Теплоотдача трубы теплого пола

Теплоотдача трубы теплого пола

При монтаже водяных контуров напольного обогрева мастера обычно используют 2 типа трубопроводов – из металлопластика и сшитого полиэтилена. Причины подобного выбора понятны далеко не всем домовладельцам, поскольку реальный ассортимент материалов гораздо шире: полипропилен (PP-R), медь, черная сталь, гофрированная нержавейка. Наша задача – рассмотреть перечисленные варианты и окончательно выяснить, какая труба для теплого пола лучше по эксплуатационным характеристикам и цене.

Критерии оценки трубных материалов

Чтобы правильно выбрать трубы для теплого пола, нужно хорошо представлять условия эксплуатации материала. Находясь внутри стяжки, греющая линия не только передает тепло монолиту, но вдобавок испытывает механические нагрузки от давления воды и собственного расширения.

Тело трубопровода испытывает давление с двух сторон — от напора горячей воды и массы стяжки

Соответственно, к материалу выдвигаются жесткие требования:

  1. Теплые полы (сокращенно – ТП) – низкотемпературная система отопления, где вода греется максимум до 55 градусов, рабочий режим – примерно 40 / 30 °С. Для быстрой передачи энергии от теплоносителя бетонной плите трубные стенки должны обладать достаточной теплопроводностью.
  2. Длина петель ТП нередко достигает 100—120 метров (в зависимости от выбранного диаметра трубопровода). Большая протяженность = высокое гидравлическое сопротивление, усугубляемое шероховатостью внутренней поверхности. Простым языком: чем глаже стенки труб, тем легче насосу прокачивать воду по длинному контуру и обеспечивать требуемый расход теплоносителя.
  3. Нагрев вызывает удлинение труб теплого пола. Поскольку внутри бетонной стяжки увеличиваться некуда, должно выполняться одно из двух условий: малый коэффициент теплового расширения материала либо высокая эластичность и прочность оболочки, позволяющая трубе помещаться в ограниченном пространстве без разрушения.
  4. Аварийная ситуация: из-за поломки регулирующей арматуры на смесительном узле коллектора греющие контуры наполняются котловой водой, нагретой до 70…90 °С. Материал замоноличенных труб должен выдерживать подобные скачки температур без последствий.
  5. Другие важные моменты – коррозионная стойкость, защищенность от проникновения кислорода, удобство монтажа и отсутствие стыков внутри монолита.

Примечание. К водяным контурам, прокладываемым «сухим» способом в деревянных домах, выдвигаются менее жесткие требования. ТП монтируются без стяжки, места для теплового удлинения предостаточно. Пункт 3 списка теряет актуальность.

Далеко не последнюю роль играет стоимость всех комплектующих ТП – трубопроводов, фитингов, распределительной гребенки. Так что сравним используемые материалы по вышеперечисленным критериям и цене.

Характеристики полимерных труб

Для транспортировки теплоносителя в системах водяного отопления квартир и частных домов применяются следующие виды пластиковых трубопроводов:

  1. PP-R и PP-RCT — полипропилен рандомсополимер, армированный слоем алюминия, базальтового либо стекловолокна. Модификация пластика PP-RCT отличается повышенной термической стойкостью.
  2. PE-X — полиэтилен сшитый марок A, B и C. В изделиях обязательно предусмотрен кислородозащитный барьер — тонкий слой непроницаемого полимера. Например, в трубах Rehau используется сложное соединение этиленвинилгликоль (EVOH).
  3. PE-RT — полиэтиленовые термостабилизированные изделия с кислородным барьером.
  4. PE-X / Al / PEX и PE-X / Al / PE – пятислойные металлопластиковые трубопроводы.

Справка. Согласно ГОСТ 32415-2013, для монтажа отопительных сетей также подходят изделия из полибутилена РВ, поливинилхлорида PVC-C, полипропилена блоксополимера и гомополимера (РР-В, РР-Н). Указанные материалы не получили широкого распространения в частном домостроительстве из-за худших технических параметров.

Кратко о способах соединения трубных полимеров в процессе сборки домашнего отопления:

  • разводка из PP-R стыкуется полипропиленовыми фитингами с помощью пайки (термическое полифузионное сваривание);
  • сшитый и термостабилизированный полиэтилен (PE-RT) монтируется аксиальным методом в 3 этапа — развальцовка торца, натяжение на штуцер фитинга, постановка надвижной гильзы;
  • металлопластик соединяется 2 способами – компрессионным либо прессовым.

Теперь дадим краткое описание каждого типа трубопроводов, пройдемся по списку требований и проверим, насколько изделия подходят для водяного подогрева полов в жилых комнатах.

Полипропилен – материал для радиаторного отопления

Невзирая на ценовую привлекательность и приверженность многих мастеров к использованию PP-R, сразу отметим, что делать теплый пол из полипропиленовых труб нельзя. Проверять утверждение на практике не стоит – достаточно внимательно изучить технические характеристики материала и почитать отзывы домовладельцев, которые хотели таким образом сэкономить средства.

Как устроены трубопроводы из полипропилена (смотрим схему):

  • внутренний слой ПП-Р, формирующий проходное сечение магистрали;
  • алюминиевая армирующая фольга, сдерживающая тепловое удлинение и препятствующая проникновению кислорода;
  • 2 клеевых прослойки, скрепляющих алюминий с полимером;
  • наружный защитный слой PP-R белого либо серого цвета (у некоторых производителей – зеленого).

Важное дополнение. Сейчас производители полипропилена вместо перфорированной фольги закладывают внутрь трубы слой базальтового или стеклянного волокна.

Разберемся, как трубы ПП-Р согласуются с требованиями к ветвям напольного подогрева:

  1. Теплопроводность 0.24 Вт/(м•°С) – худшая среди полимерных изделий. Если учесть толщину стенки 3.4 мм при Ø20 мм (армированные PP-R трубопроводы не производятся диаметром 16 мм), получим сопротивление теплопередаче R = 0.0034 / 0.24 = 0.014 м²•°С/Вт. Для активного теплообмена показатель сопротивления слишком высок.
  2. По гладкости внутренних стенок к полипропилену нет вопросов – шероховатость 0.01 мм не создает повышенное гидравлическое сопротивление.
  3. При нагреве на 50 градусов 100-метровая труба ПП-Р с алюминиевым слоем прибавит в длине 150 мм, со стекловолокном – 31 см. Эластичность полипропилена весьма низкая, из-за чего изделие внутри монолита окажется под высокой нагрузкой. Материал может треснуть, в первую очередь, на стыках.

Диаграмма удлинения металлических и полимерных труб в результате нагрева на 50 градусов

Читайте также:  Токарного станок 16 к 20 технические характеристики
  • Стойкость по давлению и температуре не вызывает сомнений. При нагреве теплоносителя до 70 °С PP-R магистраль спокойно выдержит рабочий напор до 13 Бар. Если поднять температуру до 95 °С, порог давления снизится до 9 Бар.
  • Полимер обладает стойкостью к любым химическим воздействиям и практически не пропускает кислород в теплоноситель. Основная проблема – большое число стыков, попадающих под стяжку, ведь согнуть полипропиленовый участок нереально.
  • Примечание. Технические параметры изделий PP-R приняты по документации бренда Valtec, опубликованной на официальном сайте компании. Цены и характеристики других трубных полимеров мы тоже взяли у данного производителя — для справедливого сравнения.

    Разъясним некоторые моменты. Значение теплового сопротивления стенок R = 0.014 м²•°С/Вт ни о чем не скажет рядовому пользователю без сравнения с показателями других пластмасс. Эти расчеты приведены ниже, в описаниях полиэтиленовых и металлопластиковых труб.

    Проблема отопительных полипропиленовых систем – невозможность визуально проверить качество сварки соединений. Иногда стыки текут спустя год после испытаний высоким давлением (опрессовки). Представьте последствия утечки внутри бетонного монолита — поиски дефекта, разрушение стяжки и ремонт.

    Если спаять нагревательный контур из PP-R, под слой раствора попадет добрый десяток стыков

    Отдельный вопрос — долгая возня с монтажом, соединений в бетоне окажется много. Примеры греющих контуров, собранных домашними умельцами из ПП-Р, показаны выше на фото. Даже невысокая цена трубы Ø20 – 51…83 руб. (0.8…1.25 у. е.) за погонный метр – не является основанием для использования подобных труб в теплых полах.

    Параметры сшитого и термостойкого полиэтилена

    Сделанные из пластика PE-X трубопроводы производятся двух разновидностей – 3 и 5-слойные. Разница заключается в местонахождении антидиффузионного барьера – в первом случае непроницаемый полимер EVOH служит внешней оболочкой трубы, во втором – заложен внутрь стенки и приклеен с обеих сторон к полиэтилену. Внешний окрас – коричневый, серебристый, красный.

    У пользователей нередко возникает вопрос, какие полиэтиленовые трубы лучше взять на подогрев пола — PE-X или PE-RT, чем они отличаются. Отвечаем:

    • молекулярная решетка пластика PE-X сшивается 3 способами, отсюда три типа полиэтилена – A, B и C;
    • с точки зрения монтажа и эксплуатации отопления, трубы из PE-X / A не отличаются от PE-X типов B и C;
    • материал повышенной термостойкости PE-RT делается из обычного полиэтилена по более дешевой технологии – сложная молекула полимера модифицируется с помощью ответвлений;
    • PE-RT проигрывает PE-X по долговечности, прочности и термической устойчивости;
    • «ПЕКС» существенно дороже PE-RT, примерно на 20—40%;
    • трубные стенки «ПЕРТ» лишены антидиффузионного барьера, поэтому теплоноситель напитывается кислородом со скоростью не менее 0.1 г/м³•сут. (на открытом воздухе);
    • материал PE-RT термопластичен, трубопровод можно многократно расплавлять и сваривать без потери свойств.

    Справка. Стоимость трубы Valtec 16 х 2 мм из сшитого полиэтилена составляет 51 руб. за метр (около 0.8 у. е.). Изделие аналогичного диаметра из термостабильного пластика PE-RT стоит 33 руб./1 м. п. (0.5 у. е.).

    Перейдем к нашему списку требований:

    1. Труба для теплого водяного пола «ПЕКС» и «ПЕРТ» имеет одинаковую теплопроводность — 0.38 Вт/(м•°С). Рассчитаем термическое сопротивление стенок толщиной 2 мм: R = 0.002 / 0.38 ≈ 0.005 м²•°С/Вт — почти в 3 раза ниже, чем у ППР. То есть, полиэтиленовые контуры гораздо лучше передают тепло стяжке.
    2. Эквивалентная шероховатость поверхности – 0.007 мм – отличный показатель гладкости труб.
    3. Нагревшись на 50 °С, 100-метровый свободный участок трубопровода «ПЕКС» удлинится на целых 100 см. Но благодаря эластичности и некоторым приемам монтажа расширение внутри бетонной плиты спокойно компенсируется материалом.
    4. Максимальная рабочая температура материала PE-X составляет 90 °С, PE-RT — 80 градусов, кратковременно допустимая – 95 и 90 °С соответственно. Эксплуатационное давление теплоносителя – 6…10 Бар в зависимости от степени нагрева. Параметры удовлетворяют требованиям к водяным контурам отопления.

    Слабое место полиэтиленовых систем – кислородопроницаемость. Оснащенный барьером «ПЕКС» пропускает менее 0.1 г/м³ в сутки, «ПЕРТ» — гораздо больше. Но поскольку трубы замоноличиваются цементно-песчаным раствором, доступ воздуха существенно ограничивается, проникновение кислорода сводится к минимуму.

    Полиэтилены имеют двоякое свойство – молекулярную память, заставляющую трубопровод выгибаться к первоначальной форме бухты. Особенность усложняет крепление греющих петель к теплоизоляции пола – если трубу не провернуть вокруг собственной оси, концы станут задираться кверху. Как бороться с описанным явлением, смотрите на видео нашего эксперта.

    Рубрики

    я на youtube

    Видеокурс по MagiCAD

    Подписка на новости сайта

    Свежие комментарии

    • Максим к записи Внимание, опрос!
    • Станислав к записи Уроки Magicad. Выпуск 1. Автоматические выноски
    • Владислав к записи Отзывы
    • Бывалый к записи Забудьте все, что вы проходили в университете…или на работе вас всему научат
    • Виктор к записи Методика расчета водяного теплого пола

    Методика расчета водяного теплого пола

    В просторах всемирной паутины очень много информации о водяном теплом поле: схемы укладки, подходящий материал труб и прочее. Казалось бы, что всего этого предостаточно для проектирования без забот. Только вот методика расчета водяного теплого пола у каждого производителя своя, а порой тот же самый производитель предлагает пользоваться очень странными номограммами, не внушающими доверия. Опять же, что же делать, если производитель еще не выбран заказчиком, а теплоотдачу теплого пола и остальные характеристики мы должны рассчитать. Излазив интернет в свое время вдоль и поперек, не нашла ни одной более менее адекватной методики расчета.

    Читайте также:  Набор инструмента jonnesway s04h624101s 101 предмет

    К счастью, методика нашлась, посоветовали мне ее коллеги. С радостью привожу ее на блоге.

    Исходные данные для расчета:

    1. Температура в подающем трубопроводе системы теплого пола tп, о С;
    2. Температура в обратном трубопроводе системы теплого пола tо, о С;
    3. Температура воздуха в рассчитываемом помещении tв, о С;
    4. Температура в нижележащем помещении tниз, о С;
    5. Внутренний диаметр труб теплого пола Dв, м;
    6. Наружный диаметр труб теплого пола Dн, м;
    7. Коэффициент теплопроводности материала труб λтр, Вт/мК;
    8. Коэффициент теплоотдачи нижележащей горизонтальной поверхности αн, Вт/м 2 К;
      (определяется по СП 50.13330.2012 "Тепловая защита зданий" табл. 4 и 6, данные таблицы приведены ниже под номером 1 и 2)
    9. Коэффициент внутренней теплоотдачи (от теплоносителя к внутренней стенке трубы) αвн, Вт/м 2 К;
    10. Коэффициент теплоотдачи пола αп, Вт/м 2 К (обычно принимается 10-12 Вт/м 2 К);

    А также необходимо знать конструкцию пола, для того чтобы посчитать термическое сопротивление слоев над трубами R в , м 2 К/Вт, и под трубами R н , м 2 К/Вт, которое находится по несложной формуле:

    Таблица 1 — Коэффициент теплоотдачи нижележащей поверхности α н (по СП 50.13330.2012 )

    Внутренняя поверхность ограждения

    Коэффициент теплоотдачи, Вт/(м ·°С)

    1. Стен, полов, гладких потолков, потолков с выступающими ребрами при отношении высоты ребер к расстоянию между гранями соседних ребер h/a 0,3

    4. Зенитных фонарей

    Примечание — Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций животноводческих и птицеводческих зданий следует принимать в соответствии с СНиП 2.10.03.

    Таблица 2 — Коэффициент теплоотдачи нижележащей поверхности α н ( по СП 50.13330.2012 )

    Наружная поверхность ограждающих конструкций

    Коэффициент теплоотдачи, Вт/(м 2 ·°С)

    Наружных стен, покрытий, перекрытий над проездами и над холодными (без ограждающих стенок) подпольями в Северной строительно-климатической зоне

    Перекрытий над холодными подвалами, сообщающимися с наружным воздухом; перекрытий над холодными (с ограждающими стенками) подпольями и холодными этажами в Северной строительно-климатической зоне

    Перекрытий чердачных и над неотапливаемыми подвалами со световыми проемами в стенах

    Перекрытий над неотапливаемыми подвалами без световых проемов в стенах, расположенных выше уровня земли, и над неотапливаемыми техническими подпольями, расположенными ниже уровня земли

    1. Средняя температура теплоносителя tср, о С:

    2. Приведенное термическое сопротивление над трубамиRвв, м 2 К/Вт:

    3. Приведенное термическое сопротивление под трубамиRнн, м 2 К/Вт:

    4. Угол между поверхностью пола и линией максимального термического сопротивления (вверх), градусы:

    где В – шаг укладки труб, см (задаемся шагом 0,10/0,15/0,20/0,25 м);

    – суммарная толщина слоев над трубами, м;

    5. Максимальное термическое сопротивление слоев труб над трубой Rвmax, , м 2 К/Вт:

    6. Отношение тепловых потоков «низ/верх»:

    7. Приведенное термическое сопротивление стенок трубы Rтр, м 2 К/Вт:

    8. Тепловой поток по направлению вверх qв , Вт/м 2 :

    . Именно это число участвует при получении общей теплоотдачи пола. Умножив данное число на полезную площадь пола, мы получим количество тепла, отдаваемое теплым полом.

    9. Тепловой поток по направлению вниз qн , Вт/м 2 :

    10. Суммарный удельный тепловой поток qa, Вт/м 2 :

    11. Суммарный тепловой поток на погонный метр теплого пола ql, Вт/м:

    12. Максимальная температура пола tпmax, o C:

    13. Минимальная температура пола tпmin, o C:

    14. Средняя температура пола tпср, o C:

    Данная температура должна быть меньше либо равна нормируемой.

    Средняя температура пола нормируется СП 60.13330.2012 "Отопление, Вентиляция и Кондиционирование" пункт 6.4.8: « Среднюю температуру поверхности строительных конструкций со встроенными нагревательными элементами в расчетных условиях следует принимать не выше, °С:

    26 — для полов помещений с постоянным пребыванием людей;

    23 — для полов детских учреждений согласно СП 118.13330;

    31 — для полов помещений с временным пребыванием людей, а также для обходных дорожек, скамей крытых плавательных бассейнов;

    по расчету — для потолков согласно 5.8.

    Температура поверхности пола по оси нагревательного элемента в детских учреждениях, жилых зданиях и плавательных бассейнах не должна превышать 35 °С. Ограничения температуры поверхности пола не распространяются на встроенные в перекрытие или пол одиночные трубы систем отопления.»

    Если температура получилась больше, чем нормируемая, то задаемся шагом побольше и проделываем расчет сначала. Если и это не помогает, то есть еще такие варианты:

    — уменьшить температуру теплоносителя;

    -изменить конструкцию пола над трубами, а именно увеличить Rв, м 2 К/Вт Для удобства подбора шага и других параметров советую вам завести табличку в Excel с расчетом.

    Теплый пол – это отличная возможность для каждого обеспечить уютный микроклимат и тепло в собственном доме. Такая система потребляет минимальное количество электроэнергии, даря необходимую теплоту в помещении.

    При этом она с легкостью сочетается с любыми типами напольных покрытий, включая линолеум, ковролин, кафельную плитку и ковровое покрытие. Система гарантирует надежность, долговечность, стойкость к влаге, безопасность и легкость монтажа.

    Особенности установки

    Важным преимуществом конструкции выступает возможность равномерно распределить теплый воздух по жилой площади. При этом удается сэкономить до 12% энергии на общий обогрев помещения. Важно помнить о необходимости учитывать отдельные факторы во время эксплуатации.

    Читайте также:  Ворота с кирпичными столбами фото

    Отопительная система должна работать в температурном диапазоне, который не превышает 60 градусов. Если упустить этот момент, возможна порча имущества. Сама поверхность водяного пола должна иметь оптимальную температуру, чтобы удовлетворять потребности. Это не только позволит добиться высокого комфорта эксплуатации, но и будет гарантировать отсутствие возможных заболеваний для ног. Чаще всего это значение достигает 26 градусов.

    Чтобы монтаж был правильным, нужно позаботиться о том, чтобы расчет следующих параметров был корректным:

    1. Потребности пространства в тепле. Этот параметр определяется климатической зоной, качеством изоляции и габаритами помещения.
    2. Рассчитываемая удельная мощность отопления в перерасчете на каждый квадрат площади, которая будет обогреваться.
    3. Будет ли покрыта необходимость помещения в тепле посредством теплого водяного пола.

    Несколько советов

    Прежде чем осуществлять расчет потребности теплоотдачи, нужно учесть некоторые моменты. Первоначально нужно определить максимальную теплопроводность материалом, которые расположены выше трубы, пленок и кабелей, выступающих в качестве нагревательных элементов. Эффективность теплоотдачи зависит по прямо пропорциональному закону от тепловой мощности, по обратно пропорциональному от сопротивления покрытия.

    Все трубы и материалы, которые будут расположены ниже уровня нагревательного элемента должны отличаться высокой теплоизоляцией. Это исключит возможные потери тепла через покрытия. Если монтаж и расчет осуществлены правильно, то теплоизоляция будет блокировать передачу тепла и отражать тепловое излучение.

    Необходимость в тепловой мощности определяется теплоизоляцией и ее качеством. Предпочтительно придерживаться нормативов, которые будут гарантировать высокие эксплуатационные характеристики и комфорт.

    Помните о том, что, если вы выбрали теплый пол, не стоит загромождать его массивными мебельными конструкциями. Это не принесет должного результата обогрева, а также возможен перегрев и порча мебели под воздействием температур.

    Пример укладки теплого пола в кухне

    Расчет потребности в тепле

    Расчет потребности показателей представлен следующим алгоритмом:

    1. По формуле Q=S/10. Здесь Q – потребность тепла в киловаттах, S – площадь помещения, метр квадратный.
    2. Каждый кубический метр объема пространства требует 40 ватт тепла.
    3. Крайние этажи требуют в расчете 1,2-1,3 дополнительных коэффициента. Для частных построек он составляет 1,5.
    4. Дополнительно расчет требует по 100 ватт на каждое стандартное окно, по 200 ватт на балконы или двери.
    5. Нужно учитывать коэффициенты в зависимости от территориальной местности и климатической зоны.

    При желании можно обращать внимание на слои ограждающих конструкций и их толщину. Это позволит добиться более точных расчетов.

    Расчет теплоотдачи для пленочного нагревателя

    Номинальная мощность в этом случае составляет 150-220 Ватт. Нужно понимать, что сам пленочный нагреватель – это слой фольгоизола для трубы. Он представляет собой вспененный полиэтилен, поверхность которого покрыта фольгой. Из-за этого часть тепла рассеивается, ведь эффективность зависит от толщины.

    Чтобы задать температуру стандартного или водяного пола в заданном диапазоне, используют терморегуляторы. Значение обычно не достигает 40 градусов, а после эксплуатации необходимо отключать элемент и давать ему время для остывания. Из этого следует, что теплоотдача составляет около 70 ватт на каждый квадратный метр.

    Расчет теплоотдачи для греющего кабеля

    Греющий кабель отличается удельной теплоотдачей в 20-30 ватт на каждый квадратный метр. Расчет количества основан н шагах укладки. Дополнительно обращают внимание на следующее:

    1. Шаг варьируется в диапазоне от 10 до 30 см. Чем он больше, тем более явный характер будет носить неравномерность нагрева.
    2. Длина кабеля определяется по следующей формуле – L=S/Dx1,1. Здесь S – площадь в квадратных метрах, 1,1 – коэффициент для учета изгибов, D – шаг укладки.

    Помните, что кабель будет уложен не по всей площади. Поэтому нужно определиться со средними показателями, добиваясь максимальной эффективности. Каждый квадратный метр позволяет получить до 120 Ватт тепла при этом комфортная температура будет оставаться.

    Таблица соотношения мощности и длины нагрева кабеля

    Расчет теплоотдачи для водяного теплого пола

    В отдельных случаях есть возможность сэкономить, если имеется источник тепла. Его можно использовать только в том случае, если цена за каждый киловатт намного ниже, чем стоимость электроэнергии.

    В этом случае нужно учитывать следующее:

    1. Температуру теплоносителя для трубы. Она обычно достигает 50 градусов и превышает температуру поверхности. Таблица поможет определить предпочтительные значения.
    2. Шаг укладки водяного пола. С его уменьшением количество тепла увеличивается при передаче стяжке. Нужно учитывать здесь и диаметр трубы.
    3. Температура воздуха. С ее уменьшением тепловой поток увеличивается.
    4. Диаметр трубы, по которой осуществляется движение теплоносителя.

    Если шаг составляет 250 миллиметров, каждый квадратный метр позволяет получить по 82 ватта. При шаге в 150 мм – 101 ватт, а при шаге в 100 мм – 117 ватт. Таблица включает в себя все эти данные. В зависимости от этих значений нужно осуществлять проектирование теплого водяного пола.

    Зависимость теплого потока от шага труб и температуры теплоносителя

    Помните о необходимости рассчитать тепловой поток с поверхности водяного пола. Чаще всего он достигает 12,6 Вт (м2хС). Это значение будет прямо пропорциональным перепаду температур.

    Ссылка на основную публикацию
    Adblock detector