Расчет мощности теплого пола: что следует знать

Основные параметры для проектирования ТП

Расположение нагревательных элементов, влияющих на удельную мощность теплового пола на 1м2, проектируют, основываясь на теплофизических характеристиках строения. В этом достаточно сложном процессе, приходится учитывать множество различных факторов, в том числе:

• региональные тепловые стандарты – минимальную наружную температуру воздуха в наиболее холодный период года;
• среднюю температуру в каждой из комнат и их расположение;
• особенности строительных конструкций – материал и толщину стен, пола и потолка или межэтажных перекрытий;
• количество и тип окон, их общую площадь, коэффициент теплопотерь, во многом зависящий от разновидности установленных стеклопакетов;
• позиционирование здания относительно сторон света;
• высоту помещений, а также ряд других.

Предложенный перечень параметров, оказывающий влияние на расчет теплых полов, далеко не полный – опытный специалист теплотехник укажет еще с десяток важных теплофизических характеристик.

Тем не менее, первоочередная задача подобного проектирования заключается в подборе такой теплопроизводительности ТП, которая гарантированно сможет компенсировать все энергетические потери отапливаемого здания. Нельзя также забывать, что рекомендуется увеличивать вычисленную теоретическую мощность на 10-15% для того, чтобы тепловая установка не работала на пределе своих возможностей.

Независимо от того, будет ли выполняться расчет теплых полов своими руками либо силами профильных специалистов, во всех случаях отталкиваются от требований ГОСТ Р 55656-2013 «Энергетические характеристики зданий. Расчет использования энергии для отопления помещений». Ниже приводится упрощенная методика для самостоятельного проектирования небольшой квартирной установки обогрева полов.

Схемы укладки

Существует несколько видов схемы теплораспределения труб. Каждая из них применяется в разных случаях.

Оно чаще делается одинаковым. Но, если есть в помещении место, которое необходимо прогревать интенсивней – в этом месте делают шаг меньше, от этого трубы располагаются ближе друг к другу и теплее греют.

Змейка

Змейку проще всего устанавливать. Чаще применяют в небольших, уютных помещениях. Теплоотдача змейки ниже других вариантов. Классический шаг змейки – 150 мм (100 мм у стены и холодной зоны).

Ниже, данной схеме (слева) видно, что трубы нагреваются только с одной стороны (на половину), другая часть начинает остывать и к концу змейки вода совсем остывает. В этом и заключается главный минус такой системы. Но, она идеально подходит в помещениях, где одну часть комнаты нужно прогревать, а вторую часть желательно оставить прохладной или менее теплой.

Проблему неравномерного прогрева можно исправить, используя схему двойной змейки. Ниже (справа) показана ее схема.

Еще существует угловая змейка. Применяется, если стены, отходящие с обеих сторон от угла, выходят на улицу. Эти стены в холодный период времени остывают, поэтому рекомендуется вдоль этих стен устанавливать угловой вариант. Причем, нагревательная часть змейки будет проходить прямо у этих стен. Чем ближе к центру комнаты – тем меньше нагрев.

Посмотрите видео, в котором установщик теплых полов укладывает теплоноситель по схеме «змейка». В конце виде кратко рассказывается о подключении змейки к насосу и распределителю.

Водяной теплый пол своими руками. Часть 2. Монтаж труб

Watch this video on YouTube

Улитка

Данный вид пола – спираль, отсюда и название «Улитка». По сравнению со змейкой, он более эффективен по нагреву помещения. Тепло распределяется равномерно.

Укладка начинается с края комнаты, проходит вдоль стен и доходит до центра, затем разворот и продолжение от центра к краю. Шаг при такой укладке – от 1 см. Чаще всего применяют шаг в 2-3 см.

Если помещение большое, не стоит растягивать улитку, так как обогрев комнаты будет неэффективным. Лучше улитку разделить на 3 разных контура, как показано на рисунке ниже:

Более наглядный монтаж улитки показан в видео. Мастер пошагово укладывает трубы. Дает полезные советы, которые упрощают укладку пола. На 1 комнату используют несколько улиток для более качественного обогрева помещения.

Водяной Тёплый Пол, монтаж

Watch this video on YouTube

Комбинированная схема раскладки

При такой установке теплого пола используют змейку и улитку вместе. Например, дано помещение из 4 комнат. Самые большие из них – будут улиткой. Те, что поменьше – змейкой.

Можно в одной из комнат сделать 2 витка змейки, а далее продолжить улиткой. Т.е. происходит совмещение схем в 1 комнате.

Ниже представлена схема комбинированной укладки:

Такой метод рекомендуется использовать только опытным специалистам, а не просто для «разнообразия»

Важно рассчитать грамотно распределение тепла по помещению и комнатам, продумать, где должны быть холодные зоны (места, где будет стоять мебель). Если в комбинировании нет необходимости, то его не применяют

Предлагаем посмотреть полезное видео. Мастер на схеме показывает принцип укладки комбинированной системы пола (змейка + улитка). Для примера задействовано помещение из 4-х комнат отдельного назначения (кухня, спальня и т.д.).

3 Как сделать схему раскладки контура теплого пола

Watch this video on YouTube

Пример приблизительного расчёта

Рассмотрим на простом примере, как рассчитать обогреваемую площадь и мощность электрического пола на кухне, которая располагается на первом этаже. Пол будет использоваться в качестве дополнительного источника тепла. Площадь помещения равна 10 м2. Из нее требуется вычесть площади, занимаемые холодильником и мебелью – 0,36 м2 и 2,4 м2. От стен при прокладке контура стоит отступить примерно на 5-10 см – это составит около 0,5 м2.  Таким образом, получаем 10 – 0,36 – 2,4 – 0,5 = 6,7 м2. Это значение равно той площади пола, под которой будет обустроен электрообогрев. Для кухни, расположенной на первом этаже (то есть снизу помещения находится холодный подвал), при условии дополнительного обогрева достаточной будет мощность пола 140 Вт/м2. Теперь требуется умножить площадь обогреваемого пола 6,7 м2 на 140 Вт/м2. Получается, что мощность нагревательной системы должна быть 930 Вт.

Расчет теплого пола своими руками

Система управления и опрессовка контура

Система управления водяным тёплым полов включает:

1. Насос;
2. Котёл;
3. Коллектор;
4. Терморегулятор.

Компоновка всех элементов с соблюдением технических параметров, очень сложная теплотехническая задача. В расчёт принимается масса параметров начиная от количества фитингов и длины труб, и оканчивая толщиной стен и регионом страны. В общих чертах можете ориентироваться на следующие данные:

1. Насос можно использовать только циркуляционный. «Мокрый» тип насоса, надёжнее «Сухого» и менее требователен в обслуживании.

Для расчёта производительности используйте следующую формулу:

Р = 0,172 х W.

Где W – мощность отопительной системы.

Например, при мощности системы 20 кВт, производительность насоса должна быть 20 х 0,172 = 3,44 м3/ч. Округляют результат в большую сторону.

Напор высчитывается более сложной методикой. Ведь трубы расположены горизонтально, а характеристика насоса показывают вертикальный напор. Используйте следующую формулу: H = (L * K) + Z/10. Где L – общая длина контуров, К – коэффициент потерь давления от трения (указан в паспорте трубы, переводится в Мпа), Z – коэффициент ослабления напора в дополнительных элементах

Z₁ – 1,7 вентиль термостата;

Z₂ – 1,2 смеситель;

Z₃ – 1,3 вентили и фитинги.

На примере это выглядит так, допустим, имеются 3 контура, по 120 м. В сумме есть 18 фитингов, 3 вентиля термостата, 1 смеситель. Труба – гофрированная нержавейка ø16 мм, коэффициент потерь 0,025 Мпа.

H = (120*3*0,025) + ((1,7 * 3) + (1,3 * 1) + (1,2 * 18))/10 = 9 + (5,1 + 1,3 + 21,6)/10 = 11,8 м. Результат округляется в большую сторону – напор насоса 12 м.

1. Мощность котла рассчитывается по формуле W = S * 0,1. Где S – площадь дома. Есть ещё масса поправочных коэффициентов, в зависимости от толщины и материала стен дом, климата региона, этажности, наличия смежных комнат.

Учтите, что температура воды на выходе должна быть более 30 – 35́˚C. Чтобы выдержать такую температуру, перед коллектором устанавливают смеситель. В нём вода смешивается до нужной температуры перед подачей в контур.

1. Коллектор регулирует подачу воды в каждом контуре. Без него, вода пойдёт по пути наименьшего сопротивления потоку, то есть по самому короткому контуру. Регулировка осуществляется сервоприводами, согласно данным от терморегулятора.
2. Терморегуляторы наблюдают за температурой в контролируемых помещениях, снимая показатели с термодатчиков.

До опрессовки контура его промывают и только затем подключат к коллектору. Воду подают под обычным давлением, но температуру увеличивают на 4˚C в час, до 50 ˚C. В таком режиме система должна функционировать 60-72 часа

ВАЖНО: во время опрессовки требуется постоянный контроль!

В домашних условиях, без использования специального оборудования, опрессовывать повышенным давлением невозможно.

Если проверка не выявила изъянов монтажа, то можно приступать к дальнейшим операциям.

На чем базируется методика расчетов вручную

Первый и основной аспект, на котором надо сосредоточить внимание: схема вашей системы отопления. Обычно водный пол – это трубопровод, уложенный особым способом на пол и покрытый сверху стяжкой или наборной конструкцией, поэтому в большинстве случаев ваша схема будет иметь следующий вид:

• теплоизоляционный слой;
• нагревательный водяной контур;
• коллектор;
• набор запорной арматуры, включающий входные и выходные вентили, кран подачи водопроводной воды и спускной клапан;
• фитинги, крепежные элементы, используемые при монтаже конструкции.

После того, как вы имеет представление о том, какая  в вашем доме, берутся в расчет технологические параметры. Сюда следует отнести:

• площадь отапливаемого помещения;
• оптимальный температурный режим в помещении;
• масштабы тепловых потерь в жилом помещении;
• тип напольного покрытия.

Здесь уместно будет отметить следующий аспект

Особое внимание необходимо уделить деревянным полам или напольным покрытиям из паркетной доски. Древесины имеет слабую теплопроводность, в отличие от бетонной стяжки и кафеля, поэтому необходимо рассчитывать систему отопления с удвоенной мощностью

Затраты на энергоресурс в зависимости от финишного покрытия

Выбирая финишный материал для укладки на тёплый электрический пол, обязательно наличие пиктограммы на изделии, которая говорит о возможности соседства с греющим устройством. Чаще на напольные обогревательные системы укладывается керамическая плитка, линолеум или паркет.

Стоит отметить, что на уровень расхода электроэнергии 1 кв м тёплого электрического пола, также влияет финишная отделка, а точнее её теплопроводность. При выборе ламината или доски, ваши затраты на обогрев вырастут, так как они обладают низкой степенью теплопроводности.

А вот керамика, линолеум или ковролин — идеальный и экономически оправданный материал. Прогрев поверхности осуществляется быстро, и на это тратится минимальное количество ресурса.

Расход мощности потребления на 1 м2 в зависимости от покрытия

Как уже говорилось выше, на мощность устройства оказывает влияние теплопроводность полового покрытия, то есть, для разных изделий требуется свой уровень обогрева. Если укладывается линолеум или плиты ПВХ, то достаточно использовать пол с небольшой мощностью, не превышающей 100 — 130 Вт/м2.

Если в помещении деревянные полы, то мощность плёночного теплого пола на 1 м2 повышается пропорционально толщине досок, так как дерево имеет низкую степень теплопроводности.

Не рекомендовано стелить инфракрасные полы под кафель, ведь клей или стяжка не достаточно плотно соприкасаются с основанием, что приведёт к трещинам на поверхности.

Где можно использовать

В виду достаточной толщины и массы всей системы, её использование ограничено частным домостроением. В квартирах водяной тёплый пол устанавливать крайне нерационально.

Главная причина – это сложности с подключением питания. К системе центрального отопления можно подключаться только после разрешения из контролирующих органов. И получить его практически невозможно. Даже если оно будет, то исчезнет основной лейтмотив – автономность. Нам известны варианты с установкой в квартире электрических и даже газовых котлов, но это единичные случаи, которые только подтверждают правило: водяной тёплый пол используют только в частных домах.

Номинальный и реальный расход энергии электрического теплого пола

Основные виды электрических полов

Чтобы определиться с электропотреблением теплого пола, следует рассмотреть базовую мощность каждого вида материала, используемого при монтаже. Наиболее распространены следующие виды:

• пленочное инфракрасное покрытие;
• греющий кабель;
• термомат.

Классификация теплых электрических полов

Для тонкого напольного покрытия, например, ламината или линолеума, чаще всего используются пленочные системы обогрева. Для плитки и прочих твердых материалов – кабель или маты. Пленочное покрытие больше всего потребляет электричества, греющий кабель – самый экономичный. Термоматы в основе имеют инфракрасную пеленку, поэтому показатели потребления энергии у них схожи с пленочными.

Базовая мощность нагревательных приборов

Потребление электричества каждой системой нагрева зависит от набора характеристик:

• толщины материала;
• мощности приборов на 1 кв. метр;
• максимальной температуры нагрева.

Таблица теплопотребления теплых полов в помещениях

Эти данные производитель обязан указывать на заводской упаковке материала, как и номинальную величину потребляемой энергии.

Таблица электропотребления некоторых моделей греющих элементов на 1 кв. метр:

Кабель имеет небольшую мощность, но его располагают в несколько витков на 1 кв. метр, таким образом, чтобы суммарная мощность теплого пола составила – 130–150 Вт на квадратный метр – это средний показатель.

Расчет мощности для теплых полов

Факторы, влияющие на электропотребление

Совокупные затраты на системы отопления теплыми полами

Но есть и другие факторы, способные снизить или увеличить потребление электричества, к ним относятся:

• уровень теплоизоляции стен в помещении — чем он выше, тем меньшим будет потребление энергии;
• температура воздуха на улице – в холодное время года электрический пол будет работать намного больше;

Расчет энергопотребления

Для того, чтобы рассчитать какое количество электричества будет потреблять теплый пол, есть несколько подходов:

Расчет номинального потребления: в комнате площадью 14 м 2 нагревательные элементы будут занимать 10 м 2 . Чтобы рассчитать потребление электричества, нужно площадь покрытия умножить на мощность.

Потребление электроэнергии инфракрасными теплыми полами

Предположим, что используется термомат мощностью 130 Вт на 1 метр², тогда 10*130 = 1300 Вт или 1,3 кВт/ч – это номинальный расход. Далее, предполагаем, что в сутки пол включен 8 часов, тогда в день получается – 8*1,3 = 10,4, а в месяц – 10,4*30 = 312 кВт.

Средняя стоимость 1 кВт в России – 2,5 рубля, поэтому расходы на эксплуатацию теплого пола составят 780 рублей. Этот метод дает возможность рассчитать максимальную величину энергопотребления, без учета использования терморегулятора и прочих факторов, влияющих на потребление.

Технология расчета затрат с использованием коэффициента.

Для подсчета применяется формула: W=S*P*k, где:

График нагрева и потребления электроэнегрии инфракрасным теплым полом

S – площадь комнаты;

P – мощность нагревательного элемента;

k – коэффициент полезной площади обогрева, по общепринятым стандартам он равен 0,4.

Комната площадью 20 м 2 , используется термомат, мощностью 130 Вт на 1 метр², тогда формула будет иметь следующий вид:

W= 20*130*0,4 = 1040 Вт (1,04 кВт).

Далее, рассчитываем расход электричества в день: 8 часов *1,04 кВт = 8,32, в месяце – 12*30 = 249,60 кВт. Стоимость затрат – 249,60*2,5 = 624 рублей.

Потребление электроэнергии инфракрасной пленки

Насколько отличаются реальные показатели энергопотребления от номинальных?

Конечно, реальный расход будет сильно отличаться от номинальных показателей, поскольку часто бывает, что целый день в доме никого нет и пол включать нет смысла, поэтому реально он будет работать лишь 5 часов. Потребностей в ежедневном нагреве также не возникнет, особенно теплой осенью, поздней весной и летом, поэтому рассчитанные показатели будут примерно в два раза ниже.

Правильная установка электрического теплого пола

Есть еще и способы значительно снизить электропотребление, например, использовать терморегулятор. Хороший прибор будет экономить до 30% номинальной величины энергопотребления. На практике получается так, что электрический пол нагревается до заданной температуры за 5 минут, затем остывает 10 минут и снова включается. В час нагревательный элемент работает лишь 20 минут. Если вся система включена 9 ч. в сутки, из них электричество потребляется только 3 ч., следовательно затраты будут выглядеть следующим образом:

W= 20*130*0,4 = 1040 Вт/ч (1,04 кВт);

1,5*3 = 3,12 – в сутки;

3,12*30 = 93,60 – в месяц;

93,60*2,5 = 234 рубля.

Есть еще несколько способов снизить расход энергопотребления:

Как правильно рассчитывается длина трубы на тёплый пол

Если планируется смонтировать тёплый пол в помещении, с площадью до 10 м2, то для этого применяется труба диаметром 16 мм, и длиной до 80 метров. В среднем на 1 м2 нужно около 5 п.м. При таком расчёте длина шага трубы будет составлять до 20 см. Для определения протяжённости трубы можно применить формулу следующего вида:

L=S/N*1,1;

где, S – площадь;

N – шаг;

1,1 – запас трубы, учитывающийся на повороты.

При проведении расчётов трубопровода понадобится дополнительно прибавить метраж трубопровода до коллектора и обратно. Расход трубы на 1 м2 рассчитывается в зависимости от шага:

• При шаге в 10 см показатель расхода на 1 м2 составляет 10 п.м.
• При значении 15 см – 6,7 п.м.
• 20 см – 5 п.м.
• 25 см – 4 м.п.

Предельно-допустимым расстоянием может быть значение в 30 см, но при этом важно понимать, что чем больше размер шага, тем меньше эффективность системы отопления. Ниже представлен пример, в котором рассчитывается сколько нужно метров трубопровода для сооружения тёплого пола. Ниже представлен пример, в котором рассчитывается сколько нужно метров трубопровода для сооружения тёплого пола

Ниже представлен пример, в котором рассчитывается сколько нужно метров трубопровода для сооружения тёплого пола.

Применяются такие показатели:

1. Площадь комнаты составляет 10 кв. м.
2. Метраж до коллектора — 2 метра.
3. Длина между трубами тёплого пола или шаг — 15 см или 0,15 м.

Подставляем все значения в формулу: 10/0,15*1,1+(2+2)= 77м.

Как видно, вычислить метраж трубопровода для прокладки тёплого пола не составляет большого труда.

Расчёт немаловажно осуществлять исходя из того, какой материал труб планируется использовать для сооружения системы отопления «тёплый пол». Для этого применяются следующие виды материалов:

1. Металлопластик. При использовании такого материала диаметром 16 мм, длина не должна превышать 100 метров.

Сшитый полиэтилен. Этот материал трубы обойдётся дешевле, но при этом понадобится воспользоваться изделием 18 мм. Длина не должна быть больше 120 метров.

Медь. Дорогостоящий материал, но при его монтаже исключается вероятность повреждения изделия.

Полипропилен. Используется крайне редко, так как имеет сложности при монтаже конструкции.

Сталь. Из этого материала также можно соорудить рассматриваемую систему, только такой монтаж обойдётся достаточно дорого, что связано с необходимостью использования горелки и сварочного аппарата.

Рекомендуется использоваться для сооружения системы тёплый пол металлопластиковые трубы или сшитый полиэтилен.

Если выполнение простого математического расчёта вызывает сложности, то всегда можно воспользоваться специальным калькулятором онлайн. Калькулятор рассчитывает требующуюся длину трубы в зависимости от площади. Если необходимо получить максимально точные расчёты длины трубопровода, необходимого для сооружения конструкции, то для этого существуют специальные компьютерные программы. После установки таковых программ, для проведения расчёта понадобится ввести необходимые данные. Основными показателями, характеризующие систему отопления, являются:

1. Длина контура.
2. Равномерность распределения нагрузки.
3. Величина тепловой нагрузки.

Если площадь помещения достаточно велика, то рекомендуется увеличивать шаг

При увеличении шага следует принять во внимание тот факт, что понадобится повысить температуру теплоносителя для обеспечения необходимого температурного режима в отапливаемом помещении. Если шаг для небольших помещений не должен превышать 30 см, то для комнат, площадь которых больше 20 м2, он может достигать 60 см

Что учитывается при созданиипроекта теплого пола

• План вашего помещения
• Материал покрытия пола
• Утеплены ли стены помещения
• Формат и размещение теплого генератора

В проекте вашего теплого пола – важно грамотно рассчитать теплопотери в помещении с учетом его габаритов, среднестатистической температуры воздуха и влажности зимой. Будет уместно так же учесть наличие вторичных источников обогрева в помещении

Сделав учет всех упомянутых параметров, и приняв во внимание факторы теплопотери, можно приступать к просчету труб и реализовывать маршрут коммуникаций теплого пола

Именно на основании показателей мощности происходит выбор оптимальной системы теплого пола. Данный показатель всецело зависит от формата и габаритов помещения, специфики отопительной системы

Важно учитывать, что для вычислений будет учитываться только используемая площадь комнаты, которая может считаться жилой, и не загромождена мебелью или бытовыми приборами. Теплый пол может рассматриваться, как основной источник тепла в помещении, только если его коммуникации смогут обогревать не менее 70% от объема всего помещения

Как рассчитать теплый пол электрический

В целом, система подогрева пола состоит из нескольких элементов. Это терморегулятор, который помогает управлять уровнем нагрева полов, термодатчик, следящий за тем, насколько нагреты полы, нагревательный элемент, а также силовой кабель для подключения к электросети всего этого оборудования.

Терморегулятор обычно устанавливается на стену, к нему подключаются все провода. Сам теплый пол, а также термодатчик обустраиваются под напольным покрытием (в стяжку или же на ее поверхности в зависимости от типа системы – нагревательный мат, ИК пленка или кабель нагревательный).

Сенсорный программируемый терморегулятор

Для обустройства кабельного обогрева используется одно- или двужильный кабель. Первый является самым простым, но при этом сложным в работе, хоть и дешевым. Рассчитать все параметры для него будет довольно сложно, так как оба конца кабеля нужно выводить в одно место. Да и электромагнитное поле от него образуется обширное.

Двужильный кабель для теплого пола

Проще купить двужильный кабель, который, хоть и стоит немного дороже, все же за счет особого расположения проводов прост в установке и работе.

Формулы расчета для электропола

Определить мощность системы теплого электропола просто. Для этого мощность 1 м2 выбранной системы достаточно умножить на площадь, которую он будет обогревать. Кстати, в приобретаемом комплекте уже отмерено и отмечено количество используемого кабеля. Расстояние между витками проводов должно быть 5-20 см. Точно его вычислить можно по формуле h = Sх100/L, где h – искомое значение ширины шага, L – длина кабеля, а S – площадь комнаты.

Рассчитываем электрический теплый пол

Температура теплоносителя

Температура теплоносителя в контуре зависит от тепловой нагрузки, шага укладки, диаметра труб, толщины стяжки и материала напольного покрытия. Минимальные температурные значения в контуре принимают для паркетной доски и мелкоштучных изделий из дерева. Кафельная, метлахская, керамическая плитка, керамогранит, мрамор выдерживают максимально разрешенную температуру теплоносителя (55°C). Низконапорные схемы отопления, которые применяют на практике, имеют рабочий диапазон — 45/35°C.

Санитарные нормы определяют комфортный (26°C) и допустимый предел температур для ступни человека:

• 28°C в жилых комнатах для постоянного пребывания;
• 35°C по периметру несущих стен жилого дома;
• 33°C для кухонных помещений, ванн и санитарных комнат.

Согласно санитарным нормам температура теплоносителя в ванной комнате должна быть 33 градуса