Проект теплого пола: выбор и рассчет количества материалов, схемы укладки

Современные частные дома чаще всего строятся с учетом того, что в них еще на стадии проектирования предусматривается устройство теплого пола в качестве основного или дополнительного источника отопления. В любом случае, преимущество домов с теплым полом очевидно – они более комфортные и теплые. Важно понимать, что система теплого пола должна предварительно быть просчитана – особенно это касается водяной системы. Проект теплого пола позволяет предусмотреть мощность системы, грамотно расположить все составляющие, рассчитать количество материала. Учесть при разработке проекта потребуется множество нюансов: площадь помещения и расчетные теплопотери в нем, вид труб, материал финишного покрытия и способ монтажа самой системы, а также многое другое, без чего невозможен качественный монтаж.

Правильно разработанный проект теплого пола гарантирует долговечность и качественную работу отопительной системы

С чего начать

Среди всего многообразия технологий устройства теплого пола (электрического, инфракрасного и других), особой популярностью пользуется водяная система. Она долговечная и надежная, но без предварительного правильного расчета есть вероятность увеличения затрат при осуществлении монтажа и снижение эксплуатационных свойств системы.

Водяной теплый пол

Проект водяной системы отопления может быть разработан в качестве одного из пунктов проектной документации на дом. Также его можно отдельно заказать или выполнить самостоятельно. Некоторые фирмы, специализирующиеся на монтаже водяного теплого пола самостоятельно выполняют предварительный проект системы.

Проект потребуется даже при самостоятельном устройстве водяного теплого пола. Это позволит приобрести материал и фасонные элементы в нужном количестве, а сам монтаж выполнить в короткие сроки, не отвлекаясь на расчеты и переделки.

Схема раскладки и подключения в частном доме

Для составления проекта потребуется наличие и учет следующих данных:

Поэтажный план здания.
Материал наружных стен и окон с дверями.
Желаемую температуру внутри помещения.
Информация о том, где расположены стояки и отводы внутри строения.
План расстановки мебели.

Зная перечисленные нюансы помещения, сначала выполняют тепловой расчет, а затем приступают составлению схемы монтажа.

Сейчас на строительном рынке существует несколько разновидностей «теплых полов». Они отличаются видом теплоносителя и эффективностью работы. Как выбрать теплый пол? Расскажем в нашей статье.

Документация

Перед тем, как приступать к монтажу системы, необходимо иметь в наличии план отопительной системы и перечень необходимых материалов и оборудования.

План теплого пола

В структуру плана входят следующие данные:

О расположении приборов отопления.
Схему, на которой указано расположение труб, расстояние между ними, их диаметр и длина каждого прямого участка.
Сведения о необходимой мощности каждого радиатора и местах их размещения.
Тепловой расчет системы водяного теплого пола.

Вывод:

Самостоятельно рассчитать и смонтировать систему теплого водяного пола — задача решаемая. Рекомендуется начинать работы в самом начале весны, чтобы успеть за теплый период провести все работы, провести испытания системы и исправить возможные ошибки. Кроме того, так проще выполнять бетонную стяжку пола.

Для облегчения работ рекомендуется приобрести профильные маты. На них гораздо легче монтировать трубы отопления пола, а армирующая сетка в таком случае не понадобится — трубы надежно зафиксированы в мате.

Главное условие успешной работы — подбор качественных материалов.

Материалы

В процессе проектирования системы водяного теплого пола составляют перечень материалов. Условно их можно разделить на комплектующие самой системы и сырье для создания стяжки.

Основные элементы в системе отопления с дополнительным источником тепла в виде теплого пола

Комплектующими теплого водяного пола являются:

Тепловой котел, который нагревает теплоноситель при отсутствии центральной системы отопления.
Встроенный в котел или отдельно расположенный насос для нагнетания воды в систему.
Трубы для движения теплоносителя.
Для распределения воды по трубам устанавливают коллектор.
Коллектор помещают в специальный шкаф, а также потребуется приобретение разветвителей для распределения холодной и горячей, клапанов, фитингов, шаровых. Также потребуется предусмотреть аварийный слив воды и отведение воздуха из труб.

Способы крепления труб

Перечень материалов зависит от способа монтажа системы – мокрого (в стяжку) или сухого (при помощи матов с бобышками, например).

Принцип подключения теплого пола

В первом случае по черновой стяжке выполняют укладку отражающего слоя, армосетки и фиксируют трубы. После этого заливают чистовую стяжку, на которую впоследствии будет укладываться финишное напольное покрытие.

Укладка труб может осуществляться при помощи матов с бобышками и термопластин, эффективно отражающих тепло

Во втором случае трубы фиксируют в заданном положении при помощи специальных матов с бобышками и термопластин с желобом, куда укладывается труба. Этот способ актуален для помещений со старыми или слабыми перекрытиями.

Как выбрать длину трубы

Один контур (петля) может иметь определенную максимальную длину в зависимости от диаметра используемой трубы. При диаметре трубы 16 мм максимальная длина контура составляет от 70 до 90 м, при диаметре 17 мм длина контура варьируется от 90 до 100 м, если диаметр трубы составляет 20 мм, то один контур может иметь длину до 120 м.

Расчет количества трубы с учетом основных критериев

Зависимость длины петли от диаметра связана с тем, что трубы разных диаметров имеют разное гидравлическое сопротивление и тепловую нагрузку. Меньшее гидравлическое сопротивление наблюдается в трубах с большим диаметром.

Расчет в зависимости от шага укладки

Обратите внимание! В небольшом помещении достаточно смонтировать один контур, не выходящий за рамки максимально допустимых значений по длине. Но если помещение большое, то лучше смонтировать два контура, нежели превысить рекомендуемую оптимальную длину трубы.

Также стоит учесть, что по факту при монтаже системы необходимо использовать трубы того диаметра, на которые делался расчет в проекте. Можно сделать расчеты для труб разного диаметра и выбрать подходящий вариант именно на этой стадии, а не позже, выбирая подходящий материал опытным путем.

Расчет длины контуров для различных помещений

При укладке нескольких контуров необходимо чтобы их длина максимально совпадала. Длиной контура является длина всей трубы, то есть начинается она от коллектора. Понятно, что в ходе работ не всегда возможно добиться одинаковой длины контуров, но необходимо стремиться к тому, чтобы разница между длинами не превышала 10 м.

Рекомендации специалистов

На способ укладки контуров одинаковой длины влияет площадь помещения. Там, где она меньше при укладке труб между витками предусматривают меньший шаг. Как вариант, для обогрева небольшого помещения с минимальными теплопотерями (прихожая, санузел) можно использовать обратную трубу соседней петли.

Как выбрать шаг укладки труб

Расстояние между рядом расположенными витками труб (шаг) составляет 15-30 см. В этом диапазоне значения кратны 5, т.е. 15, 20, 25,30. Для больших помещений, типа спортивных залов, шаг может составлять 30 – 45 см. Возле большого окна или наружной стены шаг укладки составляет 10 см. Эти участки называются краевыми зонами.

Укладка труб в краевой зоне (у окна)

На выбор шага укладки труб влияют разные факторы: тепловая нагрузка, назначение помещения, длина контура, материал чистого пола и другие нюансы. В связи с этим:

Для краевых зон оптимальное количество рядов составляет 6, шаг укладки: 10 -15 см.
Для центральных зон: 20 – 30 см.
Для санузлов шаг составляет 10 – 15 см, но стоит быть готовым к тому, что из-за необходимости обходить сантехническое оборудование, шаг может получиться не одинаковым.
Если чистовое покрытие обладает высокими показателями теплопроводности (кафельная или мраморная плитка, керамогранит), то расстояние между витками делают 20 см.

Расчеты основных параметров для контуров разной длины

Обратите внимание! На практике не всегда удается придерживаться указанных рекомендаций. Как утверждают опытные мастера, наиболее оптимальным вариантом является шаг в краевой зоне – 10 см, в центрально – 15 см. Это те значения, при которых система будет работать.

Как выбрать диаметр трубы

Для помещений жилого назначения, площадь которых начинается от 50 м², оптимальным вариантом будет трубы диаметром 16 мм. Высота стяжки от верхней точки тубы составляет 5 см.

Характеристики диаметра труб

Именно этот диаметр позволяет соблюсти условия укладки труб с шагом 15 – 20 см. Это касается даже домов с хорошей теплоизоляцией, где шаг укладки труб не должен превышать 15 см. Для частных домов указанные параметры являются оптимальными по простоте укладки, стоимости материалов и объему теплоносителя.

Эксплуатационные свойства труб для теплого пола

Трубы диаметром 18 мм из-за большего объема приводят к лишним расходам, в том числе и на сопутствующие материалы (фитинги и т.п.).

Преимущества специально разработанных для теплого пола труб очевидны

Соответственно для труб диаметром 20 мм потребуется еще больше энергии для нагрева теплоносителя. К тому же, укладка змейкой с шагом в 15 см не реальна, из-за невозможности согнуть трубу такого диаметра под необходимый радиус. Как следствие шаг укладки будет больше, тепла в помещении будет меньше и это при существенно увеличившихся расходах на теплоноситель. Трубы такого диаметра применяются в помещениях общественного назначения с толстой стяжкой.

Свойства, влияющие на качество укладки

Материал труб

Разный материал труб напрямую влияет на корректную работу системы.

Таблица 1. Разновидности материала

Вид материала	Положительные качества	Недостатки
Медь	1. Материал отлично проводит тепло. 2. Медь обладает высокой устойчивостью к коррозии. 3. Материал обладает долговечным сроком службы 4. Медь обладает уникальной пластичностью, позволяющей изгибать трубы по довольно малому радиусу 5. Для стенок характерна высокая механическая прочность и высокая стойкость к температурным перепадам. 6. Внешнее полимерное покрытие защищает медь от негативных воздействий снаружи.	1. Укладка медных труб требует навыка работы с подобным материалом. 2. Необходимость применения специального оборудования. 3. Высокая стоимость материала.
Нержавеющая сталь (гофрированные трубы)	1. Отличная гибкость. 2. Противостояние к излому. 3. Высокая механическая стойкость. 4. Высокая стойкость к температурным перепадам. 5. Широкий ассортимент соединительных элементов высокого качества, позволяющих производить стыковку труб в длинном контуре.	Высокая стоимость.
Полипропилен	1. Простой монтаж. 2. Низкая стоимость. 3. Подходят для подачи теплоносителя от котла до коллектора.	1. Невысокая пластичность. 2. Небольшая длина. 3. При формировании контура получается много сварных швов, которые являются потенциальными местами протечки. 4. Небольшая теплопроводность. 5. Высокий уровень теплового расширения.
Сшитый полиэтилен	1. Высокая прочность материала 2. Герметичное соединение контуров. 3. Возможность создания контура любой длины.	Большой радиус изгиба.

Какой должен быть диаметр труб от котла до коллектора?

Задача – подключить один, два или более коллекторов тёплого пола.

Практически каждый коллектор тёплого пола имеет для подключения к магистрали резьбу 1 дюйм (25 мм) – не важно, внутренняя она или наружная.

Есть коллекторы с резьбой на дюйм с четвертью, но это для больших промышленных или общественных учреждений, где будет использоваться труба большего диаметра, так что для частного дома такие коллекторы брать НЕ надо.

Не имеет смысла изначально заужать или «уширять» диаметры магистральных труб (т. е. подводящих теплоноситель от котла), а имеет смысл брать того же диаметра, что вход коллектора, т. е. 1 дюйм. Для полипропиленовой трубы это диаметр 32 мм (это наружный, а внутренний как раз 25 мм). Для металлопластиковой трубы это диаметр 26 мм. Для медной – 28 мм. Это – стандартные варианты по использованию труб. Но если есть сомнения по количеству контуров, то можно увеличить диаметр магистральных труб на один размер (40, 32 и 32 мм для полипропиленовой, металлопластиковой и медной труб соответственно; для перехода на 1 дюйм потребуется переходник).

Трубы из сшитого полиэтилена (PEX) имеют одинаковые размеры с металлопластиковыми по толщине стенки и диаметрам.

Что еще потребуется учесть в процессе проектирования теплого пола

В процессе разработки проекта системы теплого пола рекомендуется выполнить схематический рисунок с обозначением укладки труб, основных размеров, расстояний и отступов, расстановки мебели.

Коллекторная группа

Также следует подобрать материал чистового (финишного) покрытия. Для этого можно ознакомиться с нашей статьей. В ней рассмотрим наиболее подходящие финишные покрытия.

На этапе проектирования определяются с типом теплоносителя: в 70% случаев используется вода, так как она является наиболее доступным и дешевым веществом. Единственным недостатком ее является реакция на температурные перепады, в результате которых происходит изменение физических свойств воды.

Пирог пола с трубами в стяжке

В качестве теплоносителя теплого пола часто используют антифриз на основе этиленгликоля или пропилен гликоля со специальными присадками, которые снижают химическую и физическую активность жидкостей. В любом случае тип теплоносителя необходимо учесть именно на стадии проектирования, так как его свойства ложатся в основу гидравлических расчетов.

Антифриз в качестве теплоносителя

Также потребуется учесть следующие нюансы:

На одно помещение укладывается один контур.
Для размещения коллектора выбирают центр дома. Если такой возможности нет, то для регулировки равномерности потока теплоносителя через контуры разной длины применяют расходомеры, которые устанавливают на коллекторе.
Количество контуров, подключаемых к одному коллектору, зависит от их длины. Так, при длине контура 90 м и более к одному коллектору можно подключить не более 9 контуров, а при длине контуров 60 — 80 м – до 11 петель.
При наличии нескольких коллекторов, для каждого устанавливают собственный насос.
При выборе смесительного узла (модуля подмеса) важно учесть длину трубы контура.
Более точным будет расчет, основанный не только на данных о теплопотерям в помещении, но и на информации о притоке тепла от бытового оборудования и аппаратуры, от потолка, если на вышерасположенном этаже также смонтирован теплый пол. Это актуально при расчете для многоэтажного дома, который ведется от верхних этажей к нижним.
Для первого и цокольного этажа толщину утеплителя принимают не меньше 5 см, для выше расположенных этажей – не менее 3 см. Утеплитель на втором этаже применяется для исключения теплопотерь через бетонное основание.
При потерях напора в контуре свыше 15 кПа, а оптимальным значением является 13 кПа, необходимо изменить расход теплоносителя в сторону уменьшения. Можно уложить в помещении несколько меньших контуров.
Минимально допустимым расходом теплоносителя в одной петле является значение 28-30 л/час. Если это значение выше, то петли объединяют. Низкий расход теплоносителя приводит к тому, что он остывает, не пройдя всю длину контура, что говорит о неработоспособности системы. Для фиксации минимального значения расхода теплоносителя в каждой петле используют расходометр (регулирующий вентиль), установленный на коллекторе.

Подключение труб к коллектору

Финишное покрытие

Укладывается на высохшую бетонную стяжку после полной проверки системы на работоспособность. При выборе материала для финишного покрытия важно ориентироваться не исключительно на вкус, а на маркировку товара — на упаковке должен присутствовать значок о том, что материал может совмещаться с нагревательными покрытиями.

Если помещение отличается высоким уровнем влажности, оптимально выбрать любой вид напольной плитки. Лучше всего зарекомендовала себя керамическая.

Роль водяного пола как основного или дополнительного источника тепла

Теплый пол в помещении в качестве отопительной системы может выполнять дополнительную или основную функцию. В качестве дополнительной системы, теплый пол влияет на комфортность поверхности напольного покрытия. В этом случае, главный источник тепла – традиционные радиаторы отопления. Для поддержания температуры теплоносителя применяется термостатический принцип регулировки.

Комбинированная система отопления

Компенсировать тепловые потери в помещении и защитить его от температурных перепадов снаружи, когда водяной пол является основным источником тепла, позволяет контроль за уровнем нагрева теплоносителя. Чем на теплее на улице, тем ниже температура теплоносителя должна быть и наоборот.

По сути, теплый пол – это низкотемпературная разновидность системы отопления и, теоретически, необходимую температура теплоносителя можно получить за счет настройки котла на минимальный нагрев. Однако обычный котел, настроенный на низкотемпературный диапазон, отличается резким снижением КПД и с экономической стороны такая система становится невыгодной.

Смесительный узел

В связи с этим существуют другие способы. Например, использование современного теплогенератора, подающего теплоноситель, нагретый до +30 – 50 градусов. При оснащении такого котла циркуляционным насосом, каждый контур имеет теплоноситель одинаковой температуры, за счет чего осуществляется наиболее эффективный с экономической точки зрения процесс обогрева дома системой «теплый пол».

Трехходовый смесительный клапан

Если котел не оснащен функцией работы в низкотемпературном режиме, то можно воспользоваться трехходовым смесительным клапаном, а необходимую температуру можно получить за счет оснащения смесительного узла термостатом.

Обратите внимание! При устройстве комбинированного напольного покрытия, например из дерева и керамической плитки, под каждый материал укладывают отдельный контур, так как каждый из материалов отличается показателями теплопроводности. Вода в контурах будет иметь разную температуру для создания равномерного прогрева помещения с таким полом.

Также стоит учитывать, что некоторые виды финишных материалов не подходят для водяного пола и могут монтироваться в тандеме с пленочными или кабельными электрическими системами обогрева.

Инфракрасная пленка для теплого пола

Что влияет на работу теплого водяного пола

Как добиться того, чтобы теплый пол действительно был таковым и создавал комфортную температуру напольного покрытия. Часто из-за большой длины контура наблюдается высокое значение гидравлического сопротивления.

Для корректной работы системы в доме с несколькими этажами, на каждом уровне устанавливают отдельный насос небольшой мощности или подключают к коллектору один насос большой мощности.

Насосная группа

Выбирая насос, учитывают расчетные данные, объем теплоносителя и давление. Однако стоит помнить, что для определения уровня гидравлического сопротивления недостаточно знать длину трубы. Учесть потребуется диаметр труб, вентили, разветвители, схему укладки и магистральные изгибы. Более точные вычисления получаются при использовании специальной компьютерной программы, в которую вводят основные показатели.

В качестве альтернативного варианта возможно использование штатного оборудования, имеющего уже известные технические характеристики. Гидравлика системы за счет маневрирования ее параметрами подгоняется под характеристики насоса.

Коллектор с установленным насосом

Распределение тепла: особенности

Так как площадь помещений в доме различается, контуры также имеют разную длину, поэтому необходимо обеспечить одинаковое гидравлическое давление на всех участках системы. При этом следует учитывать, что насос является постоянной величиной.

Распределение тепла от разных источников

Подача одинакового объема воды в контуры каждой длины приводит к тому, что в более длинном теплоноситель быстрее остывает и на выходе его температура будет отличаться от теплоносителя более короткого профиля. В результате поверхность пола будет прогреваться неравномерно – где-то будет наблюдаться перегрев, а где-то наоборот, покрытие окажется холодным.

Преимущество использования теплого пола

Из-за большого гидравлического сопротивления в контур большой длины теплоноситель может вообще не поступать, так как он будет двигаться в более короткие контуры с меньшим сопротивлением. Чтобы этого не происходило, систему оснащают распределительным коллектором, который позволяет соблюсти баланс подачи и равномерного нагрева теплоносителя в каждой петле.

Использование для составления проекта квалифицированной помощи

Многие недооценивают подобные вещи из-за отсутствия средств/желания/опыта/времени. Профессионалы предлагают каждому клиенту:

создание плана с учетом всех потребностей;
реализацию вложенных ресурсов на 100%;
рассмотрение всех цен, начиная от мелких расходов и заканчивая общей сметой;
осуществление проекта теплый пол под ключ;
качественный результат, подкрепленный опытом/знаниями/научными данными/проверенными методами;
гарантия эффективного прогрева при соответствии всем изложенным указаниям.

Рекомендуем: Как работает тёплый пол от батареи?

Все это кажется нереальным, пока не придется полноценно столкнуться. Но на момент прочтения этой статьи человек уже оценил некоторые преимущества от подобной информации. В больших мегаполисах доверять непроверенным компаниям очень опасно.

Из-за чего лучше лишний раз перестраховаться для осуществления задуманного. Особенно если это собственный комфорт и безопасность жизнедеятельности.

Как осуществляется подключение тёплого пола?
Как устанавливается карбоновый тёплый пол?
Как уложить электрический тёплый пол под плитку?
Как соединить тёплый пол?
Как положить пенопласт для тёплого пола?
Как работает калькулятор тёплого пола?

Как рассчитать количество труб

На этапе проектирования, после того как все расчеты произведены, можно понять какое количество труб в погонных метрах может потребоваться. Это позволит оценить стоимость материала.

Основные этапы монтажа

Так, при площади комнаты 12 м² температура воздуха должна соответствовать + 20 градусам. Ширина краевых участков вдоль стен с мебелью должна составлять 30 см. Если одна стена имеет длину 6 м, а две другие 2, то рабочая площадь системы может рассчитываться по следующей формуле: 12 – 0,3*(6+2+2) = 9 м².

Обратите внимание! Шаг укладки и диаметр труб зависит от уровня теплопотерь. Чем они меньше, тем шаг больше или меньше диаметр труб.

При определении теплопотерь в помещении учитывают площадь остекления, характеристики утеплителя, используемого в ограждающих конструкциях, высоту помещения. Полученное значение варьируется в диапазоне от 20 до 300 Вт/м² в зависимости от теплоэффективности конструкций и используемых стеклопакетов, толщины стен и количества проемов.

Тёплые полы — серьёзная статья затрат при ремонте, поэтому важно точно рассчитать, сколько и каких материалов понадобится. Чтобы облегчить ваши трудозатраты, мы подготовили специальную инструкцию, рассказывающую, как произвести расчёт тёплого пола — водяного или электрического. Онлайн-калькуляторы прилагаются. А в статье «Что нужно для тёплого пола?» найдёте полный список всего, что может понадобиться при монтаже.

Методика расчета

Вычисляем среднюю температуру теплоносителя по формуле
Производим расчет термического сопротивления материалов над трубами
Считаем термосопротивление материалов под змеевиком
Производим вычисления угла между поверхностью полового покрытия и плоскостью максимального термосопротивления
Задаем шаг укладки трубопровода
Рассчитываем максимальное термосопротивление слоев стяжки (над змеевиком)
Производим расчет соотношения тепловых потоков над и под трубопроводом
Вычисляем мощность теплового потока, направленного вверх
Считаем мощность теплового потока, направленного вниз
Рассчитываем суммарную мощность тепловых потоков
Высчитываем тепловой поток, на 1 м водяного ТП
Производим расчет максимальной температуры ТП
Производим расчет минимальной температуры ТП
Рассчитываем средний температурный показатель теплого пола, который должен быть меньше или равен нормам, определенным СП 60.13330.2012 п. 6.4.8

Подобная методика заложена в некоторые программы для расчета теплого пола, распространяемые на платной основе.

Монтаж теплого пола: особенности

Один из этапов проектирования включает создание схемы монтажа, которой впоследствии необходимо будет придерживаться, выполняя работы непосредственно на объекте.

Пирог пола с трубами внутри стяжки – оптимальная толщина

В схеме монтажа следует отразить следующие моменты:

План разбивки поверхности основания на несколько участков. Этот этап нельзя игнорировать при заливке стяжки на большой площади, так как температурное расширение в этом случае приводит к ее разрушению. Разбивка на отдельные участки позволяет сформировать между ними температурные швы. При этом один участок не должен превышать 40 м², а помещения Г и П-образной конфигурации разбиваются на участки независимо от их площади.
Принцип укладки на маты
В схеме монтажа должна быть ссылка на наличие температурных швов, для заполнения которых используют демпферную ленту, элементы из экструдированного пенополистирола или вспененного полиэтилена. Внутри шва трубы помещают в кожух, например в гофру.
В проекте указывают способ, которым будут уложен трубы – это позволит приобрести необходимый материал в определенном количестве. Также отражают способ устройства стяжки – мокрый, полусухой или сухой.
Производят расчет температуры труб – это поможет определиться с чистовым напольным материалом, производитель которого указывает совместимость материала с системой «теплый пол» и его допустимый нагрев. Так, паркет может быть нагрет до 25 градусов – не более.

Принцип укладки в стяжку