×

Пароль будет отправлен вам на e-mail.

×

Тепловіддача теплої підлоги: простий розрахунок і поради по оптимізації

Июнь, 21 2015 1 0
1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (No Ratings Yet)
Загрузка...

 

Скільки тепла здатна віддати тепла підлога відомої площі? Як збільшити ефективність роботи низькотемпературного опалення?



У статті ми відповімо на ці питання, а також розберемо максимально прості способи приблизної оцінки потреби в теплі і дамо ряд порад з оптимізації роботи теплих підлог різних типів.

Тепла підлога - прекрасна альтернатива радіаторів опалення.

Тепла підлога — прекрасна альтернатива радіаторів опалення.

 

Фактори

Давайте розіб’ємо завдання на складові.

Що саме нам потрібно розрахувати?

  • Потреба приміщення в теплі. Вона визначається площею, якістю теплоізоляції і кліматичною зоною.
  • Потім нам потрібно з’ясувати, на яку питому потужність опалення в перерахунку на квадрат площі поверхні, що обігрівається варто розраховувати.

Зверніть увагу: в холодному кліматі нерідкі ситуації, коли низькотемпературне опалення в принципі не може забезпечити потрібний тепловий потік. У цьому випадку тепла підлога поєднується з радіаторні опаленням. Серед іншого, при монтажі водяної теплої підлоги це вирішує проблему занадто гарячого для низькотемпературного опалення подачі: воно отримує теплоносій із зворотного трубопроводу радіаторного контуру.

Частіше, втім, використовується схема з вузлом змішування: вона дозволяє зробити контури повністю незалежними.

Частіше, втім, використовується схема з вузлом змішування: вона дозволяє зробити контури повністю незалежними.

 

  • Нарешті, нам належить з’ясувати, чи можна покрити потребу приміщення в теплі за рахунок можливостей системи теплої підлоги.

Загальні правила

Перш ніж перейти до підрахунків, сформулюємо кілька правил загального характеру, застосовних при монтажі систем теплої підлоги своїми руками.

  • Усі матеріали над рівнем нагрівального елементу (труби, кабелі або плівки) повинні мати максимальну теплопровідність. Інструкція пов’язана з тим, що ефективна тепловіддача прямо пропорційна тепловій потужності нагрівального елементу і назад — тепловому опору покриття.
  • Нижче нагрівального елементу необхідна, навпаки, максимально ефективна теплоізоляція. Ми не зацікавлені у втратах тепла через перекриття. В ідеалі теплоізоляційний матеріал повинен не тільки блокувати передачу тепла за рахунок прямого контакту або конвекції, а й відображати теплове випромінювання.
  • Чим краща теплоізоляція будинку в цілому, тим менші потреби в тепловій потужності. Рекомендації та нормативи нескладно знайти в СНиП «Тепловий захист будівель» (23-02-2003); там же в додатку наводяться значення теплопровідності різних матеріалів, використовуваних в будівництві.
  • Теплі підлоги під меблями з масивним підставою — марна трата грошей. Поверхня все одно буде надійно теплоізольована від кімнати. У разі плівкового нагрівального елементу або резистивного кабелю, що гріє високий ступінь теплоізоляції ділянки підлоги загрожує ще й перегрівом з подальшим виходом нагрівального елементу з ладу.

Практичний наслідок: якщо точне розташування предметів меблів невідомо, в загальному випадку по периметру приміщення залишається ділянка підлоги без обігріву шириною приблизно 30 сантиметрів.

Схема укладання для кухні. Підлога під меблями не обігрівається.

Схема укладання для кухні. Підлога під меблями не обігрівається.

 

Розрахунок потреби в теплі

Гранично груба оцінка для квартири в багатоквартирному будинку виконується за формулою Q = S / 10, де Q — потреба в теплі в кіловатах, S — площа опалювального приміщення в квадратних метрах. Так, для обігріву кімнати площею 30 м2 згідно з цією формулою потрібно 30/10 = 3 КВт теплової потужності.

Простий спосіб, зрозуміло, дає вельми значні похибки:

  • Він актуальний для стель заввишки близько 2,5 метрів. Однак у багатьох багатоквартирних новобудовах, в сталінках і приватних будинках стелі вищі 3 метрів — норма.
  • Витоку тепла через стіни сильно залежать від кліматичної зони. Один і той же будинок, розміщений в Криму і в Якутії, доведеться обігрівати вельми по-різному.
  • Квартири в середині багатоквартирного будинку і у його торцевих стін теж розрізняються потребою в теплі.
  • У приватному будинку до витоку через стіни додається втрата тепла через підлогу і дах. Те ж саме (хоч і меншою мірою) відноситься до квартир на крайніх поверхах.
  • Нарешті, вікна та двері мають куди більшу теплопровідність у порівнянні з капітальними стінами.

Уточнений розрахунок виглядає так:

  1. На кубометр об’єму приміщення береться 40 ват тепла.
  2. Для крайніх поверхів і торцевих квартир використовується додатковий коефіцієнт 1,2 — 1,3. Для приватних будинків, у яких тепло втрачається через всі огороджувальні конструкції (теплих квартир за стінкою там, самі розумієте, немає) — 1,5.
  3. На кожне вікно середнього розміру (150х145 см) додається 100 ват. Для кожної ведучої на вулицю або балкон двері — 200 ват.
  4. Вводиться регіональний коефіцієнт: для Сочі, Ялти і Краснодара він дорівнює 0,7 — 0,9, для центру України — 1,2 — 1,3, для Сибіру та регіонів Крайньої Півночі — 1,5 — 2,0.

Давайте знову розрахуємо потребу в теплі для нашої 30-метрової кімнати, уточнивши ряд параметрів:

  • При розмірі 5х6 метрів ми зробимо висоту стелі рівній 3,2 метра.
  • Подумки помістимо її в Верхоянск (середня температура січня — -45,4 С, абсолютний мінімум — -67,8 С).
  • Розташуємо в приватному будинку і забезпечимо двома стандартного розміру вікнами і одними дверима.

Обсяг кімнати дорівнює 5х6х3,2 = 96 м3.

Базова потреба в теплі — 40х96 = 3840 ват.

Розташування в приватному будинку збільшує її до 3840х1,5 = 5760Вт.

Додаємо до неї 400 Вт на вікна та двері. 5760 + 400 = 6160.

Регіональний коефіцієнт з урахуванням клімату можна сміливо брати максимальним — 2,0. 6160х2 = 12320. Чи не правда, різниця зі спрощеним розрахунком більш, ніж відчутна?

Типовий опалювальний прилад в північних регіонах має тепловіддачу не менш 2 КВт. У кутових кімнатах ставиться як мінімум два таких прилади.

Типовий опалювальний прилад в північних регіонах має тепловіддачу не менш 2 КВт. У кутових кімнатах ставиться як мінімум два таких прилади.

 

Уточнимо: і ця методика є в деякому роді профанацію. Більш точний розрахунок, який враховує теплопровідність кожного з шарів огороджувальних конструкцій з урахуванням їх товщини. Для вікон і дверей теж використовуються точні розрахунки з урахуванням їх структури та матеріалів.

Розрахунок тепловіддачі

Плівковий нагрівач

Номінальна потужність плівкового нагрівача, що укладається під чистове покриття, становить 150 — 220 ват.

Здавалося б, подальший розрахунок простий; однак варто врахувати ще пару факторів.

  1. Типова теплоізоляція плівкової теплої підлоги являє собою шар фольгоізола — спіненого поліетилену з фольгованою поверхнею. Оскільки її ефективність обмежена невеликою (як правило, не більше 4 міліметрів) товщиною, частина тепла неминуче розсіюється в перекритті.
  2. Якщо теплоізоляція більш ефективна (наприклад, нагрівач покладений по сухій стяжці або дерев’яному перекриттю з потужним шаром теплоізоляційного матеріалу), фактична середня тепловіддача все одно буде нижча номінальної потужності. Вона обмежена верхньою межею температури підлоги.

Існуючі терморегулятори дозволяють задати її в діапазоні до 40 градусів. Після досягнення цієї температури нагрівальний елемент відключається, і підлога якийсь час остигає. Комфортною нормою для житлового приміщення і зовсім вважається значення не вище 33 С.

На фото - електромеханічний терморегулятор для плівкової теплої підлоги. Максимально допустима температура обмежена значенням в 40 С.

На фото — електромеханічний терморегулятор для плівкової теплої підлоги. Максимально допустима температура обмежена значенням в 40 С.

 

Що в результаті? А в результаті середня ефективна тепловіддача поверхні підлоги дорівнює приблизно 70 ватам на квадратний метр.

Повернемося до нашої 30-метрової кімнати. При укладанні нагрівальної плівки по всій її поверхні, за винятком 30-сантиметрової зони по периметру, площа обігріву складе 5,7х4,7 = 26,79 м2. Тепловіддача буде дорівнює 26,79х70 = 1875 Вт.

Як легко помітити, для суворої кліматичної зони цієї кількості тепла явно недостатньо. Можливо, її вистачить в більш теплому регіоні?

Подумки перенесемо нашу кімнату в Ялту (середня температура січня — +4,4 С), домовимося, що вона знаходиться в середині багатоквартирного будинку і має висоту стелі 2,5 метра. Потреба в теплі в цьому випадку можна оцінити в (5х6х2,5) х40х0,7 = 2100 ват. Як ми бачимо, навіть у цьому випадку в теорії для повноцінного обігріву будуть потрібні додаткові джерела тепла.

Однак: фактично в так званих енергоефективних будинках завдяки зовнішній теплоізоляції і комплексу інших заходів з економії тепла реальна потреба в теплі може опускатися до 20 ват на кубометр повітря.

Зрозуміло, що з цим застереженням плівкова тепла підлога може бути єдиним опалювальним приладом.

Гріючі кабелі

Типовий резистивний гріючий кабель має питому тепловіддачу в 20-30 ват на погонний метр.

Двожильний резистивний гріючий кабель.

Двожильний резистивний гріючий кабель.

 

При розрахунку його кількості і кроку укладання варто враховувати кілька факторів.

  • Мінімальний крок при укладанні в стяжку (кабель призначений саме для цього способу монтажу) — 10 сантиметрів. Максимальний — 30. При більшому кроці буде відчуватися нерівномірність нагрівання покриття.
  • Метраж кабелю розраховується як L = S / Dх1,1, де S — площа підлоги в квадратних метрах, D — крок укладання, а 1,1 — коефіцієнт, що дозволяє врахувати вигини між витками. Так, при кроці в 15 см для обігріву одного квадрата потрібно 1 / 0,15х1,1 = 7,33 метра.

Таким чином, для отримання розрахункової тепловіддачі в 150 ват на квадратний метр нам в ідеалі потрібно укладати 20-ватний кабель з кроком 15 см (7,33х20 = 146,6).

На практиці, однак, краще взяти кабель з питомою тепловиділенням в 30 ват / м2:

  1. Кабель буде, як і плівка, укладатися не по всій площі приміщення.
  2. Навіть в ідеальному з точки зору ефективності випадку (100 міліметрів екструдованого пінополістиролу як теплоізолюючої подушки між стяжкою і перекриттям і кахель в якості чистового покриття) фактична середня тепловіддача кабелю буде знижуватися терморегулятором при досягненні порогової температури. Теплопровідність стяжки і кахлю досить велика, але не нескінченна.

Фактичний максимум тепла, який можна отримати з квадратного метра поверхні підлоги — щось близько 120 ват. Збільшити значення можна, але лише піднявши температуру підлоги вище комфортного значення.

Водяна тепла підлога

Якщо у вашому розпорядженні є джерело тепла, при використанні якого ціна кіловата істотно нижче, ніж кіловата електроенергії (магістральний газ, дрова і т.д.), єдиним розумним вибором стає водяна тепла підлога.

Теплообмінник являє собою трубу, покладену під чистове покриття.

Теплообмінник являє собою трубу, покладену під чистове покриття.

 

Від чого залежить тепловіддача водяної теплої підлоги?

  1. Від температури теплоносія. Вона може бути трохи вище температури поверхні, але не перевищує, як правило, 50 градусів. Типовий перепад температури на контурі — 45/35 С.
  2. Від температури повітря. Чим вона нижча, тим більший тепловий потік між підлогою та приміщенням.
  3. Від все того ж кроку укладання труб теплої підлоги. Чим він менший, тим більше тепла передається стяжці.
  4. У набагато меншому ступені — від діаметру труби, по якій рухається теплоносій.

Корисно: в абсолютній більшості випадків використовується труба мінімального діаметра — 16 міліметрів.

У виданій у Відні в 2008 році «Настільній книзі проектувальника» наводиться таблиця тепловіддачі теплої підлоги для наступних умов: температура подачі / обратки — ті самі 45/35 С, температура повітря — 18 С, покриття підлоги — кахель.

При кроці між витками труби 250 міліметрів квадратний метр підлоги віддає 82 вата тепла.

  • При кроці 150 мм — 101 ват.
  • При кроці 100 мм — 117 ват.
  • Приблизно від цих значень і можна відштовхуватися при проектуванні.
Залежність теплового потоку від кроку труб і температури теплоносія.

Залежність теплового потоку від кроку труб і температури теплоносія.

 

Висновок

Нарешті, наведемо ще одну універсальну формулу розрахунку. Тепловий потік з поверхні підлоги можна розрахувати як 12,6 вата / (м2хС). Значення прямо пропорційно перепаду температури між повітрям і підлогою.

Таким чином, при температурі підоги 33 С і повітря в 18 С теоретичним максимумом для одного квадрата стає кількість тепла в 12,6 (33-18) = 189 ват.

Як завжди, відео в цій статті запропонує вам додаткову інформацію. Успіхів!