10. Можливі способи укладання контуру
11. Спосіб # 1 - змійка
12. Спосіб # 2 - равлик або спіраль
13. Методика розрахунку труб
14. Принципи побудови схеми
15. Базова формула з поясненнями
16. Теплотехнічний розрахунок з визначенням кроку контуру
17. Тепловтрати через елементи будівлі
18. вентиляційні тепловтрати
19. сумарні тепловтрати
20. Остаточний вибір довжини контуру
21. Конкретний приклад розрахунку опалювальної гілки
22. Крок 1 - розрахунок тепловтрат через конструктивні елементи
23. Крок 2 - тепло на обігрів + загальні тепловтрати
24. Крок 3 - необхідна потужність теплового контуру
25. Крок 4 - визначення кроку укладання та довжини контуру
26. Висновки і корисне відео по темі

Незважаючи на складність монтажу, підлоговий підігрів за допомогою водяного контура вважається одним з найбільш рентабельних методів опалення приміщення. Щоб система функціонувала максимально ефективно і не давала збоїв, треба правильно виконати розрахунок труб для теплої підлоги - визначити довжину, крок петлі і схему укладання контуру.

Від цих показників багато в чому залежить комфортність користування водяним обігрівом. Саме ці питання ми будемо розбирати в нашій статті - розповімо, як підібрати оптимальний варіант труб, враховуючи технічні характеристики кожного різновиду. Також після прочитання цієї статті ви зможете правильно вибрати крок укладання і розрахувати необхідний діаметр і довжину контуру теплої підлоги для конкретного приміщення.

Параметри для розрахунку теплового контуру

На стадії проектування необхідно вирішити ряд питань, що визначають теплої підлоги і режим експлуатації - підібрати товщину стяжки, насос та інше необхідне обладнання.

Технічні аспекти організації опалювальної гілки багато в чому залежать від її призначення. Крім призначення, для точного розрахунку метражу підводу води знадобиться ряд показників: площа покриття, щільність теплового потоку, температура теплоносія, вид підлогового покриття.

Площа покриття трубами

При визначенні габаритів підстави під укладання труб в облік береться простір, не захаращене великої технікою і вбудованими меблями. Необхідно заздалегідь продумати компоновку предметів в приміщенні.

Якщо водяна підлога використовується як основний постачальник тепла, то його потужності має вистачати для відшкодування 100% теплових втрат. Якщо змійовик - доповнення до радіаторної системи, то він зобов'язаний покривати 30-60% витрат теплоенергії приміщення

Тепловий потік і температура теплоносія

Щільність теплового потоку - це розрахунковий показник, що характеризує оптимальну кількість теплоенергії для опалення кімнати. Величина залежить від ряду факторів: теплопровідності стін, перекриттів, площі скління, наявності утеплення і інтенсивності повітрообміну. Виходячи з теплового потоку, визначається крок укладання петлі.

Максимальний показник температури теплоносія - 60 ° С. Однак товщина стяжки і підлогове покриття збивають температуру - за фактом на поверхні підлоги спостерігається близько 30-35 ° С. Різниця між термопоказателямі на вході і виході контуру не повинна перевищувати 5 ° С.

Вид підлогового покриття

Фінішна обробка впливає на ефективність системи. Оптимальна теплопровідність у кахлю і керамограніту - поверхня швидко нагрівається. Хороший показник ККД підводу води при використанні ламінату та лінолеуму без теплоізоляційної прошарку. Найменша теплопровідність у дерев'яного покриття.

Ступінь тепловіддачі залежить і від матеріалу заливки. Максимально ефективна система при використанні важкого бетону з природним заповнювачем, наприклад, морською галькою дрібної фракції.

Цементно-піщаний розчин забезпечує середній рівень тепловіддачі при розігріві теплоносія до 45 ° С. ККД контуру істотно падає при влаштуванні напівсухий стяжки

При розрахунку труб для теплої підлоги слід врахувати встановлені норми температурного режиму покриття:

• 29 ° С - житлова кімната;
• 33 ° С - приміщення підвищеної вологості;
• 35 ° С - прохідні зони і пояси холоду - ділянки вздовж торцевих стін.

Важливе значення для визначення щільності укладки підводу води відіграють кліматичні особливості регіону. При розрахунку тепловтрат треба враховувати мінімальну температуру взимку.

Як показує практика, скоротити навантаження допоможе попереднє утеплення всього будинку. Є сенс спочатку теплоизолировать приміщення, а після приступати до розрахунку тепловтрат і параметрів трубного контуру.

Оцінка технічних властивостей при виборі труб

З огляду на нестандартних умов експлуатації до матеріалу і типорозміру змійовика водяного статі пред'являються високі вимоги:

• хімічна інертність, стійкість до корозійних процесів;
• наявність абсолютно гладкого внутрішнього покриття, не схильну до утворення вапняних наростів;
• міцність - зсередини на стінки постійно впливає теплоносій, а зовні - стяжка; труба повинна витримувати натиск до 10 Бар.

Бажано, щоб опалювальна гілка мала невелику питому вагу. Пиріг водяного статі і без того робить істотне навантаження на перекриття, а важкий трубопровід тільки погіршить ситуацію.

Згідно СНиП в закритих опалювальних системах заборонено застосування зварних труб незалежно від виду шва: спірального або прямого

До перерахованим вимогам в тій чи іншій мірі відповідають три категорії трубного прокату: зшитий поліетилен, металопластик, мідь.

Варіант # 1 - зшитий поліетилен (PEX)

Матеріал має сітчасту шірокоячеістую структуру молекулярних зв'язків. Від звичайного поліетилену модифікований відрізняється наявністю як поздовжніх, так і поперечних зв'язок. Така будова підвищує питому вагу, механічну міцність і хімічну стійкість.

Водяний контур з PEX-труб має ряд переваг:

• висока еластичність, що дозволяє укладати змійовик з малим радіусом загину;
• безпека - при нагріванні матеріал не виділяє шкідливих компонентів;
• термостійкість: розм'якшення - від 150 ° С, плавлення - 200 ° С, горіння - 400 ° С;
• зберігає структуру при температурних коливаннях;
• стійкість до пошкоджень - біологічним руйнівникам і хімічних реагентів.

Трубопровід зберігає первісну пропускну здатність - на стінках не відкладається осад. Орієнтовний термін служби PEX-контуру - 50 років.

До недоліків зшитого поліетилену можна віднести: боязнь сонячних променів, негативний вплив кисню при його проникненні всередину структури, необхідність жорсткої фіксації змійовика при укладанні

Розрізняють чотири групи виробів:

1. PEX-a - пероксидна зшивання. Досягається найбільш міцна і рівномірна структура з щільністю зв'язків до 75%.
2. PEX-b - силанового зшивання. У технології використовуються сіланіди - токсичні речовини, неприпустимі до побутового використання. Виробники водопровідної продукції замінюють його безпечним реагентом. До установці допустимі труби з гігієнічним сертифікатом. Щільність зшивання - 65-70%.
3. PEX-c - радіаційний метод. Поліетилен піддається опроміненню потоком гамма-променів або електроном. В результаті зв'язку ущільнюються до 60%. Недоліки PEX-с: небезпечність застосування, нерівномірність зшивання.
4. PEX-d - азотування. Реакція зі створення сітки протікає за рахунок радикалів азоту. На виході виходить матеріал з щільністю зшивання близько 60-70%.

Характеристики міцності PEX-труб залежать від методу зшивання поліетилену.

Якщо ви зупинилися на трубах із зшитого поліетилену, рекомендуємо ознайомитися з системи теплої підлоги з них.

Варіант # 2 - металопластик

Лідер трубного прокату для облаштування теплих підлог - металопластик. Конструктивно матеріал включає п'ять шарів.

Внутрішнє покриття і зовнішня оболонка - поліетилен високої щільності, що надає трубі необхідну гладкість і термостійкість. Проміжний шар - алюмінієва прокладка

Метал збільшує міцність магістралі, знижує показник температурного розширення і виступає антідіффузним бар'єром - перекриває надходження кисню до теплоносія.

Особливості металопластикових труб:

• хороша теплопровідність;
• здатність утримувати задану конфігурацію;
• робоча температура при цьому зберігаються властивості - 110 ° С;
• малу питому вагу;
• безшумність переміщення теплоносія;
• безпечність застосування;
• корозійна стійкість;
• тривалість експлуатації - до 50 років.

Недолік композитних труб - неприпустимість згинання щодо осі. При багаторазовому скручивании є ризик пошкодження алюмінієвої прошарку. Пропонуємо Вам ознайомитися з металопластикових труб, що допоможе уникнути пошкоджень.

Варіант # 3 - труби з міді

За техніко-експлуатаційними характеристиками жовтий метал стане кращим вибором. Однак його затребуваність обмежується високою вартістю.

У порівнянні з синтетичними трубопроводами мідний контур виграє за декількома пунктами: теплопровідність, термічна і фізична міцність, необмежена варіативність вигину, абсолютна непроникність для газів

Крім дорожнечі, мідному пайпінгу притаманний додатковий мінус - складність. Для згинання контуру знадобиться прес-машина або.

Варіант # 4 - поліпропілен і нержавіюча сталь

Іноді опалювальну гілку створюють з поліпропіленових або нержавіючих гофрованих труб. Перший варіант доступний за ціною, але досить жорсткий на вигин - мінімальний радіус від восьми діаметрів вироби.

Це означає, що труби типорозміром в 23 мм доведеться розташовувати один від одного на відстані 368 мм - збільшений крок укладання не забезпечить рівномірність обігріву.

Нержавіючі труби відрізняються високою теплопровідністю і хорошою гнучкістю. Мінуси: недовговічність ущільнювачів гумок, створення гофрой сильного гідравлічного опору

Можливі способи укладання контуру

Для того щоб визначити витрата труби на облаштування теплої підлоги, слід визначитися зі схемою розміщення водного контуру. Основне завдання планування розкладки - забезпечення рівномірного обігріву з урахуванням холодних і неопалюваних зон приміщення.

Можливі такі варіанти розкладки: змійкою, подвійний змійкою і равликом. При виборі схеми треба враховувати розміри, конфігурацію приміщення і розташування зовнішніх стін

Спосіб # 1 - змійка

Теплоносій подається до системи уздовж стіни, проходить по змійовику і повертається до. В цьому випадку половина приміщення прогрівається гарячою водою, а залишок - охолодженої.

При укладанні змійкою неможливо домогтися рівномірності обігріву - різниця температур може досягати 10 ° С. Метод застосуємо в вузьких приміщеннях.

Схема кутовий змійки оптимально підходить, якщо необхідно максимально утеплити холодну зону біля торцевої стіни або в передпокої

Подвійна змійка дозволяє досягти більш м'якого переходу температур. Прямий і зворотний контур йде паралельно один одному.

Спосіб # 2 - равлик або спіраль

Це вважається оптимальною схемою, що забезпечує рівномірність нагріву підлогового покриття. Прямі та зворотні гілки укладаються поперемінно.

Додатковий плюс «черепашки» - монтаж нагрівального контуру з плавним поворотом загину. Цей спосіб актуальний при роботі з трубами недостатню гнучкість

На великих площах реалізують комбіновану схему. Поверхня ділять на сектори і під кожен розробляють окремий контур, що йде до загального колектору. По центру приміщення трубопровід викладається равликом, а вздовж зовнішніх стін - змійкою.

У нас на сайті є інша стаття, в якій ми детально розглянули теплої підлоги і привели рекомендації щодо вибору оптимального варіанта в залежності від особливостей конкретного приміщення.

Методика розрахунку труб

Щоб не заплутатися в обчисленнях, пропонуємо розділити вирішення питання на кілька етапів. Перш за все, треба оцінити тепловтрати приміщення, визначити крок укладання, а потім і розрахувати довжину опалювального контуру.

Принципи побудови схеми

Приступаючи до розрахунків і створення ескізу, слід ознайомитися з базовими правилами розташування водного контуру:

1. Бажано укладати труби уздовж віконного прорізу - це значно знизить тепловтрати будівлі.
2. Рекомендована площа покриття одним водяним контуром - 20 кв. м. У великих приміщеннях необхідно ділити простір на зони і для кожної прокладати окрему опалювальну гілку.
3. Дистанція від стіни до першій гілці - 25 см. Допустимий крок витків труб в центрі приміщення - до 30 см, по краях і в холодних зонах - 10-15 см.
4. Визначення максимальної довжини труби для теплої підлоги повинно грунтуватися на діаметрі змійовика.

Для контуру перетином 16 мм допустимо не більше 90 м, обмеження для трубопроводу товщиною 20 мм - 120 м. Дотримання норм забезпечить нормальне гідравлічний тиск в системі.

У таблиці наведено орієнтовний витрата труби, залежно від кроку петлі. Для отримання уточнених даних слід врахувати запас на повороти і відстань до колектора

Базова формула з поясненнями

Розрахунок довжини контуру теплої підлоги виконується за формулою:

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

де:

• L - шукана протяжність опалювальної магістралі;
• S - покривається площа статі;
• n - крок укладання;
• 1,1 - стандартний коефіцієнт десятипроцентного запасу на вигини;
• k - віддаленість колектора від статі - враховуються відстань до розводки контуру на подачі і обратки.

Вирішальне значення відіграє площа покриття і крок витків.

Для наочності на папері треба скласти план приміщення з вказівкою точних розмірів і позначити проходження водного контуру

Слід пам'ятати, що розміщення опалювальних труб не рекомендовано під великою побутовою технікою і вбудованими меблями. Параметри позначених предметів треба відняти від загальної площі.

Щоб підібрати оптимальну дистанцію між гілками необхідно провести більш складні математичні маніпуляції, оперуючи тепловтратами приміщення.

Теплотехнічний розрахунок з визначенням кроку контуру

Щільність розміщення труб безпосередньо впливає на величину теплопотока, що виходить від опалювальної системи. Для визначення необхідного навантаження необхідно розрахувати витрати тепла взимку.

Теплові витрати через конструктивні елементи будівлі та вентиляцію повинні повністю компенсуватися виробленої теплоенергією підводу води

Потужність опалювальної системи визначається формулою:

M = 1,2 * Q,

де:

• М - продуктивність контуру;
• Q - загальні тепловтрати приміщення.

Величину Q можна розкласти на складові: витрата енергії через огороджувальні конструкції і витрати, зумовлені роботою вентсистеми. Розберемося, як розрахувати кожен з показників.

Тепловтрати через елементи будівлі

Необхідно визначити витрату теплоенергії для всіх огороджувальних конструкцій: стін, стелі, вікон, дверей і т. Д. Розрахункова формула:

Q1 = (S / R) * Δt,

де:

• S - площа елемента;
• R - термічний опір;
• Δt - різниця між температурою всередині приміщення і на вулиці.

При визначенні Δt використовується показник для найбільш холодного часу року.

Термічний опір вираховується наступним чином:

R = A / Кт,

де:

• А - товщина шару, м;
• Кт - коефіцієнт теплопровідності, Вт / м * К.

Для комбінованих елементів споруди опір всіх верств треба підсумувати.

Коефіцієнт теплопровідності будматеріалів і утеплювачів можна взяти з довідника або подивитися в супровідної документації до конкретного виробу

Більше значень коефіцієнта теплопровідності для найпопулярніших будматеріалів ми привели в таблиці, що міститься.

вентиляційні тепловтрати

Для розрахунку показника використовується формула:

Q2 = (V * K / 3600) * C * P * Δt,

де:

• V - об'єм приміщення, куб. м;
• K - кратність повітрообміну;
• C - питома теплоємність повітря, Дж / кг * К;
• P - щільність повітря при нормальній кімнатній температурі - 20 ° С.

Кратність повітрообміну більшості приміщень прирівнюється одиниці. Виняток становлять будинку з внутрішньої пароізоляцією - для підтримки нормального мікроклімату повітря повинен оновлюватися двічі на годину.

Питома теплоємність - довідковий показник. При стандартній температурі без тиску величина становить 1005 Дж / кг * К.

У таблиці наведено залежність щільності повітря від навколишньої температури в умовах атмосферного тиску - 1,0132 бару (1 Атм)

сумарні тепловтрати

Підсумкове кількість тепловтрат приміщення дорівнюватиме: Q = Q1 * 1,1 + Q2. Коефіцієнт 1,1 - збільшення енерговитрат на 10% у зв'язку з інфільтрацією повітря через щілини, нещільності будівельних конструкцій.

Помноживши отримане значення на 1,2, отримаємо необхідну потужність теплої підлоги для відшкодування тепловтрат. Використовуючи графік залежності теплового потоку від температури теплоносія можна визначити відповідний крок і діаметр труби.

Вертикальна шкала - середній температурний режим підводу води горизонтальна - показник вироблення теплоенергії опалювальною системою з розрахунку на 1 кв. м

Дані актуальні для теплої підлоги на піщано-цементної стяжки товщиною 7 мм, матеріал покриття - керамічна плитка. Для інших умов потрібне коригування значень з урахуванням теплопровідності фінішної обробки.

Наприклад, при настилі ковроліну значення температури теплоносія слід підвищити на 4-5 ° C. Кожен додатковий сантиметр стяжки знижує віддачу тепла на 5-8%.

Остаточний вибір довжини контуру

Знаючи крок укладання витків і покривається площа нескладно визначити витрата труб. Якщо отримана величина більше допустимого значення, то необхідно облаштовувати кілька контурів.

Оптимально, якщо петлі мають однакову довжину - не треба нічого настроювати і балансувати. Однак на практиці частіше виникає необхідність розриву опалювальної магістралі на різні ділянки.

Розкид довжин контурів повинен залишатися в межах 30-40%. Залежно від призначення, форми приміщення можна «грати» кроком петлі і діаметрами труб

Конкретний приклад розрахунку опалювальної гілки

Припустимо, що потрібно визначити параметри теплового контуру для будинку площею 60 квадратних метрів.

Для розрахунку знадобляться такі дані і характеристики:

• габарити приміщення: висота - 2,7 м, довжина і ширина - 10 і 6 м відповідно;
• в будинку 5 металопластикових вікна по 2 кв. м;
• зовнішні стіни - газобетон, товщина - 50 см, Кт = 0,20 Вт / мК;
• додаткове утеплення стін - пеноплістірол 5 см, Кт = 0,041 Вт / мК;
• матеріал стельового перекриття - ж / б плита, товщина - 20 см, Кт = 1,69 Вт / мК;
• утеплення горища - плити пінополістиролу товщиною 5 см;
• габарити вхідних дверей - 0,9 * 2,05 м, теплоізоляція - пінополіуретан, шар - 10 см, Кт = 0,035 Вт / мК.

Далі розглянемо покроковий приклад виконання розрахунку.

Крок 1 - розрахунок тепловтрат через конструктивні елементи

Термічний опір стінових матеріалів:

• газобетон: R1 = 0,5 / 0,20 = 2,5 кв.м * К / Вт;
• пінополістирол: R2 = 0.05 / 0.041 = 1.22 кв.м * До / Вт.

Термоопір стіни в цілому складає: 2,5 + 1,22 = 3,57 кв. м * К / Вт. Середню температуру в будинку приймаємо за +23 ° C, мінімальну на вулиці 25 ° C зі знаком мінус. Різниця показників - 48 ° C.

Обчислення загальної площі стіни: S1 = 2,7 * 10 * 2 + 2,7 * 6 * 2 = 86,4 кв. м. Від отриманого показника необхідно відняти величину вікон і дверей: S2 = 86,4-10-1,85 = 74,55 кв. м.

Підставляючи отримані показники в формулу, отримаємо стінові тепловтрати: Qc = 74,55 / 3,57 * 48 = 1002 Вт

За аналогією розраховуються теплові витрати через вікна, двері і стеля. Для оцінки енергетичних втрат через горище враховують теплопровідність матеріалу перекриття і утеплювача

Підсумкове термічний опір стелі одно: 0,2 / 1,69 + 0,05 / 0,041 = 0,118 + 1,22 = 1,338 кв. м * К / Вт. Тепловтрати складуть: Qп = 60 / 1,338 * 48 = 2152 Вт.

Щоб підрахувати витік тепла через вікна необхідно визначити середньозважене значення теплового опору матеріалів: склопакета - 0,5 і профілю - 0,56 кв. м * К / Вт відповідно.

Rо = 0,56 * 0,1 + 0,5 * 0,9 = 0,56 кв.м * До / Вт. Тут 0,1 і 0,9 - частка кожного матеріалу в віконної конструкції.

Тепловтрати вікна: Q о = 10 / 0,56 * 48 = 857 Вт.

З урахуванням теплоізоляції двері її тепловий опір складе: Rд = 0,1 / 0,035 = 2,86 кв. м * К / Вт. Qд = (0,9 * 2,05) / 2,86 * 48 = 31 Вт.

Разом тепловтрати через огороджувальні елементи рівні: 1002 + 2152 + 857 + 31 = 4042 Вт. Результат треба збільшити на 10%: 4042 * 1,1 = 4446 Вт.

Крок 2 - тепло на обігрів + загальні тепловтрати

Спочатку обчислимо витрата тепла на обігрів повітря, що поступає. Обсяг приміщення: 2,7 * 10 * 6 = 162 куб. м. Відповідно вентиляційні тепловтрати складуть: (162 * 1/3600) * 1005 * 1,19 * 48 = 2583 Вт.

За даними параметрами приміщення, сумарні теплові витрати складуть: Q = 4446 + 2583 = 7029 Вт.

Крок 3 - необхідна потужність теплового контуру

Розраховуємо оптимальну потужність контуру, необхідну для відшкодування тепловтрат: N = 1.2 * 7029 = 8435 Вт.

Далі: q = N / S = 8435/60 = 141 Вт / кв.м.

Виходячи з необхідної продуктивності системи опалення та активної площі приміщення, можна визначити щільність потоку тепла на 1 кв. м

Крок 4 - визначення кроку укладання та довжини контуру

Отримане значення порівнюємо з графіком залежності. Якщо температура теплоносія в системі становить 40 ° C, то підійде контур з параметрами: крок - 100 мм, діаметр - 20 мм.

Якщо в магістралі циркулює вода, розігріта до 50 ° C, то інтервал між гілками можна збільшити до 15 см і використовувати трубу діаметром 16 мм.

Вважаємо довжину контуру: L = 60 / 0,15 * 1,1 = 440 м.

Окремо необхідно врахувати відстань від колекторів до теплової системи.

Як видно з розрахунків, для облаштування водяного статі доведеться робити не менше чотирьох петель опалення. А як правильно укласти і закріпити труби, а також інші секрети монтажу ми.

Висновки і корисне відео по темі

Наочні відеоогляди допоможуть зробити попередній розрахунок довжини і кроку теплового контуру.

Вибір найбільш ефективного відстані між гілками підлогової системи опалення:

Посібник про те, як дізнатися довжину петлі експлуатованого теплої підлоги:

Методику розрахунку не можна назвати простою. Одночасно слід враховувати безліч факторів, що впливають на параметри контуру. Якщо водяна підлога планується використовувати як єдине джерело тепла, то цю роботу краще довірити професіоналам - помилки на етапі планування можуть дорого обійтися.

Підраховуєте необхідний метраж труб для теплої підлоги та їх оптимальний діаметр самостійно? Може у вас залишилися питання, які ми не торкнулися в цьому матеріалі? Задавайте їх нашим експертам в блоці коментарів.

Якщо ви спеціалізуєтесь на розрахунку труб для облаштування водяного теплої підлоги і у вас є, що додати до викладеного вище матеріалу, пишіть, будь ласка, свої зауваження нижче під статтею.