Проектирование водяного теплого пола

Проектирование водяного теплого пола

Самостоятельное проектирование системы водяного отопления теплыми полами состоит из нескольких этапов. Можно воспользоваться рядом программных продуктов для выполнения этой задачи, но такая возможность имеется не всегда. Некоторые программы чересчур сложны для рядового пользователя, другие несколько некорректны. Материал статьи приводит алгоритм упрощенного расчета и выбора компонентов системы теплого пола.

Этапы выполнения проекта  

Первым этапом в любом проекте отопления всегда выступает тепловой расчет. Он определяет величину тепловых потерь, которые нужно компенсировать системе отопления.

Приводимый в статье алгоритм разработки проекта будем считать справедливым для помещений со средним показателем тепловой изоляции строительных конструкций, где величина потерь тепла не превышает 80 – 100 Вт на 1 м2 отапливаемой площади.

Сооружение теплого пола в помещениях с большей величиной тепловых потерь не рекомендуется, следует использовать их только в качестве локального дополнительного обогрева. Также нужно знать, что напольное отопление абсолютно энергозависимо – при отсутствии электроэнергии невозможна циркуляция теплоносителя.

Процесс проектирования водяных теплых полов состоит из следующих этапов:

  1. Выбор материала труб;
  2. Выбор способа укладки трубопроводов;
  3. Составление схемы контуров;
  4. Расчет и выбор элементов узла управления (циркуляции).

Выбор материала труб подробно рассматривается в статье «Трубы для водяного теплого пола». Рассмотрим следующие этапы разработки проекта.

Способы укладки труб

При укладке трубопроводов теплых полов используются 2 главных метода:

  1. Спиральный («улитка»);
  2. Змеевиковый (укладка рядами).

Способ укладки спиралью более сложен, но более эффективен с теплотехнической точки зрения.

Способ укладки труб спиралью (улиткой)

Трубы подачи и возврата в этом варианте укладки размещены попеременно, что обеспечивает равномерную температуру поверхности пола.

 Некоторые авторы пишут о схеме с «двойной змейкой или улиткой» — на практике такие вещи не выполняются и являются вымыслом. Если проанализировать работу такой схемы, где трубы располагаются по принципу «2 прямых через 2 обратки», можно легко понять, что будут возникать широкие полосы с различной температурой.

Метод укладки рядами более прост, но имеет один недостаток. Выражается он в разнице температуры теплоносителя между началом и окончанием контура. На практике эта разница может достигать 3 – 50С.

Укладка труб змеевиком

В случае использования этого способа рекомендуется начало контура располагать в пристенной зоне (краевой), тогда общая картина распределения температуры выравнивается и не так ощутима для человека. Укладка рядами больше всего применима для системы с небольшой длиной контуров (обычно не больше 50 метров).

Для обоих способов возможно применение переменного шага укладки труб. В крайних (пристенных) зонах он уменьшается, к центру помещения увеличивается.

Разработка схемы укладки трубопроводов

Следующий этап разработки проекта – составление схемы укладки труб. Для этого нужно знать ряд основных требований для сооружения комплексов водяного напольного отопления.

При выборе шага укладки следует соблюдать следующие требования:

  1. В краевых зонах шаг укладки принимается в 100 – 150 мм;
  2. В других зонах – от 200 до 250 мм;
  3. В помещениях, требующих повышенной температуры пола (ванной, бассейне, туалете) используется постоянный шаг не более 150 мм.

В краевых зонах трубы укладываются с шагом 100 – 150 мм для создания теплового потока в месте максимальных теплопотерь. Число труб в пристенной зоне обычно принимается не меньше 6.

При выборе шага следует учесть – при использовании металлопластиковых труб шаг в 100 мм соблюсти не удается. Этому препятствует величина максимального радиуса изгиба – труба может сломаться или повредится внутренний алюминиевый слой.

В основных зонах прокладки контуров шаг принимается в диапазоне 200 – 250 мм. При использовании трубы диаметром 16 мм интервал укладки не должен превышать 200 мм. При укладке с межосевым расстоянием более 250 мм (300, 400, 500) возможно расслоение теплового потока и неравномерный нагрев монолита пола. Шаг более 250 мм применяется чаще всего на промышленных и других объектах большой площади, где важны лишь суммарное значение теплового потока и экономия пространства.

Для монтажа теплых полов применяются обычно трубы с наружным диаметром 16 и 20 мм. Для каждого диаметра имеется рекомендуемая максимальная длина. Для контуров из трубы диаметром 16 мм она составляет 80 метров (рекомендуется 60 – 70 м), для труб диаметром 20 мм – не более 100 метров (рекомендуется от 80 до 90 м).

Длину всех контуров нужно рассчитывать примерно одинаковой длины, рекомендуемая максимальная разница в длине – не более 10 – 15 метров. Также лучшим вариантом является использование трубопроводов одного диаметра для всех контуров. Выполнение этих двух условий значительно упрощает балансировку системы в целом и каждого контура в отдельности.

Отопление отдельного помещения лучше выполнять одним контуром. Это упрощает регулировку температуры в каждом помещении в зависимости от требований и его назначения. В случае большой площади отапливаемого помещения в проект закладывают большее количество контуров (желательно одинаковой длины). Контуры малой длины (для ванной и туалета) следует объединить в один.

Схему нужно нанести на план помещений, желательно на миллиметровку (для соблюдения большей точности). По выполненной схеме производится подсчет количества требуемого материала (трубы). Укрупненно количество материала можно определить из расчета 4 – 5 метров трубопровода на 1 м2 отапливаемой площади, но этот метод имеет повышенную погрешность.

Также по схеме вычисляется количество теплоизолирующего и гидроизолирующего материала, армирующей решетки (по площади помещений), длина демпферной ленты – по длине периметра отапливаемых помещений. По суммарной длине трубопровода рассчитывается количество крепежных элементов, частота крепежа обычно составляет 2 крепления на 1 метр длины, на поворотах крепеж устанавливается через 20 – 30 см.

При разработке схемы насосно-смесительный узел необходимо располагать по центру комплекса напольного отопления для уравнивания средней длины каждого контура.

Насосно-смесительный узел водяного теплого пола

Насосно-смесительный узел

Узел управления и циркуляции (насосно-смесительный) состоит из следующих основных компонентов:

  1. Распределительные коллекторы – 2 шт.;
  2. Кронштейны для установки коллекторов;
  3. Наружный или встраиваемый шкаф;
  4. Термостатический смеситель;
  5. Воздухоотводчики – 2 шт.;
  6. Сливные краны – 2 шт.;
  7. Циркуляционный насос;
  8. Запорная и регулирующая арматура.

Прямой и обратный коллекторы в узлах заводской комплектации обычно имеют стандартный диаметр 25 мм (1 дюйм). Этот диаметр применим для количества контуров не более 9 – 10. Для большего числа отопительных веток следует приобрести коллекторы диаметром не менее 32 мм.

Это необходимо для выравнивания давления по длине коллектора. В случае малого диаметра может наблюдаться падение давления (и соответственно расхода) в последних по порядку подключения контурах — это усложнит процесс регулирования и балансировки.

Подводки от теплового источника (котла, отопительного стояка) должны соответствовать диаметру коллекторов. На подающих патрубках коллектора устанавливаются балансировочные вентили (клапаны), на обратных – запорные вентили или краны. Наиболее удобны для регулирования клапаны с расходомерами.

Коллектор с балансировочными расходомерами
Коллектор водяных теплых полов с расходомерами

Некоторые авторы рекомендуют устанавливать термоголовки на вентилях обратного коллектора. Такие советы несколько неверны – обычно температура теплоносителя задается на термостатическом смесителе, а расходом по контурам количественно регулируется объем передаваемого водой каждому помещению тепла.

Термостатический смеситель – главный управляющий элемент узла. Более подробно о его выборе написано в статье «Теплый пол от системы центрального отопления».

Не менее важный агрегат в узле управления – циркуляционный насос. Подбор его производится по целому ряду показателей – гидравлическое сопротивление труб, кранов, смесителя, расход и скорость теплоносителя. Этому методу подбора будет посвящена отдельная статья. Но основные характеристики насоса – производительность и напор – можно приближенно определить по упрощенному методу.

Производительность насоса определяется по суммарному количеству теплоносителя в системе и кратности его обмена. Для максимальной теплоотдачи объем перемещенного в час теплоносителя должен быть равен 3 объемам воды в системе отопления. Рассчитать количество воды в комплексе несложно – нужно просуммировать длину труб и вычислить их внутренний объем по формуле объема цилиндра.

Эта величина умножается на 3 и на поправочный коэффициент запаса мощности (1,15 – 1,2). Получается искомая величина производительности насоса.

Бытовая серия циркуляционных насосов имеет максимальный напор в 6 метров водного столба. Насоса с таким напором вполне достаточно для обеспечения качественной циркуляции в системе с 10 контурами и средней протяженностью контуров 70 – 80 м. Насос следует приобрести трехскоростной – эта функция улучшает качество управления величиной объемного расхода теплоносителя.

Циркуляционный трехскоростной насос

По значениям производительности и напора выбирается циркуляционный насос с соответствующими или близкими показателями.

Следует отметить, что сборка узла теплых полов из отдельных элементов обычно обходится дешевле заводского изделия примерно на 20 %.

Выполнение проекта системы водяных теплых полов обязательно. Проект поможет правильно рассчитать количество необходимого материала, выбрать оптимальную конфигурацию комплекса, которая обеспечит эффективную работу напольного отопления. Самостоятельное проектирование также сэкономит денежные средства – не потребуется привлекать профессиональных проектировщиков.

(Просмотров 27 , 1 сегодня)