Водяной теплый пол своими руками

Расчет теплопотерь дома

От этого будет зависеть, сколько тепла потребуется помещению для поддержания в нём комфортной температуры и какой мощности должен быть пол, а также котёл с насосом.

Теплопотери

Расчёт очень сложный, так как на теплопотери влияют следующие причины:

• время года и температура на улице;
• вид помещения;
• количество и размер окон;
• напольное покрытие;
• качество утепления ограждающих конструкций: стен, пола, потолка;
• отапливаемое или холодное помещение находится снизу или сверху;
• наличие других источников тепла, например, оргтехники или осветительных приборов.

Для удобства расчёта можно взять усреднённые величины. В хорошо утеплённых домах со стеклопакетами этот показатель составляет примерно 40 Вт/м2, сравнительно тёплые постройки с небольшой теплоизоляцией теряют 70-80 Вт/м2, в старых домах количество теплопотерь увеличивается до 100 Вт/м2 и выше, а новые коттеджи с неутеплёнными стенами и панорамными окнами могут терять до 300 Вт/м2.

Примерно прикинув, на какую цифру ориентироваться, можно приступать к вычислениям, как же восполнить такие потери тепла.

 Перед расчетом водяного теплого пола, нужно сначала рассчитать теплопотери дома. Теплопотери — это количество тепла, которое помещение теряет за единицу времени. Для снижения теплопотерь используются отопительные приборы, к примеру радиаторные обогреватели, отопительные трубы, а также теплый пол. Помимо этого, сократить теплопотери возможно при установке стеклопакетов и изоляции стен различными материалами, которые способны сохранить тепло внутри помещения.

Расчет теплопотерь — это важный параметр при проектировке жилого помещения. При этом необходимо учитывать:

• площадь помещения;
• площадь всех окон;
• высоту потолка;
• количество наружных стен;
• температура с наружной стороны помещения;
• тип окон;
• теплоизоляцию стен;
• тип помещения, находящегося выше.

В основном теплопотери зависят от разницы в температурах вне помещения и внутри него, а также в степени теплоизоляции окон, стен, перегородок. Для более точного расчета теплопотерь можно воспользоваться одним из множества онлайн-калькуляторов. Они довольно просты и понятны в использовании, достаточно ввести необходимые значения и расчет будет произведен автоматически. В таких калькуляторах возможно рассчитать теплопотери через окна, потолки, стены, пол. Это позволит получить детальную информацию, на основе которой следует рассчитывать мощность отопительного оборудования.

Принято считать, что теплый пол справится, если теплопотери не превышают 100 Вт на метр площади. Если данный показатель превышен, придется прибегать к установке дополнительного прибора отопления.

Системы электрического пола

Существует несколько вариантов устройства теплого пола. Принцип действия любого из них прост: под финишное напольное покрытие помещают электрические провода (маты), ИК-пленку или трубы для водяного пола, которые выступают в качестве отопительных приборов.

Практически для всех помещений подходят пленочные и электрические системы, в основном для частных домов – водяные. Остановимся подробнее на последнем виде.

Водяные системы можно разделить на две категории – бетонные и легкие. Бетонные еще называют «мокрыми», так одним из этапов процесса приготовления многослойного «пирога» является заливка трубопровода раствором.

Это необходимо, что над трубами, диаметр которых 16-18 мм, находилось не менее 3 см бетона.

Один из вариантов монтажа водяного теплого пола, выполненного по стандартной схеме: на основание кладут слои гидро- и теплоизоляции, сверху на металлической сетке фиксируют трубы, которые заливают бетонным раствором

К легким системам относятся полистирольная и деревянная. В первом случае трубы монтируют в пазы пенополистирола с последующей заливкой цементным раствором, во втором – в конструкцию из деревянных досок.

Легкие системы имеют меньшую толщину (от 18 мм), соответственно, и вес. Их можно устанавливать в местах, где нет возможности сделать толстую бетонную стяжку.

Конструкция мокрого теплого пола с указанием всех слоев, возможных видов материала и размеров. Финишным покрытием может быть керамогранит или керамическая плитка, а также линолеум, ламинат или ковролин со специальной маркировкой

Рассмотрим этапы устройства теплого водяного пола «мокрого» вида – он считается наиболее популярным. Моменты, вызывающие вопросы и затруднения, лучше обсудить с профессиональными строителями.

Самостоятельно конструировать систему водяного пола рекомендуем тем, кто уже имеет навыки работы с отопительными приборами и знает основы строительного мастерства.

Не рекомендуем проектировать теплые водяные полы в городских квартирах с централизованным отоплением. Во-первых, оборудование такого плана очень сложно согласовать (чаще – невозможно на законодательном уровне), во-вторых, всегда существует риск возникновения аварии и подтопления соседей.

После подготовки основания к устройству системы обогрева производится укладка труб согласно заранее выбранной схеме и подключение уложенных контуров к коллекторному узлу.

Производители комплектующих для теплого пола (ТП) не всегда уточняют, есть ли ограничения для установки водяных систем, однако они существуют. В некоторых случаях монтировать обогревательные конструкции запрещено.

Где не принято устанавливать водяные полы:

• В многоквартирных зданиях. Централизованное отопление распределено между квартирами. Дополнительное подключение в одной из них приведет к обогревательному и гидравлическому дисбалансу.
• В общественных местах. Подогрев пола считается неэффективным, так как велики теплопотери, и экономичные по сути системы становятся дорогостоящими в процессе эксплуатации.
• В жилых помещениях с недостаточной теплоизоляцией в качестве главного источника тепла. Одно из условий установки теплых полов в северных районах – снижение теплопотерь за счет утепления стен и пола, а также установка радиаторов по периметру помещений, под окнами.

Наиболее эффективной системой отопления признана комбинация традиционного радиаторного обогрева с теплым полом, причем батареи отопления остаются основными источниками тепла.

Теплые полы, оборудованные с соблюдением норм и технологических нюансов, безопасны, гигиеничны и не влияют на эстетику помещений.

А за функциональность и удобство эксплуатации отвечает выбранная схема подключения, на описании которой остановимся подробнее.

Общеизвестный факт из основ физики: теплый воздух в помещении стремится подняться к верху, в то же время внизу он остается холодным. Такие перепады негативно сказываются на самочувствии человека. Можно получить простудное заболевание, возникает чувство дискомфорта. Здоровым тело будет только тогда, когда ноги будут в тепле.

Монтаж электрического теплого пола способствует равномерному распределению тепла, правильному теплообмену и созданию необходимого микроклимата в помещении. Технология создания несложная, хорошо отработанная компаниями, специализирующими на услуге по монтажу теплых полов. Она применяется для любых типов помещений. Такой пол в эксплуатации безопасен и не требует ухода в процессе работы системы.

В настоящее время существуют системы электрического теплого пола кабельные, стержневые, жидкостные и пленочные. Кабельные полы появились в 90-е годы. Специальный экранированный кабель прогревает поверхность пола до установленной температуры. Ее выставляют на термостате, который реагирует на сигналы температурного датчика или специальное внешнее устройство, фиксирующее температуру воздуха в помещении. Греющий кабель может монтироваться в специальные маты с определенным шагом, что ускоряет процесс монтажа теплых полов.

Теплый электрический пол стержневого типа – это угольные нагревательные элементы. Они соединены проводниками и представляют собой сетку. Каждый угольный элемент – отдельно функционирующее устройство. Это очень важно – при выходе одного из них из строя остальные будут работать.

Электрическая жидкостная система представляет собой полиэтиленовые трубы определенного диаметра, заполненные теплопроводящей жидкостью, внутри которых имеется греющий сердечник. Трубы на своих концах имеют присоединительную муфту с одной стороны и устройство демпферное с другой. Последнее компенсирует расширение незамерзающей жидкости. Подключается такая система к питающей сети с помощью специального регулятора.

Пленка полимерная представляет собой изделие с нанесенными на него нагревательными элементами, испускающее тепло в длинноволновом диапазоне. Толщина пленки – не более 3 мм, ширина – 0,5÷1 м; она имеет, в зависимости от технологии производства, различную теплоотдачу.

Правильно подобранный материал для теплоизоляции не только делает комфортным пребывание в помещении, но и снижает потребление электрической энергии. От него зависит технология выполнения электрического теплого пола.

Все работы по обустройству электрического теплого пола сводятся к проведению следующих операций:

• подготовка основания;
• монтаж теплоизоляции;
• монтаж нагревательного кабеля/матов/пленки;
• выполнение стяжки;
• монтаж финишного покрытия пола.

На этапе подготовки основания необходимо демонтировать старую стяжку, максимально выровнять поверхность (перепады не должны превышать 10 мм) и очистить от грязи и пыли. При необходимости поверхность основания необходимо гидроизолировать.

Прежде чем приступить к укладке теплоизоляции для электрического теплого пола, необходимо определиться с ее толщиной. Опытным путем установлено, что над неотапливаемыми помещениями она должна составлять 50÷100 мм, а для межэтажных перекрытий – 20÷30 мм. Швы и стыки теплоизоляции необходимо проклеивать специальным скотчем (фольгированным), между стеной и стяжкой – лентой демпферной. При укладке нескольких тепловых контуров с разными температурами для их разделения применяется Т-образный профиль демпферный.

Монтаж электрических нагревательных элементов должен выполняться с учетом особенностей прокладываемой системы (кабели одно,- или двухжильные, маты, УФ-пленки).

Стяжку пола лучше выполнять песчано-цементным раствором с добавлением специальных пластификаторов, которые предотвратят растрескивание. Толщина ее должна быть не менее 3 см. После высыхания приступают к укладке финишного покрытия пола. Им может быть плитка, паркет, линолеум или др. вид. Они укладываются с учетом рекомендаций производителя.

Начиная чертить схему примерного размещения труб, стоит задуматься: а нужно ли греть пол там, где стоит мебель? Если перестановка в ближайшие годы не планируется, то смысла в этом нет. Те же, кто любит постоянно что-то менять и переставлять, могут расположить трубы по всей комнате. Водяной пол это позволяет.

Итак, для схемы потребуется бумага-миллиметровка, линейка с карандашом и точные замеры комнаты. Очертив на листе контур помещения с учётом масштаба и мебели, нужно примерно наметить места расположения труб. Когда схема будет готова, по ней удастся узнать длину всего трубопровода. К этому значению нужно прибавить ещё два метра на стояк и возможные погрешности. Зная диаметр трубы и её длину, можно посчитать и объём воды, необходимой для заполнения контура. Эта информация понадобится при выборе котла и насоса.

Детальный расчет водяного теплого пола

При составлении расчетов, обратите внимание, что максимально оптимальной температурой поверхности пола будет являться значение в 28 градусов. В случае превышения данного значения может появиться дискомфорт. В тех местах, где пол граничит с окнами или дверьми и наружными стенами, температура может быть выше до 35°С, а в ванных комнатах до 33°С.

Обращайте внимание так же на покрытие, которое собираетесь использовать, так как у каждого покрытия есть свое сопротивление теплопередачи. Рекомендованное значение не должно превышать 0,15 М2К/Вт

При расчете водяного теплого пола обращайте внимание, что максимальная температура теплоносителя не должна превышать значение в 55 градусов. Оптимальные потери на контуре составляют обычно 10 градусов. То есть если подача у вас составляет 50 градусов, то обратка будет в районе 40 градусов

q=Q/F, где:
Q – суммарное значение теплопотерь в помещении, (Вт);
F - площадь пола, (м2);
q - плотность потока тепла, (Вт/м2).

G – количество расходуемой воды, (л/час);
tz – входная температура, (°С);
tp – выходная температура, (°С);
b - шаг раскладывания трубы, (м);
F - площадь пола, (м2).

Пример расчета теплого пола

Предположим, необходимо сделать тёплый пол в комнате размером 5х6 м, общей площадью 30 м2. Часть пола заставлена мебелью и техникой. Считается, что обогреваемая площадь для эффективной работы системы не может быть меньше 70%, так что примем за активную площадь это значение. Оно составит 21 м2.

Дом имеет небольшие теплопотери, среднее значение которых 80 Вт/ м2, следовательно, удельные теплопотери комнаты составят 21х80=1680 Вт/ м2. Желаемая температура в комнате – 20 C°. Планируется использовать трубы диаметром 20 мм, на которые будет уложена стяжка толщиной 7 см и плитка. Если стяжка толще, то нужно знать, что каждый её сантиметр уменьшает плотность теплового потока на 5-8%.

На графике показана зависимость между температурой теплоносителя, плотностью теплопотока, шагом и диаметром труб.

На графике показана зависимость между температурой теплоносителя, плотностью теплопотока, шагом и диаметром труб

Как следует из данных графика, труба 20 мм ,чтобы компенсировать теплопотери 80 Вт/ м2, требует при шаге 10 см температуры воды 31,5 C°, с шагом в 15 см она становится уже 33,5 C°, а шагу 20 см нужна вода 36,5 C°. Стяжка и покрытие приведут к тому, что температура на поверхности пола будет на 6-7 градусов ниже, чем вода в трубах, а эти значения укладываются в норму для жилого помещения.

Предположим, было принято решение укладывать трубы с шагом в 15 см. При этом на 1 м2 требуется 6,7 м.п. трубы, следовательно, площади в 21 м2 нужно 140,7 метра труб. Так как для трубы с диаметром 20 мм максимальная длина контура ограничена и составляет 120 м, придётся делать два контура длиной 71 м, чтобы образовался ещё и запас для подводки к коллектору и погрешностей.

Помимо труб и коллектора для этой комнаты нужно будет вычислить:

• цену гидроизоляции под стяжку. Её должно быть столько, чтобы она покрыла всю комнату с нахлёстом на стыках и запасом на стены;
• стоимость утеплителя. Это может быть пеноплекс, полистирол или специальные маты для водяного пола. К счастью, их количество вычислить легко: на упаковке обычно указывается, какую площадь можно покрыть её содержимым.
• стоимость демпферной ленты, длина которой буде равна периметру комнаты;
• цену армирующей сетки на всю площадь пола;
• стоимость материалов для стяжки. Это может быть как готовая смесь, так и песок и цемент отдельно. Иногда к ним добавляют пластификатор;
• стоимость фитингов и крепежа для труб.

Как правило, одной комнатой при установке водяного тёплого пола не ограничиваются, так что придётся выполнить такие расчёты для всех комнат, и уже исходя из этих данных подбирать газовый котёл и насос.

Любые самостоятельные расчёты носят приблизительный характер, если, конечно, организатор ремонта не обладает глубокими познаниями в физике. Но даже несмотря на это лучше выполнить эти вычисления. Во-первых, это даст хотя бы поверхностное представление о грядущих расходах. Они будут довольно ощутимыми, так что желательно заранее определиться, по карману ли в данный момент такой ремонт. Во-вторых, расчёты позволят лучше понять суть предстоящих работ, что поможет на чём-то сэкономить и проконтролировать нерадивых рабочих.

Путем расчета теплопотерь мы выяснили, что в конкретном помещении они составляют 1200 Вт. Так же нам известно, что мы хотим температуру в помещении 20 градусов. Полезная площадь теплого пола при этом составляет 20 квадратов. На полу будет лежать паркет. Термическое сопротивление паркета составляет 0.1 м2К/Вт.

Для начала давайте определим плотность теплового потока на один квадрат площади.

Q=1200/20= 60 Вт/м2

По расчетной таблице видно, что желаемую температуру в 20 градусов мы можем получить с шагом укладки 25 см. При этом температура поверхности пола составит 25,3 градуса.

Больше таблиц вы можете найти, как вариант, в книге «Металлополимерные трубы и фитинги» от компании Эгопласт.

Длину трубы определить не составит труда

L=20/0,25=80 метров

Находим расход воды по формуле G=3,6*Q/4,187*(tz-tp ). Температура по таблице у нас равна 50/40.

G=3,6*1200/4,187*(50-40)=103,2 кг/ч=0.0287 л/с=0,0000287 м3/с

Эти данные помогут при выставлении значений на расходомерах распределительного коллектора.

Для наших условий нужно разложить 80 метров трубы с шагом 25 см. Это идеальная длина контура. Если значение будет превышать 90-100 метров, желательно разделить помещение на два контура.

Требования к теплоизоляции

Для чего нужна теплоизоляция (ее также называют утеплителем) при обустройстве теплых электрических полов? В процессе эксплуатации такого пола возникают теплопотери, которые связаны с нагревом кабеля/мата/пленки и пола. Избежать ухода тепла поможет укладка специального материала, который называется теплоизоляционным. Он будет основой, на которую монтируются составляющие теплого пола.

В торговой сети материалы с теплоизоляционными свойствами представлены в большом ассортименте, купить их не составляет труда. Изготавливаются они из разных составляющих в виде рулонов, панелей, пленки и мембран. Не все материалы подходят для создания электрического теплого пола. Требования к материалу теплоизоляции для электрических теплых полов следующие:

• должен иметь низкий коэффициент теплопроводности;
• иметь устойчивость к повышенным температурам;
• легко укладываться и не деформироваться в процессе работы;
• должен выравнивать небольшие неровности основания;
• должен выдерживать большие нагрузки;
• обладать звукоизоляционными свойствами;
• выдерживать действие агрессивных сред;
• иметь высокую степень прочности;
• не поглощать влагу;
• быть электробезопасным;
• изготавливаться из экологически чистых материалов (не должен выделять токсические вещества в окружающее пространство);
• иметь длительный срок эксплуатации.

Теплоизолирующие материалы для обустройства электрического теплого пола изготавливаются из натурального и синтетического сырья. Из большого ассортимента можно выделить ниже представленные теплоизоляционные материалы.

Натуральная теплоизоляция выполняется по особой технологии из коры пробкового дуба поэтому получила название пробковой. Поставляется такой утеплитель в торговую сеть в виде рулонов длиной 10 м и шириной 1 м. Толщина колеблется от 1 до 10 мм. При монтаже нет необходимости ее приклеивать, она легко укладывается, обладает отличными звуко,- и теплоизоляционными свойствами, может иметь прорезиненное основание, что исключает выполнение дополнительной гидроизоляции.

К современным теплоизоляционным материалам искусственного происхождения для электрического пола относят следующие изделия:

• «Пенотерм». Изготавливается из полипропилена пористого, имеет ячеистую структуру, без разметки и с ней. Последняя облегчает процесс укладки. В качестве теплоотражающего слоя служит фольга, изготовленная из алюминия. В зависимости от качества монтажа может повысить тепловую эффективность до 70%. Поставляется утеплитель в торговую сеть шириной 1200 мм и длиной 10 и 30 м, различной толщины.

• «Пенофол». Изготавливается из вспененного полиэтилена. Имеет фольгированный слой толщиной 100 мк. Выпускается четырех типов, отличающихся поверхностями. У «Пенофола» типа А фольгированная поверхность находится с одной стороны, у типа В – с двух сторон, у типа С – одна сторона фольгирована, а другая – имеет клеевой слой, у типа АLР – тоже имеется фольгированная сторона, а на другой – расположена пленка из полиэтилена. Рулоны имеют толщину 3÷10 мм и длину 10÷30.

• «Фольгоизолон». Изготавливается из полиэтилена вспененного и имеет в своей конструкции пузырьки воздуха, а также фольгированный слой. Выпускается в двух модификациях:из сшитого (ППЭ) и несшитого (НПЭ) пенополиэтилена, отличающихся сроком эксплуатации. У изделий из сшитого полиэтилена он намного выше. Благодаря материалу с высокими техническими характеристиками, хорошо удерживает тепло. Поставляется с разметкой под теплый пол и без нее в листах, свернутых в рулоны, различной толщины и длины. Является идеальным теплоизолирующим материалом при обустройстве теплых полов на балконах, лоджиях и других холодных помещениях.

Дополнительным утеплителем может служить полиэтиленовая ламинированная пленка с разметкой под теплый пол. Используют изделия толщиной от 3 или 5 мм, шириной 1 м и длиной от 10 до 30 м.

Программа расчета теплого водяного пола

Существуют два метода, чтобы рассчитать водяной теплый пол, это:
1. наглядный способ;
2. и онлайн калькулятор.

При первом способе для вычисления используется миллиметровая бумага, карандаш и ластик.

На бумаге рисуется площадь помещения, со всеми предварительными данными и при помощи формул производится расчет. Такой метод более точный, но он отнимает много свободного времени и требует особых навыков. Поэтому, для более быстрого подсчета теплых полов, применяется программа для расчета теплого пола – онлайн калькулятор.

С помощью такой программы можно с легкостью, всего за несколько секунд получить всю интересующую информацию, базисные характеристики и итог подсчета теплого пола.

Суть этого способа, заключается в том, что все данные вносят в калькулятор онлайн, с необходимыми размерами и выборами, которые в нем уже установлены. Затем при нажатии на итог, вычислительная техника выдает результаты.

Для расчета количества труб можно воспользоваться и различными компьютерными программами, которые облегчают определение длины материалов. Например, калькулятор длины трубы теплого пола VALTEC (программа предоставляется бесплатно, ее можно найти по ссылке).

По заданным параметрам производится проектирование, то есть программа отразит введенную информацию схематически:
1. произвести расчет количества материалов для пола. Программа автоматически рассчитает метраж трубы для теплого пола и иные параметры, которые требуется учесть при обустройстве дополнительного источника отопления;
2. с помощью программы можно также рассчитать;
3. параметры гидравлического сопротивления;
4. необходимую мощность отопительного котла и иного оборудования, требующегося для обустройства пола: расширительного бака, насоса, подающего воду в систему и так далее.

Правильный расчет является залогом установки оптимальной конструкции пола. Желательно, чтобы расчет проводили квалифицированные специалисты, которые, определив все условия, смогут вычислить оптимальные параметры. Если укладка пола производится самостоятельно, то для расчета рекомендуется пользоваться компьютерными программами.

Когда будут готовы все итоги и можно будет приступить к установке водяного теплого пола, следует ознакомиться с несколькими нюансами.