Калькулятор расчета производительности насосно-смесительного узла «теплого пола»

Какой насос нужен для теплых полов

Для дома с типичной площадью (до 250-300 м2) и 1-2 этажами можно выбрать насос, оборудованный ротором мокрого типа, крыльчатка которого погружена в воду. Это обеспечивает малошумность и долговечность (не нужно постоянно смазывать механизм). Если же дом имеет большую площадь или более 2 этажей, лучше рассмотреть модель с сухим ротором. Поэтому необходимо уточнить, чем именно они отличаются:

Мокрый ротор – это приборы со средней мощностью, они оптимально подходят для помещений до 250-350 м2. Крыльчатка механизма находится непосредственно в воде. Оборудование работает довольно тихо, при этом оно потребляет немного энергии и служит длительный срок.
Сухой ротор – особо мощные варианты. Применяются на поверхностях с площадью от 250 м2, нуждаются в чистке и смазке. Если в доме 3 и более этажей, следует также рассматривать именно сухой ротор.

Для стандартных домов со средней площадью подойдут насосы, работающие на мокром роторе

Что еще влияет на выбор

На подбор насоса для системы отопления, кроме основных его параметров (напора и подачи) могут влиять и некоторые другие факторы, например, такие как: производитель, качество изготовления, долговечность, максимальная температура эксплуатации, стоимость, и др. Зачастую они связаны между собой. Качественные насосы надежных производителей, таких как «Grundfos», «Wilo», «DAB», «Lowara», «Ebara» и «Pedrollo», обычно, имеют большую стоимость. Китайские или отечественные модели, как правило, намного дешевле, но нет гарантии в их надежности и длительной работе. Тут уже все зависит от личного выбора: то ли качественное надежное изделие по более высокой цене или более дешевый, но менее надежный циркуляционный насос, который, возможно, в скором времени придется менять. Иногда, чтобы сэкономить, приобретают б/у «Grundfos» или «Wilo». Часто, они нормально работают дольше новых китайских, но если приобретены у проверенных специалистов, которые могут дать определенную гарантию.

Еще один параметр технической характеристики, который может быть важным при выборе циркуляционного насоса – максимально допустимая температура его эксплуатации, которая также должна быть в его паспорте или инструкции по эксплуатации

Это особенно важно, если насос предполагается установить в системе отопления с твердотопливным котлом на подающей трубе. Максимально допустимая температура эксплуатации его, в этом случае, должна быть не менее 110 о С. Если же, он будет устанавливаться на обратной магистрали, то этот параметр не столь важен, так как температура теплоносителя в этом месте редко превышает 70 о С

Если же, он будет устанавливаться на обратной магистрали, то этот параметр не столь важен, так как температура теплоносителя в этом месте редко превышает 70 о С.

Система отопления в частном или загородном доме нуждается в специальном насосе, который будет помогать теплоносителю, циркулировать по трубам. Благодаря такому циркуляционному насосу удается добиться того, что все помещения в доме нагреваются наиболее равномерным образом. Установка такого устройства предполагает проведение некоторых расчетов. Расчет насоса для отопления может зависеть от некоторых определенных обстоятельств. Для начала, необходимо определиться с типом насоса. Насос может быть «мокрым» или «сухим». Их отличие состоит в том, что у первого насоса рабочая область находится под слоем воды, то есть, в перекачиваемой среде.

Такой насос не нуждается в дополнительной смазке или увлажнении. Однако необходимо учесть, что водяной напор или сопротивление во многом могут оказывать влияние на функциональную мощность агрегата. Разберемся же, как рассчитать насос для отопления.

Как все работает?

Подача теплоносителя в заданном диапазоне температур на коллектор теплого пола обеспечивается настройками узла подмеса. Главный цикл оборота жидкости внутри системы ТП складывается из циклов циркуляции в каждой из веток. При этом НСУ подмешивает горячий теплоноситель из первичного контура отопления в объемах необходимых для восполнения суммарных теплопотерь на отопление всех помещений. То есть, чем интенсивней происходит охлаждение теплоносителя в ветках теплого пола, тем большее его количество добавляется во внутренний оборот всего вторичного контура. Объем обновляемой горячей жидкости изменяется автоматически – от максимального, разово установленного настройками балансирного клапана 8 (рис. 3 и 5), до полного перекрытия. В диапазоне от максимума до минимума потока регулировка осуществляется термостатическим клапаном 1, который получает управляющие импульсы от своего выносного датчика (рис. 5, поз. 1а), контролирующего температуру потока Т11 на подающий коллектор.

Важно! Непосредственно на работу системы теплого оказывают влияние регулирующие функции термостатического клапана 1. В свою очередь, балансировочный клапан 8 служит лишь для согласования суммарных потерь давления во вторичных контурах ТП с потерями давления в отопительных приборах первичного контура

При этом аналогичной настройке по потерям давления должны подвергаться все потребители в первичной системе, чтобы распределение тепловой энергии происходило в соответствие с их запросами, а не по пути наименьшего гидравлического сопротивления. Важность и степень подобной балансировки наглядно показаны на рисунке 6.

Рисунок 6

Одновременно с всасыванием обновляемого горячего теплоносителя Т1 через клапан-термостат 1 (рис. 3 и 5), происходит также втягивание насосом 3 остывшего потока Т21 через балансировочный клапан 2 (вторичного контура). Проходя через насос потоки теплоносителя смешиваются, в результате, на подачу Т11 в коллектор теплого пола уже поступает жидкость заданной настройками НСУ температуры.

Пример циклической работы оборудования НСУ

Совместная работа насоса, балансировочного клапана вторичного контура и термостата происходит следующим образом. Например, в системе ТП предусмотрен термический градиент между подачей и обраткой ТП Δt=10С, а расчетная температура в подающем коллекторе 50С. Допустим, система работает в установившемся режиме, когда результирующий поток теплоносителя от подмеса из первичного контура Т1 и обратного коллектора теплого пола Т21 имеет температуру равную расчетной. При правильно установленных настройках балансира 2 и определенной степени приоткрытия термостата 1, это возможно, только в случае, если из обратки Т21 поступает вода с температурой 40С.

Если же начинает поступать теплоноситель, остывший до 39С или ниже, то соответственно происходит охлаждение и результирующего потока после насоса. Этот дисбаланс улавливается выносным датчиком 1 а, который дает команду на еще большее приоткрытие клапана-термостата 1. В результате увеличивается приток горячей воды из первичного контура отопления Т1 и температура в подающем коллекторе Т11 возвращается к своим расчетным 50С.

Постепенно из обратки Т21 начинает поступать перегретая выше 40С, что влечет за собой обратные процессы – клапан термостата 1 прикрывается и объем подмеса из Т1 снижается. Таким образом, термические циклы в системе ТП постоянно изменяются в режиме поддержания градиент Δt=10С, с подачей t=50С.

Рисунок 7

Дополнительные работы

Для того чтобы пол работал с максимальной производительностью, необходимо обеспечить его тщательную теплоизоляцию, так как, при ее отсутствии, потери тепла могут составлять 15-20 % . Для создания теплоизоляционного слоя используют следующие материалы:

Минеральная вата.
Пенобетон.
Стекловата.
Техническая пробка.
Пенополистирол.

При наличии под основанием пола неотапливаемого помещения толщина слоя теплоизоляции должна составлять 20-25 см.

В последнее время распространение получили специальные маты для теплоизоляции, представляющие собой плиты, минимальная плотность которых составляет не менее 25 кг/м3. Благодаря их использованию тепло при обогреве распространяется в «правильном» направлении: снизу вверх. Самой популярной разновидностью изделий этого типа являются маты из пенополистирола, изготовленные методом гидропеллентной штамповки.

Их плюсы:

Высокая плотность (40 кг/м3).
Наличие верхней рельефной структуры, в которую удобно крепить трубы с диаметром 18 мм.
Простота монтажа за счет присутствия замкового соединения, как в ламинате.
Отличные теплоизоляционные и шумоизоляционные качества.

До начала монтажа также производится расчет стоимости теплого пола, позволяющий оценить величину финансовых затрат на весь комплекс работ по устройству отопительной системы водяного или электрического типа.

https://youtube.com/watch?v=tqmDowcXyOg

Таким образом, для того чтобы теплые полы выполняли свои функции в полной мере и работали эффективно и экономично, необходимо составить соответствующие проекты и сделать нужные расчеты.

Эту работу можно доверить квалифицированным специалистам, которые будут заниматься дальнейшим монтажом системы отопления или выполнить ее самостоятельно, произведя расчет теплого пола водяного, используя калькулятор онлайн.

В любом случае, грамотно сделанные расчеты позволят сэкономить немало средств, которые придется потратить на будущую эксплуатацию теплых полов, и значительно повысят их энергоотдачу.

Как самостоятельно рассчитываются отдельные элементы отопительной системы

Для начала представим вашему вниманию простую и понятную схему – рисунок, на которой изображено расположение водяных контуров в жилых помещениях.

Рассчитывать мощность следует начинать с элементарных, простых шагов. План расположения водяного отопительного контура станет основной для последующих расчетов. На схеме обычно указывается так же расположение оконных и дверных проемов.

Такие схемы выполняются на миллиметровой бумаге, в масштабе 10 мм соответствует 0,5 м.

Для определения полезной отапливаемой площади следует отталкиваться от шага. Обычно применяются следующие соотношения:

при шаге 15 см – полезная площадь не должна превышать 12 кв. метров;
при шаге 20 см – не более 16 м2;
при шаге 25 см — не более 20 м2;
шаг в 30 см позволяет эффективно отапливать помещение площадью в 25 м2.

Если площадь меньше рекомендуемых параметров, контуры лучше оставлять целым.

Насос для теплого водяного пола

Насос для теплого водяного пола – не самый дорогостоящий, но обязательный элемент системы отопления, от которого во многом зависит эффективность ее работы (теплоотдача и экономичность).

Это устройства, принцип работы которых основан на создании центробежной силы.

По сути, основными элементами агрегата являются:

корпус (в зависимости от размеров и мощности агрегата может изготавливаться из полимерных материалов, нержавеющей стали и чугуна);
вал с крыльчаткой, обеспечивающий затягивание и проталкивание жидкости;
электромотор, заставляющий ротор (вал) вращаться.

Какой насос выбрать?

Как понятно из названия, циркуляционные насосы обеспечивают циркуляцию теплоносителя по системе. При этом для работы с обогреваемыми полами применяются два типа:
с мокрым ротором, когда создающая вращение, затягивающая и под давлением проталкивающая по трубам воду крыльчатка расположена внутри корпуса агрегата и находится в непосредственном контакте с нагретым теплоносителем;

Циркуляционные аппараты с мокрым ротором, благодаря особенностям своей конструкции, отличаются более компактными габаритами и доступной ценой.

При этом жидкость-теплоноситель выполняет для них одновременно роль смазки.

Выбирать циркуляционный насос стоит исходя из площади отапливаемой поверхности, а также от площади жилища в целом. Устройства с мокрым ротором не характеризуются высокой мощностью и производительностью, а потому для обустройства системы водяного встроенного отопления жилища площадью более 400 квадратных метров не пригодны.

Более мощными, подходящими для работы с системах обогрева промышленных комплексов и многоквартирных домов представляются циркуляционные насосы с сухим ротором, вынесенным за корпус агрегата. Однако высокая производительность устройства требует и постоянного профессионального обслуживания. Это обеспечит высоконагруженному аппарату стабильную длительную работу без перебоев.

Также отвечая на вопрос о том, какой ставить насос на теплый водяной пол, стоит проанализировать условия работы агрегата. Устройство контактирует с водой. При этом абсолютной герметичности системы отопления достичь нереально, и в трубах, а также в насосе скапливается воздух, в результате чего происходит окисление и коррозионное разрешение. В связи с этим на устройства, выполненные в чугунном корпусе, смотреть нужно в последнюю очередь как они изготовлены из материала, подверженного окислению.

Для наиболее простых, не используемых постоянно систем отопления вполне подойдут недорогие односкоростные варианты, в то время как для возможности регулирования подачи теплоносителя и температуры лучше отдать предпочтение более дорогим двух- и трехскоростным моделям. Поскольку проникающий в систему и скапливающийся воздух нуждается в сгоне, лучше организовать водяной теплый пол с циркуляционным насосом, имеющим на корпусе специальную откручивающуюся гайку, позволяющую спустить воздух из системы, тем самым повысив эффективность обогрева. Подбор агрегата по параметрам маркировки.

Зная, как выбрать насос для теплого водяного пола правильно, можно исключить такие проблемы как финансовые потери из-за переплаты за устройство большой мощности при требуемой меньшей, либо же связанные с низкой эффективностью и недолговечностью устройства при интеграции в систему, требующие замены агрегата на новый подходящий.

Прежде всего, необходимо ориентироваться на параметры напора и производительности, а также мощность контура теплого водяного пола.

Производительность

Для определения требуемой производительности циркуляционного насоса необходимо мощность контура (кВт), помноженную на постоянный коэффициент 0,86 (для воды, для иных сред другие значения), разделить на разницу температур теплоносителя на входе и выходе.

Значение производительности определяется по каждому контуру отопления отдельно, после чего полученные показатели складываются в один общий.

Это и будет итоговая требуемая производительность устройства.

Для двухэтажного дома лучше спроектировать и смонтировать на каждом этаже по системе контуров, подключенных к отдельному коллектору с насосом.

Эффективность работы отопления будет выше, нежели при одном общем коллекторе и одном мощном насосе.

Напор

Характеристика мощности насоса, описывающая его способность выталкивать воду в вертикальном направлении, называется напором и измеряется в метрах водяного столба или атмосферах. Для одноэтажных частных домов подойдут устройства с напором 0,6 атм или 6 м.в.с.

Насос не должен работать на износ, а потому подбирать его следует, ориентируясь на указанные в его маркировке средние значения.

Расчеты

Итак, переходим к основному вопросу нашей статьи: как рассчитать теплый пол?

В первую очередь необходимо рассчитать длину трубы, которая будет использована в системе отопления. Для этого есть специальная простая формула, где отапливаемая площадь помещения делится на шаг, который умножается на константу – 1,1. Что это за показатель 1,1? По сути, это расходы трубы на повороты контура.
Второй – определяем мощность теплого пола. Так как все расчеты проводятся относительно полезной площади обогрева, то перед тем как приступить к этим расчетам, необходимо обозначить эту полезную площадь. По сути, это пол, на котором не будет стоять мебель и другие элементы декора. С электрическими теплыми полами такая площадь определяется как 70% пропорция к общей площади помещения.

А вот теперь возвращаемся к нашему первому определению, в качестве какого источника тепла теплый пол будет использован вами (в качестве основного или вспомогательного)? Если он будет являться основной системой отопления, то для расчета используется удельная мощность, равная 150-180 Вт/м². Если как вспомогательная система, тогда 110-140 Вт/м².

Тип укладки контура

Но и это еще не все. Большое значение имеет и тип помещения, где устанавливается теплый пол. Внизу расположена таблица, где нами показаны помещения и рекомендуемые в них теплые полы относительно используемой мощности.

Помещение	Мощность теплого пола, Вт/м²
Жилые комнаты	110-150
Ванная	140-150
Балкон или лоджия (присоединенные)	140-180

Зависимость получается прямая: чем ниже теплоизоляционные качества помещения, тем большей мощности в нем должны укладываться теплые полы. Необходимо добавить сюда и наличие дополнительного источника тепла. К примеру, на кухне можно устанавливать теплые полы из расчета 110-120 Вт/м². Правда, надо заметить, что все показатели мощности, приведенные в таблицы, даны с определенным запасом в размере до 25%. И еще не стоит забывать об этажности расположения квартир, если дело касается электрических теплых полов в городских квартирах. Если это первый этаж, то стоит добавить ко всем цифровым показателям процентов пятнадцать. Особенно, если в многоквартирном доме нет отапливаемого подвала.

Схема расположения контуров

Пример расчета

Давайте рассмотрим небольшой пример, как можно правильно рассчитать мощность водяного теплого пола, уложенного на кухне площадью 15 м². Будем считать, что кухня находится в частном доме, чтобы не противоречить утверждению специалистов – водяные теплые полы в городских квартирах, где используются централизованные сети отопления, не устанавливаются.

Итак, в первую очередь определяется полезная площадь. Из общей площади вычитаются размеры холодильника, варочной плиты, раковины и различной мебели. Пусть приблизительно это будет 5 м².

Общие тепловые потери по-любому будут рассчитываться с учетом общей площади пола, то есть 15 кв.м. Если брать стандартную теплоотдачу любой системы отопления, а это 100 Вт на 1 м², то можно получить, что теплопотери нашей кухни составляют 1500 Вт. Вот такую мощность должен вырабатывать теплый пол. Добавляем сюда коэффициент запаса, который варьируется в пределах 1,2-1.3. Возьмем минимальный, поэтому теплопотери составляют 1800 Вт.

Теплый пол на кухне

Теперь высчитываем длину контура. Эта формула нам известна, о ней было написано выше. Для нее необходима полезная площадь – 10 м², шаг укладки – выбираем, к примеру, 20 см, и дополнительный коэффициент 1,1. В конечном итоге получаем – 45 м.

Теперь, чтобы определить максимальную мощность самого теплого пола, надо общие теплопотери помещения разделить на полезную площадь: 1800:10=180 Вт/м². Если уменьшить шаг укладки, то можно снизить удельную мощность контура. При увеличении полезной площади также увеличивается и мощность. Варьируя различными размерными показателями, можно изменять чисто технические характеристики системы отопления. А от этого будет зависеть и стоимость самой конструкции.

Схемы насосно-смесительных узлов

Насосно-смесительные узлы собираются несколькими способами, отличие кроется в подсоединение насоса и в виде клапана.

Схемы подключения узла

Насосно смесительный узел теплого пола.

Watch this video on YouTube

С последовательным подключением насоса

При включённом насосе по последовательной схеме осуществляется лишь подготовка теплоносителя и обеспечение его перемещения по петлям. Несмотря на потребность в двух отдельных аппаратах для перекачки жидкости по первичному и вторичному контурам, данная схема более совершенна технологически.

Она имеет повышенную производительность, чем при параллельном подключении. Поэтому, профессионалы чаще используют именно этот вариант при установке тёплых полов.

Однако, для эффективности работы пола при такой сборке, важную роль играет правильность расчёта и настройки, а также точность составленного чертежа.

С параллельным

Плюс параллельной схемы — требуется всего один аппарат для перекачки воды по обоим контурам. Это значительно упрощает сборочный процесс, но необходим более мощный агрегат.

Если смешивающее устройство планируется для небольшой отопительной системы, то рекомендуется параллельная компоновка. Так как при сборке такой конструкции собственноручно, происходит меньше проблем, тем самым проще избежать возникновения серьёзных ошибок. Но для больших площадей тёплого пола данная схема не подходит — низкая производительность и эффективность.

Теплый пол расчет мощности

На определение необходимой мощности теплого пола в помещении влияет показатель теплопотерь, для точного определения которых потребуется произвести сложный теплотехнический подсчет по особой методике.

При этом учитываются следующие факторы:
площадь обогреваемой поверхности, общая площадь помещения;
площадь, тип остекления;
наличие, площадь, тип, толщина, материал и термическое сопротивление стен и иных ограждающих конструкций;
уровень проникновения солнечных лучей в помещение;
наличие иных источников тепла, в том числе учитывается тепло, источаемое оборудованием, различными приборами и людьми.

Методика выполнения подобных точных расчетов требует глубоких теоретических знаний и опыта, а потому теплотехнический расчет лучше доверить специалистам.

Ведь только они знают, как рассчитать мощность теплого пола водяного с наименьшей погрешностью и оптимальными параметрами

Особенно это важно при проектировании обогреваемого встроенного отопления в помещениях большой площадью с большой высотой

Укладка и эффективная эксплуатация водяного обогреваемого пола возможна лишь в помещениях с уровнем теплопотерь менее 100 Вт/м². Если теплопотери выше, необходимо принять меры по утеплению помещения с целью снижения потерь тепла.

Однако если проектный инженерный расчет стоит немалых денег, в случае с небольшими помещениями приблизительные расчеты можно провести самостоятельно, приняв 100 Вт/м² за усредненную величину и отправную точку в дальнейших расчетах.

При этом для частного дома принято корректировать усредненный показатель потерь тепла исходя из общей площади строения:
120 Вт/м² – при площади дома до 150 м²;
100 Вт/м² – при площади 150-300 м²;
90 Вт/м² – при площади 300-500 м².

Нагрузка на систему

На то, какая будет мощность водяного теплого пола на квадратный метр, влияют такие параметры, создающие нагрузку на систему, определяющие гидравлическое сопротивление и уровень теплоотдачи, как:
материал, из которого изготовлены трубы;
схема укладки контуров;
длина каждого контура;
диаметр;
расстояние между нитками труб.

Характеристика:

Трубы могут быть медными (отличаются наилучшими теплотехническими и эксплуатационными характеристиками, однако обходятся не дешево и требуют специальных навыков, а также инструмента).

Основных схем укладки контура два: змейкой и улиткой. Первый вариант наиболее прост, но менее эффективен, так как дает неравномерный нагрев пола. Второй более сложен в реализации, но эффективность прогрева на порядок выше.

Площадь, отапливаемая одним контуром, не должна превышать 20 м². Если отапливаемая площадь больше, то целесообразно трубопровод разбить на 2 или более контуров, подключив их к распредколлектору с возможностью регулирования нагрева участков пола.

Общая длина труб одного контура должна быть не больше 90 м. При этом, чем больший выбран диаметр, тем больше расстояние между нитками труб. Как правило, не применяются трубы с диаметром более 16 мм.

Каждый параметр имеет свои коэффициенты для дальнейших расчетов, посмотреть которые можно в справочниках.

Расчет мощности теплоотдачи: калькулятор

Чтобы определить мощность водяного пола, необходимо найти произведение общей площади помещения (м²), разницы температур подачи и обратно поступающей жидкости, и коэффициентами, зависящими от материала труб, напольного покрытия (дерево, линолеум, плитка и т.д.), других элементов системы.

Мощность водяного теплого пола на 1 м², или теплоотдача, не должна превышать уровень теплопотерь, однако не более чем на 25%. В случае слишком малого или слишком большого значения, необходимо произвести перерасчет, выбрав иной диаметр труб и расстояние между нитями контура.

Показатель мощности тем выше, чем больше диаметр выбранных труб, и тем ниже, чем больший шаг задан между нитками. Для экономии времени можно воспользоваться электронными калькуляторами расчета водяного пола или скачать специальную программу.