Трубы укладывают в виде змеевика той или иной конфигурации. Необходимые параметры системы определяют на основании теплотехнических расчетов, а температуру регулируют с помощью автоматических электронных регуляторов или термостатов прямого действия, получающих команды от датчиков температуры воды или воздуха в помещении.
Подводящие и отводящие трубы контуров и вся арматура выводятся в распределительный шкаф. Для водообогреваемых полов применяются, в частности, металлополимерные трубы типоразмеров 16×2, 18×2, 20×2 мм.
Различают два способа укладки труб в греющем контуре (рис. 2,а,б): зигзагообразный и с двойной проводкой, который отличается более равномерным распределением температуры на поверхности пола. Вблизи наружных стен помещений в зонах максимальных теплопотерь целесообразно либо уменьшать шаг укладки труб, либо применять отдельный греющий контур (рис. 2,в,г).
![](/objects/100914-st_2.jpg)
Расстояние между соседними трубами греющего контура (шаг укладки) следует принимать равным от 0,10 до 0,35 м. Расстояние от наружных стен до труб греющего контура должно быть равно шагу укладки труб.
В соответствии с действующими нормативами, среднюю температуру поверхности пола для помещений с постоянным пребыванием людей следует принимать не выше 26 °C; с временным пре6ыванием людей и для обходных дорожек крытых плавательных бассейнов – не выше 31 °C; для детских дошкольных учреждений – не выше 23 °С.
Рекомендуемые температуры теплоносителя на входе и выходе контуров «теплого пола» составляют 55/45; 50/40; 45/35; 40/30 °С.
В контуре допускается потеря давления до 20 кПа. Поэтому общую длину труб контура следует принимать не более 100 м, а одним контуром обогревают, как правило, не более 20–40 м2 площади пола с максимальным размером стороны 8 м.
Для отопления больших помещений используют несколько контуров.
Рассмотрим основные принципы и последовательность теплового и гидравлического расчета систем напольного отопления.
Ввиду большой тепловой инерционности напольного отопления и связанного с этим значительного запаздывания в регулировании температуры воздуха в помещении, рекомендуем применять напольное отопление комплексно с конвективным, разделяя между ними тепловую нагрузку помещения.
Удельная теплоотдача напольного отопления зависит от материала покрытия пола. Поэтому для каждого вида покрытия пола, в частности, покрытого керамической плиткой, синтетическим материалом, паркетом или ковром, разработаны специальные расчетные номограммы*.
Для работы с номограммами необходимо определить расчетную среднюю разность температур теплоносителя и температуры воздуха в помещении:
Δtср = [(tг + tо)/2] – tр, °С, (1)
где tг, tо – соответственно температуры воды на входе и выходе из контура напольного отопления; tр – расчетная температура воздуха в помещении.
Тепловой поток контура напольного отопления определится из выражения:
Q = q • Ft, Вт (2)
(q – удельная теплоотдача контура, определяемая по номограмме, Вт/м2; Ft – площадь, занимаемая контуром напольного отопления, м2).
Расход теплоносителя G в расчетном контуре напольного отопления следует определять по формуле:
G = 3,6 • Qt /(c • Δt) или G = 0,86 • Qt /Δt, кг/ч (3)
(с – удельная теплоемкость воды, равная 4,2 кДж/(кг•°С); Δt – расчетная разность температуры теплоносителя в прямой и обратной линиях, °С).
Длина трубопровода контура L определяется по формуле:
L = Ft/b (4)
(b – шаг укладки трубопроводов контура напольного отопления, м).
Гидравлическое сопротивление контура ΔPt, определяется следующим образом:
ΔPt = 1,3 • L • R, Па, (5)
где R – удельная потеря давления на трение в трубе, применяемой для напольного отопления, Па/м.
Приведенные формулы применяются совместно при разных вариантах расчетов контуров напольного отопления.
Отметим: предусмотреть универсальную методику расчета напольного отопления невозможно – встречаются самые разные сочетания контуров, напольных покрытий, решений по автоматизации, комбинации «теплого пола» с другими видами обогрева. Ниже представлен вариант совместного расчета всех контуров единой системы напольного отопления жилого дома. В рассматриваемом примере показана рекомендуемая последовательность расчета параметров теплоносителя, теплового и гидравлического совместного расчета всех контуров системы напольного отопления жилого дома.
Пример. Требуется рассчитать систему напольного отопления для четырех помещений индивидуального жилого дома (исходные данные приведены в табл. 1). Расчетная температура воздуха в помещениях tр составляет 20 °С.
![](/objects/100914-st_t1_p.jpg)
В соответствии с нормативами принимаем максимальную расчетную температуру поверхности пола в помещениях 26 °C.
Далее необходимо выбрать расчетные температуры теплоносителя. Для этого следует рассмотреть контур в помещении с наиболее теплопроводным покрытием пола. В нашем случае – это контуры «А» и «Б». Из них выбираем контур с максимальной удельной теплоотдачей q (определяется делением значения расчетных теплопотерь Q4 на площадь пола Ft). Значение q наиболее велико для контура «А» и составляет 98,1 Вт/м2 (для контура «Б» – 50,8 Вт/м2).
На рис. 3 графически показана последовательность решения задачи для контура «А».
![](/objects/100914-st_3.jpg)
1. По номограмме для определения удельной теплоотдачи «теплого пола» с керамическим покрытием находим требуемую температуру пола, при которой обеспечивается теплоотдача 98,1 Вт/м2: полученное значение – 28,8 °С – оказалось намного выше допустимых 26 °С.
2. Для заданной температуры пола 26 °С определяем, приняв шаг укладки трубы b равным 0,3 м, значения средней разности температур Δtср – 19,5 °С – и удельной теплоотдачи поверхности пола q – 68 Вт/м2.
3. Находим требуемую среднюю расчетную температуру теплоносителя:
tср = (tг + tо)/2 = Δtср + tр = 19,5+20 = 39,5 °С.
Таким образом, температура теплоносителя в контурах проектируемой системы должна быть 45/35 °С.
Уточняем расчетное значение средней разности температур:
Δtср = [(tг + tо)/2] – tр = [(45+35)/2] – 20 = 20 °С.
4. По формуле (2) определяем расчетную теплоотдачу контура «А»:
Q = q • Ft = 68 • 32 = 2176 Вт.
Вывод: в помещении № 1 требуется дополнительно предусмотреть конвективное отопление с тепловой нагрузкой:
Q1 = Q4 – Q = 3140 – 2176 = 964 Вт.
Расчеты контура «Б» выполняем также с помощью номограммы для пола с керамическим покрытием (рис. 4). Получается, что при заданном значении Δtср 20 °С и удельной теплоотдаче 50,8 Вт/м2 шаг укладки b должен быть более 0,35 м, что нежелательно. Приняв шаг укладки равным 0,35 м, получаем новое значение удельной теплоотдачи – 60 Вт/м2. После этого остается подкорректировать в меньшую сторону требуемую площадь контура напольного отопления:
Ft = Q/q = 660/60 = 11 м2.
![](/objects/100914-st_4.jpg)
Расчет контура «В» выполняем с помощью номограммы для пола с ковровым покрытием (рис. 5).
![](/objects/100914-st_5.jpg)
1. Находим требуемую расчетную удельную теплоотдачу q:
1450/12 = 120,8 Вт/м2.
При таком значении удельной теплоотдачи температура поверхности пола будет значительно выше допустимых 26 °С. Определим максимально возможную удельную теплоотдачу, принимая температуру поверхности пола 26 °С и рассчитанное ранее значение Δtср (20 °С). При этих условиях максимально возможное значение удельной теплоотдачи соответствует минимальному шагу укладки b в 0,10 м и составляет 67 Вт/м2.
2. По формуле (2) определяем расчетную теплоотдачу контура:
Q = q • Ft = 67 • 12 = 804 Вт.
Результат: в помещении № 3 требуется дополнительно конвективное отопление с тепловой нагрузкой:
Q1 = Q4 – Q = 1450 – 804 = 646 Вт.
Произведя такие же действия для контура «Г» (рис. 5), получим следующие результаты: при максимально допустимой температуре поверхности пола 26 °С, средней разности температур Δtср, равной 20 °С, и шаге укладки b в 0,10 м, удельная теплоотдача напольного отопления в помещении № 4 составляет 67 Вт/м2. Расчетная теплоотдача контура равна 1072 Вт.
Вывод: для полного покрытия тепловых потерь помещения (2310 Вт) необходимо дополнительное радиаторное отопление мощностью 1238 Вт.
Результаты теплового расчета контуров объекта сведены в табл. 2. Используя эти данные, произведем гидравлический расчет контуров.
![](/objects/100914-st_t2_p.jpg)
1. Выполним предварительный расчет необходимой длины трубопроводов L по формуле (4). Длина контура «А» без трубопроводов для подключения к распределителю составляет 107, «Б» – 29, «В» – 120, «Г» – 160 м.
2. По формуле (3) определим расчетный расход теплоносителя G через каждый контур и получим следующие значения: для контура «А» – 187, «Б» – 57, «В» – 70, «Г» – 92 кг/ч.
3. Зная расход теплоносители и диаметр трубы контура (в нашем случае выбрана металлополимерная труба 16×2 мм), можно по специальной номограмме* определить удельные потери давления на трение R: 250 («А»); 33 («Б»); 47 («В»); 75 («Г») Па/м.
4. По формуле (5) рассчитывается гидравлическое сопротивление контуров ΔPt : 34775 («А»); 1244 («Б»); 7332 («В»); 15600 («Г») Па.
5. Полученные значения показывают, что контур «А» необходимо разделить на два контура ввиду его высокого гидравлического сопротивления, а контур «Г» из-за большой длины трубопровода также следует разделить на два контура, соответственно в два раза уменьшив характеристики каждого из них.
6. Для новых контуров определяют удельные потери давления (по номограмме) и гидравлическое сопротивление – по формуле (5).
Результаты окончательного теплового и гидравлического расчета сводим в табл. 3.
![](/objects/100914-st_t3_p.jpg)
В настоящем примере расчета не учтена длина подводящих трубопроводов между контурами и распределителем. Длина этих труб определяется из реальной планировочной структуры помещений и прибавляется к расчетной длине труб контура напольного отопления.
Статья напечатана в журнале «Аква-Терм» #2(42) 2008