Как рассчитать теплый пол без ошибок – формулы и примеры

Некогда элитные теплые полы становятся привычными. Они обогреваются водяным котлом или непосредственно от сети 220 В. Материалы и работы по устройству дорогостоящие, поэтому требуется правильно рассчитать теплый пол. Ошибки недопустимы: исправлять очень тяжело, а в отношении электрического пола – это еще и угроза поражения током, пожара. После изучения формул, примеров, видеоматериалов расчеты сделает каждый.

Полы с подогревом – конструкция и особенности

Системы водяного теплого пола используются как альтернатива обычной системе с батареями, каминами, печами, но чаще совместно для создания особо комфортных условий. При сравнении стандартных радиаторов и теплых полов заметны достоинства новой схемы обогрева помещений:

• способность к автономной работе независимо от других коммуникаций;
• экономия средств: за счет прогрева пола ощущается комфорт при более низкой температуре воздуха;
• равномерное распределение тепла по комнате.

Подобный способ довольно популярный, принцип работы подобен радиаторной системе. Источник энергии – обычный водяной котел, газовый, твердотопливный или электрический. К нему одновременно часто подсоединяют батареи, а теплый пол выполняется в виде отдельного контура, который включают при необходимости. Способ применяется в частном жилье при постройке нового здания или ремонте старого. В многоквартирных домах с централизованным отоплением использовать не разрешается, кроме новостроек с обменными стояками.

Основной материал, который применяется для создания водяного пола с подогревом – это трубы, по которым поступает теплоноситель. Используют металлопластиковые или очень плотные полиэтиленовые. Сеть располагают под основным полом выше чернового. Для монтажа возможны два варианта: мокрый и сухой способ.

В первом случае трубы, уложенные на подготовленной поверхности, заливаются бетоном. Для финишного покрытия подходит плитка или керамогранит – у них хорошая теплопроводность. Другой метод – после соответствующей технологической подготовки систему накрывают паркетом, ламинатом, линолеумом. В расчетах страшна одна ошибка: когда пол не будет греть. Исправлять ее – это деньги и труд.

Основа устройства с использованием электрической энергии – специальные элементы, выделяющие тепло. Существует значительное число их разновидностей, самой старой из которых является кабель. Раньше применялся только отдельно: раскладывали по полу, теперь чаще используется в виде нагревательных матов или секций. Шагом вперед в технологии электрообогрева стала пленка и стержни из карбона.

В зависимости от принципа работы различают:

1. Конвекционный пол, когда происходит замена холодного воздуха теплым. Как рабочие элементы используются кабель и пленка.
2. Инфракрасный пол – тепло дают электромагнитные волны. Исполнение пленочное или стержневое.

Конструкции теплого пола из нагревательного кабеля пользуются большим спросом. Внешне это бухта, которую нужно размотать и уложить, или секции, рулоны. Главное, чем они отличаются – это способ монтажа. Кабель можно покрывать цементной стяжкой, с матами это не допускается. Пленочный обогрев – наименее трудоемкий вариант. Изделие укладывают на основание, выполняют напольное покрытие из любого материала.

Расчет водяного пола – условия и порядок

Система служит для основного обогрева или в качестве вспомогательной. Исходя из этого проводят расчеты: требуется обеспечить больше удобства или отопить все помещение. Второй случай подразумевает сложность конструкции и надежную систему управления и регулировки.

Пол выполняет свою функцию, когда горячая вода движется по трубам. Температура теплоносителя не превышает 50° – больше не нужно, чтобы в помещении был комфортный микроклимат. Такой способ обогрева не обжигает, влажность воздуха остается в естественных пределах, а отдача тепла на довольно высоком уровне. Расчеты теплого пола как основной системы очень сложные, используется множество данных, поэтому лучше поручить их специалисту. Для подогрева достаточно узнать необходимую длину трубы, а регулировка температурного режима проводится на коллекторе.

Обязательные технологические требования

Для качественного выполнения конструкции необходимо не только максимально точно рассчитать параметры, но и учитывать все особенности помещения. Любая схема водяного пола требует придерживаться технологических условий:

1. Наибольшие допустимые размеры одного контура, то есть длина цельного куска трубы, из которого он состоит. Показатель зависит от диаметра и составляет для 16 мм – 90 м, максимально возможный – 120 м для 20-мм изделий.
2. Разница между греющими трубами по длине не должна превышать 15 метров. Если не получается уложиться в эти требования, устраивают несколько контуров, разбивая помещение на одинаковые части.
3. Обязательно соблюдение оптимального расстояния между витками труб. Для жилых комнат средней полосы России шаг принимается 200–300 мм с допустимым отклонением от одинакового размера 50 мм в одну или другую сторону. Для санузлов – 150 мм, северных регионов – 100–150 мм.
4. Магистраль обязательно прокладывают вдоль стен с окнами, делая отступ для первой ветки 25 см. Это помогает сократить потери тепла.

Теплый пол должен прогреваться до определенной температуры, что обусловлено санитарными и строительными нормами:

• в жилых помещениях – 29°;
• в ванных и других зонах повышенной влажности – 33°;
• по возможности обеспечивают прогревание вдоль окон и дверей 35° для компенсации теплопотерь, которые наиболее значительные в этих местах.

Не рекомендуется использовать в качестве покрытия деревянные полы, которые плохо прогреваются. Допустимая максимальная температура для паркета – 27°, иначе он быстро испортится. Неэффективно использование ковролина из-за низкой теплопроводности.

Во время движения по трубам теплоноситель частично теряет энергию, которая уходит на обогрев материалов, окружающих ее. Важно правильно выбрать разумную середину в длине контура. Большая протяженность вызывает плохую циркуляцию в системе, а при недостаточной отдельные участки пола не прогреваются. Увеличение длины, количества поворотов ведет к возрастанию гидравлического сопротивления.

Исходя из максимальной площади обогрева одним контуром 20 м2 поверхности, определяются с их общим количеством. Приобретают коллектор, у которого необходимое число выходов. С помощью регулировочных клапанов определяют подачу горячей воды, меняя температуру пола.

Важное значение для расчетов имеют теплопотери здания, которые определяются по сложным формулам. Для упрощения берут средние значения:

• хорошо утепленные помещения со стеклопакетами – 40 Вт/м;
• старые постройки – 100 Вт/м2;
• дома относительно теплые – 70 Вт/м2.

Для помещений, где большие теплопотери, таких как балкон, устраивают отдельные контуры.

Подготовка к проведению расчетов

Укладывать трубы теплого пола по всему периметру жилой комнаты необязательно. Если проложить под стационарной мебелью, это никакой пользы не принесет, только материальные убытки. Теплоотдача таких участков практически нулевая. Если используется покрытие недостаточной прочности, существует риск, что под весом тяжелой мебели повредятся трубы. Сокращение площади обогрева позволяет сэкономить средства, но делают это с соблюдением правила: не менее 70% поверхности должно быть теплой.

Потребуется нарисовать план каждой комнаты. На схеме указывают все размеры – это предохранит от ошибок при расчетах. Участки, под которыми не планируется прокладывать трубы, тоже отмечаются. Большое помещение, площадь которого превышает 20 м2, разбивают на одинаковые части, для каждой из которых понадобится устроить свой отдельный контур. Для прорисовки плана используют миллиметровую бумагу, что позволит избежать ошибок в размерах.

Перед расчетами выбирают способ укладки труб: основных 2, но каждый имеет подвиды.

Змейка используется в небольших помещениях со стенами, выходящими внутрь, например санузел, или с наружным утеплением. Труба имеет вид вытянутой синусоиды, укладывается параллельно длинной стене. У способа существенный минус: температура теплоносителя постепенно падает. Разница на входе и выходе бывает довольно значительной, прогрев участков пола неодинаковый. Не рекомендуется использовать в контурах с длиной, близкой к максимально допустимой, лучше разбить на несколько меньших.

Применение спирального способа или улитки позволяет получить поверхность с одинаковой температурой по всей площади. При укладке происходит чередование холодных и горячих труб, отсюда равномерный прогрев. Метод особенно эффективный, если наружные стены неутепленные. Мастера используют именно такой вариант, хотя он трудный, и без соответствующего опыта можно совершить ошибку.

Определение длины контура

Расчеты для каждого конструктивного элемента проводятся отдельно, в одном помещении их может быть несколько. Используется формула:

Шx(Д/У)+Уx2x(Д/3)+Кx2

Условные обозначения:

• Ш – ширина комнаты;
• Д – длина;
• У – расстояние между витками трубы;
• К – протяженность от места входа/выхода до коллектора.

Все величины указываются в метрах. Полученный результат умножают на 1,05 – это 5% запаса на случай ошибки, повышенной потребности при сгибании труб, под фитинги.

Пример расчета: имеется помещение 3,5x4,5 м, расстояние до коллектора 3 м, магистраль планируется уложить с шагом 0,2 м. Подставляют значения в формулу: 3,5x(4,5/0,2)+ 0,2x2x(4,5/3)+3x2= 85,35. С учетом коэффициента запаса 1,05 длина контура составит 89,6 м, из которых 6 м приходится на подводку к коллектору.

Пример расчета теплого пола

Чтобы узнать все необходимые параметры и добиться полноценного функционирования конструкции, учитывают следующие факторы:

• Теплопотери каждого помещения в отдельности. Как уже было сказано, для этого используются сложные формулы, но доступны усредненные данные, приведенные выше.
• Средняя температура теплоносителя. Для теплого пола она не нужна больше 50°.
• Диаметр труб контура и шаг укладки. От них в значительной мере зависит теплоотдача.

В этом поможет график, который кажется сложным только поначалу.

Например, имеется жилое помещение с плотностью теплового потока (теплопотери) 70 Вт/м2. Выбрана труба диаметром 16 мм. Спрашивается: какой должна быть температура воды и шаг укладки, чтобы в доме ощущался комфорт? Ищут на графике известные данные и находят требуемое значение, учитывая, что поверхность пола прогревается на 6° меньше, чем вода в трубах.

Теплопотери компенсируются:

• если выбрать шаг 10 см, при t= 31°;
• 15 см – 33°;
• 20 см – 35°.

Последнее значение оптимальное: максимальная температура нагрева пола в этом случае – 29°, что соответствует норме. Расход труб при таком шаге меньше, а повышение нагрева теплоносителя всего на 4° особо на бюджете не скажется.

Используя график, узнают необходимые показатели для устройства теплого пола, имея даже только одно значение.

Параметры для варианта с электрическим подогревом

Правильный выбор требуется, чтобы соответствовало сечение кабеля, не перегружалась внутренняя проводка, достигалась эффективность расходования электричества. Расчет общей мощности проводится по формуле: P=Pm xS

Под Pm понимают удельную мощность, которую выдает нагревательный элемент площадью 1 м2. S – это площадь, но не всей комнаты, а только того участка пола, который отапливается. Изделия любого вида не рекомендуется укладывать под диванами, шкафами и другой тяжелой мебелью. Они препятствуют теплообмену, покрытие перегревается. Следствие: портится пол, обстановка, возможен пожар.

Производитель указывает в технической документации на свое изделие номинальную мощность. Важно помнить, что для нагревательных матов она обозначается Вт/м2, а для кабеля – Вт/м погонный. Сколько требуется на 1 м2 помещения в зависимости от его типа, а также назначения обогревающей системы, указывает таблица:

Подходящая мощность умножается на полезную площадь.

Пример расчета электроподогрева для прихожей на первом этаже в 20 м2, где открытое пространство, свободное от мебели, – 16 м2. По данным таблицы, на квадратный метр требуется 150 Вт. Подставляют значения: Р=16x150=2400 Вт или 2,4 кВт. Дальше подбирают нагревательные элементы необходимой мощности. Чтобы рассчитать длину кабеля, определяют шаг укладки и смотрят, какой метраж уходит на 1 м2.