Расчёт мощности тёплого водяного пола

Энергопотребление теплого пола: критерии и пример расчета

Если вы задумываетесь о приобретении системы теплого пола для своей квартиры, то перед вами неизбежно возникнет вопрос: сколько энергии потребляет теплый пол? Как вы понимаете, четкого ответа на этот вопрос нет. Все зависит от типа пола и отапливаемого помещения. Сегодня мы поговорим об электрическом теплом поле.

Что влияет на энергопотребление?

Если подходить к этому вопросу научно, то необходимо определять тепловые потери комнаты. На потребление устройства влияют такие факторы, как:

• Будет ли система использоваться для комфортного подогрева помещения или отопления всей комнаты;
• Уровень теплоизоляции помещения. Чем лучше утеплены окна, двери, стены, тем меньше будет тратиться энергии на обогрев;
• Климат. Холоднее погода – больше потребление;
• Вид напольного покрытия. Например, плитку зачастую хочется сделать теплее;
• Количество человек в помещении. Если вас часто не бывает дома, то теплый пол нецелесообразно включать и, соответственно получается экономия;
• Личные особенности человека и его восприятия тепла;
• Вид термогулятора, который позволяет экономить до 30% тепла; применение теплоизоляции.

Базовые показатели потребления электричества

Основные цифры, по которым можно определить расход электроэнергии:

• При комфортном обогреве мощность установленного теплого пола варьируется от 110 до 160Вт на квадратный метр.
• При основном обогреве – мощность составляет до 200 Вт на квадратный метр.

Как сообщается в исследованиях работы теплых полов, эти системы интенсивно тратят электричество лишь на этапе прогрева – выхода на рабочий режим. Достигнув заданной хозяином температуры, пол снижает энергопотребление, поддерживая установленное значение. Это происходит путем периодического включения-выключения системы. В целом за 1 час пол работает около 10-15 минут, значит в сутки – примерно 6 часов.

Точный расчет расхода энергии

Сделаем небольшой примерный расчет и посчитаем максимальное потребление системы в помещении площадью 14 квадратных метров в обычном доме «хрущевке»:

Площадь обогреваемого участка помещения – 10 квадратных метров.

Учитывайте, что систему теплого пола достаточно установить на площади в 70% от общей, чтобы обеспечить обогрев всего помещения.

Мощность нашей воображаемой системы – 150 Вт на 1м². Следовательно, общая номинальная мощность равна: 150 Вт*10 м²=1,5 киловатта.

Пол у нас включен постоянно, это значит, в сутки он работает от 6 до 8 часов. Умножаем 8 часов на 1,5 кВт и получаем максимальное энергопотребление установки в день: 1,5 кВт*8 ч= 12 кВт*ч.

В месяц получится: 12 кВт*ч*30=360 кВт*ч. В среднем по России стоимость 1 кВТ*ч равна 2,5 рублям.

В итоге получаем: 360 кВт*ч * 2,5 руб.=900 рублей.

Напомним, что это максимальная цифра. Реальный расход энергии будет намного ниже, если вы будете выключать полы летом, установите терморегулятор, который будет следить за температурой, а также отключаться, когда вы уходите и включаться по вашему возвращению. Экономьте и тепло всегда будет с вами.

Как рассчитать мощность водяного теплого пола

Теплоотдача водяных полов напрямую зависит от протяжённости магистрали.

 Для расчёта мощности системы потребуется знать:

• площадь и конфигурацию помещения;
• расход теплоносителя;
• теплопотери;
• укладочный шаг.

Составление плана

Любой подсчёт нужно начинать с составления плана помещения. Удобнее делать это на миллиметровой бумаге, но можно и на тетрадных листках в клетку. На чертеже отображаются все окна и двери помещения, с указанием их размеров.

Сразу замеряется высота комнаты, и прописываются показатели полезного объёма. На плане отмечаются участки, где будет стоять мебель. Затем нужно отобразить схему размещения труб.

Определение площади

При расчёте мощности водяного пола нужно помнить, что площадь, находящаяся под стационарной мебелью и техникой не учитывается.

Рассчитывается площадь комнаты по стандартной формуле (площадь квадрата, прямоугольника и т.д.), и от результата отнимаются участки, где будет стоять мебель.

Расчёт теплопотерь

Теплопотери — тепло в количественном обозначении, которое теряется помещением за единицу времени. Чтобы снизить теплопотери, используются отопительные приборы, а так же делается хорошая теплоизоляция.

При расчёте тепловых потерь учитывается:

• площадь комнаты;
• размер окон и дверей;
• высота потолка;
• число наружных стен;
• температура за окном;
• теплоизоляция стен;
• тип комнаты, которая находится выше.

Чтобы произвести подсчёт теплопотерь можно воспользоваться онлайн-калькулятором.

Расход теплоносителя

Для расчёта расхода воды потребуется знать — какое количество теплоносителя проходит через трубопровод за 1 час. Это нам нужно для того, чтобы грамотно произвести настройку ротаметров, и сделать правильный выбор производительности насоса.

Расход воды рассчитывается по формуле:

• G – расход воды в кг/ч;
• Q – тепловая мощность в Вт;
•  Δt – температурная разница теплоносителя в подающем и обратном контуре, для тёплых полов она равна 10 °С;
• 0.86 — коэффициент теплоёмкости воды.

Шаг укладки и длина контура

Для напольного отопления, в частном жилье, чаще укладываются металлопластиковые или полиэтиленовые профили, имеющие диаметр 16 мм. Есть несколько способов укладки трубопровода — змейка или улитка, при этом укладочный шаг не должен быть слишком маленький.

Длину каждого контура рекомендовано ограничивать 80 метрами. От его размера зависит выбор мощности насоса.

Рассчитать длину контура можно по формуле:

где:

• F — площадь помещения;
• b — укладочный шаг.

Если длина трубопровода получается больше 100 м, то её надо разбить на несколько петель.

Мощность пола

Мощность водяного тёплого пола на 1 м2 небольшая, и составляет всего 40 — 150 Вт. Чтобы система работала эффективно, распределение тепла по поверхности должно быть равномерным, без образования холодных зон. Для увеличения теплоотдачи, рекомендовано уменьшать укладочный шаг труб.

Хватит ли теплого пола для обогрева дома. Лайфхак от Cпроектируй.рф

Смотрите это видео на YouTube

Плотность теплопотока рассчитывается по формуле:

где:

• q — показатель теплопотерь;
• F — площадь.

Производительность котла

Как рассчитать мощность котла для теплых полов — делается это с учётом мощности тёплых полов всего дома. Следует сложить все значения, которые были рассчитаны для каждой комнаты.

К полученному результату нужно добавить 15% — это и будет требуемая производительность котла. Если котёл купить без запаса, то при 100% нагрузке, ресурс агрегата будет расходоваться максимально быстро.

Производительность современных котлов — 24 киловатт, этого хватит для обогрева среднего помещения площадью до 240 м2. Есть электрокотлы, и с встроенным насосом — что является очень удобным.

Циркуляционный насос

Без насоса, гидрополы будут функционировать не эффективно. Как рассчитать мощность насоса для теплых полов? Она зависит от гидравлического сопротивления в магистрали, чем трубопровод длиннее, тем требуется более сильный насос.

 Чтобы определить производительность насоса можно воспользоваться формулой:

где:

• Pн — мощность отопительного устройства в кВт;
• tобр.т — температурный показатель теплоносителя в обратке;
• tпр.т — уровень температуры в подаче.

Рекомендовано выбирать схемы полов, позволяющие регулировать мощность в больших пределах. При включении она должна быть максимальная, за счет этого прогрев полов будет быстрее.

После достижения заданных параметров в системе должно происходить автоматическое понижение температуры обогрева.

Рекомендации по выбору толщины стяжки

Минимальная толщина стяжки – 50 мм над системой теплого пола. Она же и оптимальная. 50 мм стяжки обеспечивают достаточно прочное покрытие и в то же время ограничивают инерционность системы.

Большая толщина стяжки чрезмерно нагружает конструкцию и давит на трубопроводы, а также увеличивает трудозатраты и время вызревания бетона. Поэтому без необходимости не следует утолщать стяжку.

Применение более толстой стяжки оправдано только в том случае, если необходимо выровнять разноуровневый пол или в производственных помещениях с большой динамической нагрузкой на пол. При толщине заливки 80-100 мм желательно прокладывать трубопроводы в защитном чехле из гофры.

Особенности конструкций

Теплый водяной пол набирает всё большую популярность. Он потеснил на рынке даже массивные батареи ввиду простой установки и широкого выбора изделий. Также в отличие от радиаторов стало возможным регулирование циркуляции воды в металлическом русле с помощью расходомеров.

Конструкция способна сочетаться с обыкновенными радиаторами отопления. При этом её действие ориентировано на равномерный обогрев воздуха в помещении. Радиатор не способен быстро отопить помещение, так как в большинстве случаев ограничен маленьким пространством из-за настенной установки. В это же время система теплых труб проходит под полом помещения, тем самым предотвращая сквозняки и утечки тепла.

Основой конструкции служит бетонная стяжка, которая под действием высокой влажности быстро разрушается. Чтобы избежать неприятных последствий после протечки, необходимо разместить на цементе листовой пенопласт или пенополистирол. Однако если сразу уложить трубы, то пористые материалы запросто будут впитывать тепло. Для изоляции слой пенопласта рекомендуется выстелить фольгой.

Расчет для разных типов помещений

В каждом помещении, в зависимости от его особенностей, требуется различная мощность подогрева пола. Наибольшей она должна быть в прохладных комнатах, а также на лоджии или балконе. В таком помещении мощность не может быть менее 180 Вт/м2. В ванной или санузле – не менее 140 Вт/м2 из-за высоких показателей влажности.

Что касается электрического пола, в этом случае минимальная мощность должна быть равна 120 Вт/м2.

Электрический теплый пол под плитку

Таблица. Мощность системы подогрева пола в случае использования ее как дополнительного источника тепла.

Помещение	Мощность, Вт/м кв.
Балкон и лоджия	180
Ванная, санузел	140-150
Жилые комнаты и кухня, расположенные на 2 и выше этажах	120-130
Жилые комнаты и кухня, расположенные на 1 этаже	140-150

Расчеты труб для водяного теплого пола (длина, диаметр, шаг и способы укладки и трубы)

Ограниченная длина низконапорного отопительного контура связана эффектом «замкнутой петли», при котором потеря давления превышает 20 кПа (0,2 бара). Увеличение мощности насоса, в данном случае не выход — сопротивление будет возрастать пропорционально увеличению давления.

Теплые водяные полы лучше обустраивать в помещениях, где проживают постоянно, а не пользуются время от времени

Расчетная длина труб для теплого пола определяется по формуле:

L = (S/a×1,1) + 2c, (м), где

L — длина контура, м;

S — площадь, контура, м²;

a — шаг укладки, м;

1,1 — увеличение размера шага на изгиб (запас);

2c — длина подводящих труб от коллектора до контура, м.

Схема обустройства теплого водяного пола в бетонной стяжке

Обогревательный контур прокладывают, отступив 0,3 м от стен. Учитывают открытую площадь пола, которая передает равномерный поток излучения. Специалисты не рекомендуют монтировать отопительный контур в местах расстановки мебели. Длительная статическая нагрузка может стать причиной деформации труб.

При большой площади помещения отопительный контур разбивают на сектора. Основные правила зонирования — соотношение длин сторон 1/2, обогрев площади одного сектора не более 30 м² и соблюдение одинаковых длины и диаметра для цепей одного коллектора.

Температура теплоносителя в контуре теплого пола зависит от тепловой нагрузки, шага укладки, диаметра труб, толщины стяжки и материала напольного покрытия

Таблица 2. Соотношение длин и диаметров труб контура:

Диаметр, мм	Материал трубы	Рекомендованная длина контура, м
16	металлопластик	80 ÷ 100
18	сшитый полиэтилен	80 ÷ 120
20	металлопластик	120 ÷ 150

Диаметр и шаг трубной раскладки зависит от тепловой нагрузки, назначения, размера и геометрии комнаты. Зона распространения тепла пропорциональна радиусу трубы. Труба обогревает участок пола в каждую сторону от центра трубы. Сбалансированный шаг труб: Dy 16 мм — 0,16 м; 20 мм — 0,2 м; 26 мм — 0,26 м; 32 мм — 0,32 м.

Конструкция металлопластиковых труб для теплого водяного пола

В паспортных данных изделий указывают максимальную пропускную способность труб, на основании которой вычисляют линейное изменение давления. Оптимальное значение скорости теплоносителя в трубах водяного отопления 0,15 ÷ 1 м/с.

Таблица 3. Зависимость шага от площади и нагрузки сектора:

Диаметр, мм	Расстояние по осям (шаг труб), м	Оптимальная нагрузка, Вт/м²	Общая (или разбитая на участки) полезная площадь помещения, м²
16	0,15	80 ÷ 180	12
20	0,20	50 ÷ 80	16
26	0,25	20
32	0,30	меньше 50	24

Варианты укладки труб: простые, угловые или двойные петли (змейки), спирали (улитки). Для узких коридоров и помещений неправильной формы используют укладку змейкой. Большие площади разбивают на сектора. Допускается комбинированная укладка: в краевой зоне труба выкладывается змейкой, в основной части — улиткой.

Варианты укладки труб водяного теплого пола

По периметру, ближе к наружной стене и возле оконных проемов, проходит подача контура. Шаг укладки в краевых зонах может быть меньше расстояний между трубами в центральной части комнаты. Подключение усилений краевой зоны необходимо для повышения мощности теплового потока.

В расчетах труб для водяного теплого пола используют диаметры 16, 20, 26, 32 мм.

Укладка труб водяного теплого пола по спиральной схеме снижает гидравлическое сопротивление

Для систем теплых водяных полов применяют гофрированный, нержавеющий стальной, медный, металлопластиковый, сшитый полиэтиленовый трубопровод. Гофрировать трубу для теплых полов стали относительно недавно для того, чтобы облегчить монтаж конструкции и сократить расход на поворотные увеличения длины.

Полипропиленовый трубопровод обладает большим радиусом изгиба, поэтому в системах теплых полов применяется редко.

Гофрированная труба из нержавеющей стали для обустройства водяного теплого пола

Расчет мощности водяного пола

Все приведенные значения влияют на мощность теплого пола на метр, также необходимы и другие теплотехнические расчеты. К примеру, чтобы рассчитать мощность петли контура и снижение давления в них, скорость движения воды нужно знать точные значения.

Поэтому чаще всего мощность теплого пола под плитку или другое покрытие считается равным наибольшему значению тепловых потерь и рассчитывается следующим образом:

S, м2 – общая площадь;

Dt, °С – разность между температурами подачи и обратки;

B, Fd, Fp, Fi, Fm – значения тепловых свойств материалов, которые используются в системе отопления. Их значения приводятся в специальных справочниках.

Приведем пример:

• оптимальная температура – 23°С;
• площадь помещения – 30 м2;
• размер помещения – 6 м х 5 м.

От внутренних стен комнаты следует отступить 300 мм (это место под установку мебели), а затем рассчитывается эффективная площадь комнаты:

30 – (5+6) х 0,3 = 26,7 м2. По результатам таких вычислений выбирают насос для теплого пола, который должен соответствовать необходимой мощности.

Следующая величина, которую необходимо рассчитать – это теплопотери помещения. Должно быть получено точное значение входящее в пределы 40 – 250 Вт/м2.

Приведем пример:

Общие потери тепла – 2002,5 Вт;

Потери тепла на 1 м2 – 75 Вт.

Последнее значение получено путем деления общих теплопотерь на активную площадь помещения.

Гидравлическое выравнивание водяного теплого пола

У нас есть система водяного отопления, в которую входят водяные теплые полы, устроенные на основе насосно-смесительного узла и обычного коллектора с расходомерами или без. Это надежная, безопасная, комфортная и хорошо управляемая система теплых полов. Для того, чтобы она стала таковой на деле, а не только на рекламных проспектах, ее нужно настроить.

Для водяного пола в частном доме лучше использовать коллекторы с расходомерами, в этом случае управлять системой будет гораздо проще

Если вы читаете эту статью, но у вас подобный теплый пол в квартире или доме с центральным отоплением, то обратите внимание на максимальное рабочее давление коллектора, который вы выбрали, обычно у коллекторов с расходомерами оно 6 бар. Для центральной системы этого может оказаться недостаточно

Если у вас на коллекторе стоят сервоприводы, которые управляются автоматикой, то они и будут по необходимости регулировать расход теплоносителя. Тем не менее потребуется сделать предварительную настройку расхода в контурах. Если же у вас коллектор без приводов (в подавляющем большинстве случаев), то такая настройка является просто необходимой.

Расход теплоносителя через контур можно рассчитать по формуле:

Далее, для того, чтобы получить необходимый расчетный расход теплоносителя через контур, необходимо удельный расход G_уд ((л/ч)/м 2 ) умножить на площадь пола S (м 2 ), которую обслуживает данный контур.

Итак, максимально простой способ произвести гидравлическое выравнивание теплого пола – это:

1. рассчитать расход воды через каждый контур, умножив площадь пола, по которой этот контур проходит, на 8,6; таким образом, получим расход в л/ч;
2. включить насос теплого пола, выставить на нем первую скорость (для среднего частного дома);
3. выставить термоголовку или ручку смесительного клапана в положение примерно 30 o C;
4. убедиться, что вода свободно циркулирует по веткам и воздух выгнан;
5. отрегулировать конура таким образом, чтобы на каждом расходомере добиться значений расхода, полученных в п.1;

Указанные действия обеспечат так называемую “преднастройку”. Если все правильно рассчитано, то ее будет вполне достаточно. Но фактически в процессе эксплуатации внутрипольного отопления может понадобиться подрегулировать, основываясь на ощущениях комфорта. При настройке необходимо понимать, что контуры гидравлически взаимозависимы, “прикручивание” одного может повысить расход через другой. Также нужно быть готовым к тому, насос котла и насос теплого пола будут влиять друг на друга. Это не страшно, но, когда включается насос котла, производить настройку теплого пола невозможно, нужно подождать, пока он остановится.

Тонкости, о которых нужно знать

Типовая схема, по которой производят расчет мощности, дает объективный результат только в том случае, если помещение теплоизолировано должным образом. Под теплоизоляцией понимают не только укладку рулонных материалов под теплые полы, но и установку двойных стеклопакетов на окнах.

Поэтому перед установкой системы необходимо теплоизолировать помещение. Это предотвратит нежелательные теплопотери. Особенно тщательно следует выполнять теплоизоляцию помещений, которые располагаются на грунте или имеют под собой подвал.

Выбирать теплоизоляцию нужно исходя из выбранной инженерной системы. Под инфракрасные полы можно устанавливать исключительно фольгированную теплоизоляцию. В противном случае часть тепла будет уходить на обогрев чернового основания или соседского потолка.

Еще один очень важный момент, на который стоит обратить внимание – шаг укладки нагревательного элемента. Если перед вами инфракрасные полы или нагревательные маты, то этот пункт можно пропустить. Они представляют собой рулонный материал, основой которого является специальная сетка или пленка

На этой основе закреплен нагревательный элемент

Они представляют собой рулонный материал, основой которого является специальная сетка или пленка. На этой основе закреплен нагревательный элемент.

Если же вы остановили свой выбор на более дешевых кабельных системах, то кабель придется укладывать вручную. При этом шаг укладки придется определить самостоятельно. Можно не заморачиваться и сделать все на глаз. Но в таком случае система может работать неэффективно. А переделать все будет достаточно тяжело и затратно.

Рассмотрим, как определить шаг укладки греющего кабеля на вышеописанном примере. Мощность электрического теплого пола должна составлять 2700 Вт. Длина кабеля в таком случае должна быть порядка 130 метров. Чтобы вычислить шаг укладки необходимо полезную площадь помещения умножить на 100, и полученное число разделить на длину греющего кабеля. Получаем: 15*100/130=11.5 см. это и есть шаг укладки.

Чтобы упростить монтажные работы можно приобрести специальную сетку, на которую предварительно можно закрепить греющий кабель. Если кабель в процессе монтажа не фиксировать, то он будет смещаться. В результате шаг укладки между витками будет изменяться. Как результат, неравномерный подогрев основания.

Расчет мощности для инженерной системы сделать достаточно просто

Важно правильно выполнить теплоизоляцию помещения, выбрать утеплитель для основания, который совместим с инженерной системой и грамотно подойти к вопросу расстановки тяжеловесной мебели, под которую греющий кабель располагать нельзя

Теплый или комфортный пол

Сразу стоит разобраться в терминологии и в назначении подогрева пола. Могут быть две ситуации:

• Отопление у вас сделано другого типа, а подогревать пол надо только, чтобы ногам было приятно и тепло. Так называют комфортный пол. Он может включаться самостоятельно. Летом в непогожие дни или ранней осенью, поздней весной. Но глобальное отопление решено иными средствами.

  Подогрев пола может быть основным источником тепла, а может быть только для комфорта

• Подогрев пола — основной вид отопления. Именно он дает основное тепло. Возможно, есть другие источники тепла, но они больше как резерв — на случай слишком холодных дней. Такой тип называют теплый пол.

Это разделение неофициальное, но так будет проще понять, какой именно подход вам выбрать при расчете и проектировании. А подходы разные, так как требования отличаются.

Это интересно: Как выбрать теплый пол электрический и какой лучше для дома

Нужен ли насос на теплый водяной пол

Насос обеспечивает циркуляцию воды в контуре, благодаря чему поверхность равномерно прогревается и защищает дом от теплопотерь, что особенно важно для регионов с экстремально морозными зимами. Установка такого прибора обязательна, но не во всех случаях

Считается, что если площадь пола небольшая (до 40-50 м2), монтировать такой прибор не нужно.

Во всех остальных вариантах монтаж насоса нужен, причем не только по причине комфорта, но и в силу некоторых технических особенностей:

1. Зачастую для обогрева используют трубы с малым сечением, поэтому в них возникают большие теплопотери. Из-за этого сам котел будет перегреваться, понадобится большее количество твердого топлива.
2. Отдельные виды покрытия пола не переносят высоких температур – например, ламинат, дуб деформируется. Поэтому они нуждаются в равномерном распределении тепла, что и обеспечивает водяной насос. В расчете таких схем обязательно учитывают смесительный узел, позволяющий поддерживать нужный режим.
3. Стены дома выполняют из одного материала, который обладает одинаковым значением теплоемкости. Однако полы чаще всего изготавливают из разных материалов. Например, в ванной комнате присутствует керамическое покрытие, а в других помещениях полы могут быть наливными. Поскольку теплоемкости отличаются, появляется необходимость в равномерном распределении тепла.

Внимание! Чаще всего не стоит рассчитывать на то, чтобы контур пола и группа нагревателей работали от одного и того же котла. Параметры этих систем ощутимо отличаются