Альтернатива радиатору

Устройство водяного теплого пола

Отопительное оборудование и инженерные системы | №1 (76) '2016

Если в доме предусмотрено водяное отопление, то горячий теплоноситель можно направлять не только в привычные нам радиаторы, но и в трубы, спрятанные в полу или стенах. Напольное отопление, обладающее рядом преимуществ по сравнению с радиаторным, становится все более популярным в нашей стране.

3:0 в пользу теплого пола

  • Rehau

  • RADSON

  • KME Group S.p.A.

  • KME Group S.p.A.

  • KME Group S.p.A.

  • KME Group S.p.A.

  • epr/Danfoss GmbH

  • lucadp/Fotolia.com

  • Rehau

  • Rehau

  • Viega

  • P.S/Fotolia.com

  • epr/Danfoss GmbH

  • KME Group S.p.A.

  • Rehau

  • ROTEX Heating Systems

  • Rehau

  • Rehau

  • vipman4/Fotolia.com

  • Digitalpress/Fotolia.com

  • Viega

Почему в помещениях с теплым полом люди чувствуют себя так комфортно? Во-первых, из-за более равномерного прогрева комнат без образования холодных зон и зон локального перегрева. Во-вторых, обеспечиваемый теплым полом температурный профиль (изменение нагрева воздуха по высоте помещения) близок к оптимальному, при котором температура на уровне головы стоящего человека несколько ниже, чем у его ног. В-третьих, поскольку в объеме помещения энергия от пола-нагревателя распространяется в основном излучением, а не с конвективным потоком, такой обогрев не сопровождается сквозняками и перемещением пыли.

Комфортность теплого пола — это только одно из его преимуществ. Не менее важна и энергетическая эффективность данной технологии. Поскольку теплый пол относится к лучевым системам нагрева, ощущение того, что тепла достаточно, наступает у человека при температуре примерно на 2°C ниже, чем при радиаторном обогреве. При этом рабочая температура в системе «теплый пол» понижена, следовательно, уменьшаются потери энергии в окружающую среду. Подобная система отопления предоставляет большие возможности для использования таких источников тепла, как конденсационный котел, тепловой насос и т.д. И наконец, при напольном отоплении не происходит скапливания тепла в верхней зоне помещения — там, где оно не нужно. Благодаря этому энергосберегающий эффект от применения теплого пола в помещениях с высокими (5 м и более) потолками достигает 40%. Для стандартных домов он оценивается в 10–20%. А оборудование системы «умной» автоматикой принесет дополнительную экономию.

Еще одним достоинством напольного отопления является «невидимость»: все его элементы скрыты в строительных конструкциях и распределительных шкафах. Несмотря на элегантность современных радиаторов, их отсутствие оказывается выигрышным для интерьера.

От клапана до узла

Принцип работы встроенных систем обогрева достаточно прост: нагретая вода циркулирует в уложенной с определенным шагом трубе, отдавая тепло строительной конструкции — полу, стене либо потолку. Рабочая температура таких установок ниже, чем при радиаторном отоплении, поэтому их называют низкотемпературными. Особенно это касается теплого пола (его температура ограничена условием комфортности). Согласно СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование» температура поверхности пола в помещениях с постоянным пребыванием людей не должна превышать 26°C, а с временным пребыванием — 31°C. Поэтому температура в линии подачи напольного отопления не превышает 55°C.

Напрямую обеспечить теплоноситель такой температуры без потери КПД способны некоторые модели современных котлов. Однако этот вариант подойдет, только когда напольное отопление является единственной системой обогрева дома. Если же теплый пол комбинируется с радиаторами, что делается довольно часто, от котла требуется жидкость с более высокой температурой. При подаче в контур теплого пола она охлаждается за счет подмеса теплоносителя из обратной линии. Для этого используется двух- или трехходовой клапан, оснащенный термостатической головкой с погружным датчиком или сервоприводом.

Если теплый пол организуется не на ограниченной площади (например, в ванной комнате), а для обогрева основных помещений дома, ему потребуется собственный циркуляционный насос. Наличие «циркуляционника» дает возможность не только преодолеть гидравлическое сопротивление контура напольного отопления, но также сделать его более управляемым и независимым по отношению к другим участкам отопительной установки.

Все помещения дома имеют свои особенности и индивидуальные режимы обогрева, поэтому в каждом из них необходимо предусмотреть свой собственный греющий контур. Распределение теплоносителя по петлям производится с помощью коллекторов («гребенок»). Управление каждой из подсистем осуществляется с помощью клапанов, которые монтируются обычно на отводах обратного коллектора. Для автоматического регулирования клапаны оснащаются сервоприводами — на них поступают сигналы от комнатных термостатов или контроллера отопительной установки. По сигналам такого устройства клапаны открывают и закрывают каналы для теплоносителя в петлях теплого пола. В простых случаях пользователь управляет контурами вручную.

Чтобы все трубные петли напольного отопления находились в равных условиях независимо от их длины, на отводах подающего коллектора нужно предусмотреть настроечные клапаны. Они могут быть совмещены с расходомерами. В этом случае балансировку несложно выполнить без какого-либо измерительного прибора. При необходимости настроечным клапаном можно полностью перекрыть канал для теплоносителя со стороны подачи.

В обвязке напольного отопления потребуются также воздухоотводчики, дренажные клапаны — для слива жидкости из системы на время ремонтных работ и выпуска воздуха при заполнении контуров — и некоторое другое оборудование. В частности, для того чтобы исключить перегруз циркуляционного насоса при перекрытии петель теплого пола (такую ситуацию называют работой на закрытую задвижку), в состав обвязки включают автоматический клапан, замыкающий поток теплоносителя через обходной участок (байпас) при превышении безопасного давления в контуре напольного отопления.

Правильный подбор и настройка элементов водяного теплого пола является обязательным условием его работоспособности. Удобнее всего использовать для комплектации готовые насосно-гидравлические (насосно-смесительные) и коллекторные узлы, предлагаемые рынком. Такое оборудование компактнее и дешевле, чем необходимые комплектующие, приобретенные раздельно, а его компоненты подогнаны между собой.

Труба: что выбрать

Чаще всего для теплого пола применяют металлополимерные трубы PEX/Al/PEX, а также предназначенные для отопления трубы из сшитого полиэтилена с полимерным антидиффузионным слоем. «Металлопластик» удерживает конфигурацию, приданную монтажником, поэтому такую трубу укладывать проще и при этом требуется меньше креплений. Зато полиэтиленовая труба несколько дешевле, и, если напольное отопление организуется на значительных площадях, ее применение может дать ощутимую экономию. При случайном расплющивании PEX-трубы в ходе монтажных работ поврежденный участок можно восстановить, нагрев его строительным феном. Трубы из сшитого полиэтилена имеют больший коэффициент теплового линейного расширения, чем металлопластиковые. Но случаев разрушения из-за этого конструкции правильно смонтированного теплого пола специалисты не отмечают. Применяемые в системах «теплый пол» пластиковые и металлопластиковые трубы должны соответствовать IV классу эксплуатации по ГОСТ 52134-2003 (использование в низкотемпературном отоплении) и эксплуатироваться в соответствии с паспортными характеристиками. Тогда срок их службы составит не менее 50 лет.

Во встроенных системах отопления, включая напольное, применяются также тонкостенные медные трубы. Они долговечны, легко монтируются и хорошо проводят тепло, но дороже пластиковых и металлополимерных с алюминиевой прослойкой. Кроме того, медь не выдерживает контакта с агрессивными строительными смесями, в том числе цементными. Поэтому для заливки в бетонную стяжку подходят только медные трубы в полимерной оболочке.

«Мокрый» или «сухой»?

Греющая труба теплого пола может быть замоноличена в слое из песчано-цементной смеси (так называемый мокрый монтаж) или размещена непосредственно под напольным покрытием — паркетной доской и т.д. Конструкции второго типа именуют «сухими», или легкими. Они подходят для домов с деревянными полами, при ограничениях по высоте помещения, в других случаях, когда «мокрый» монтаж невозможен или нежелателен. Среди преимуществ таких систем — малая нагрузка на перекрытие, быстрый прогрев и хорошая реакция на управляющие сигналы. Чтобы запустить в работу «сухой» теплый пол, не нужно ждать затвердевания бетонной стяжки, а работы по его устройству дешевле, проще и чище, чем при замоноличивании трубы. Однако комплект материалов в этом случае обойдется примерно в полтора раза дороже: для равномерного распространения тепла по всей поверхности пола под покрытие укладываются металлические распределительные (их также называют отражающими) пластины из оцинкованной стали или алюминия. Без таких элементов система не обеспечит ровного нагрева поверхности пола, а ее теплоотдача будет ограничена. Впрочем, и при наличии отражателей-распределителей напольное отопление «сухого» типа проигрывает «мокрому» в удельной тепловой мощности. Поэтому в качестве базового варианта рассматривается напольное отопление с размещением греющей трубы в бетонную стяжку — как наиболее оптимальное по цене и эффективности.

Рецептура «пирога»

Конструкция водяного теплого пола представляет собой «пирог», нижним слоем которого является теплоизолирующая основа. Ее укладывают в обязательном порядке для того, чтобы минимизировать потери тепла в нижнем направлении, а при устройстве систем на верхних этажах дома еще и для исключения нагрева потолка под отапливаемым помещением. В качестве теплоизоляции обычно используют плиты из пенополистирола (пенопласта) плотностью 40 кг/м³. Толщина подложки зависит от климатических условий и основы, на которой устраивается теплый пол (грунт, плиты, перекрытие над отапливаемым или холодным подвалом и т.д.). При ее определении желательно произвести точный расчет с учетом теплозащитных свойств строительных конструкций. Но, как правило, на первом этаже дома хватает утеплителя в 50 мм, на втором — в 20 мм.

Выпускаемые специально для теплого пола пенополистирольные плиты оснащают различными усовершенствованиями: стыками для замкового соединения с соседними элементами, бобышками или разметкой для удобства укладки трубы, теплоотражающим и (или) гидроизолирующим покрытием. Есть даже теплоизоляция с «липучками» для закрепления трубы (обычно же ее фиксируют к пенопласту пластмассовыми скобами или подвязывают к арматурной сетке). Можно использовать и общестроительный пенополистирольный утеплитель. Но в этом случае придется потратить больше времени на раскладку и крепление трубы, запенивание стыков (эта операция желательна), отдельно решить вопрос с гидроизолирующим слоем.

В качестве подложки теплого пола по утепленным конструкциям хорошо подходит рулонный материал на основе вспененного полиэтилена с металлизированным пленочным покрытием (мультифольга).

Стяжку теплого пола, которая появится после заливки бетоном уложенной на утеплителе трубы, нужно изолировать и от боковых ограждающих конструкций, т.е. от стен дома. Иначе часть тепла будет перетекать в них и теряться. Чтобы этого не происходило, вдоль стен укладывают демпферную ленту из вспененного полиэтилена. Кроме теплоизоляции лента обеспечивает компенсацию изменения размеров бетонной стяжки при нагреве и остывании.

Чтобы из-за тепловой деформации плиты напольного отопления не возникало перенапряжений строительных конструкций, площадь сплошной стяжки не должна превышать 30 м² при максимальной длине стороны 8 м (требования СП 41-102-98 «Проектирование и монтаж трубопроводов систем отопления с использованием металлополимерных труб»). Каждый такой участок обогревается отдельной трубной петлей и отделяется от соседних деформационным швом с демпферной лентой.

Для защиты стяжки от растрескивания в цементно-песчаный раствор вносят специальный состав — пластификатор. Укрепить бетон можно также армированием или добавлением полипропиленовой фибры. Бетонная стяжка не только защищает трубу от механической нагрузки, но и аккумулирует и распределяет тепло. Ее толщина определяется с учетом температуры теплоносителя и материала покрытия пола. Минимальный рекомендуемый слой над поверхностью трубы — 30 мм.

Укладка главной начинки «пирога» напольного отопления — трубы — производится тремя основными способами: одиночным, двойным (с параллельным «движением» прямой и обратной трубы) змеевиком и спиралью.

Схема и шаг укладки выбираются таким образом, чтобы обеспечить тепловые потребности помещения и равномерный нагрев поверхности пола. Перепад температуры на отдельных его участках не должен превышать 10°C (оптимально 5°C). Соответственно при расчете системы разность температур в прямой и обратной линиях принимается не больше этого значения. Шаг трубы не должен превышать 300 мм. Для компенсации тепловых потерь краевых зон (у наружных стен) шаг в них уменьшается, а подающий трубопровод располагается со стороны ограждающих конструкций.

Автоматика комфорта

Среди достоинств теплого пола часто указывают его свойство самопроизвольно корректировать количество отдаваемой в помещение энергии при изменении температуры внутреннего воздуха из-за перемены погоды, теплопоступления от сторонних источников и т.д. Этот процесс называют саморегулированием, и он действительно имеет место при работе напольного отопления, как, впрочем, и радиаторного. Но для поддержания комфортного, без значительных перепадов температуры воздуха и пола, микроклимата этого недостаточно.

Распространенным видом автоматических устройств для напольного отопления являются комнатные термостаты. Они размещаются в обогреваемых помещениях и управляют работой петель теплого пола, отдавая команды сервоприводам на открытие и закрытие клапанов коллекторного блока при отклонении температуры внутреннего воздуха от заданного значения (датчики встроены в корпусы приборов).

Регулируемой величиной может быть и температура пола. В этом случае комнатный термостат должен предусматривать подключения соответствующего сенсора. Этот датчик встраивают в стяжку и используют в качестве основного или — при работе в паре с датчиком температуры воздуха — ограничительного.

Обычно комнатный термостат срабатывает при изменении температуры на 1°C, но реакция пола-нагревателя на это действие не так быстра: чтобы подкорректировать температуру воздуха, ему требуется изменить температуру массивной стяжки. В итоге система не всегда успевает подстраиваться под перемены внешних или внутренних условий, особенно в межсезонье. Амплитуда колебаний в нагреве пола при таком регулировании достигает нескольких градусов. В результате комфортность и экономичность напольного отопления оказываются несколько ниже тех, которых от него ждут.

Повысить экономичность системы позволяют хронотермостаты, изменяющие режимы обогрева по заданной пользователем программе. Однако по-настоящему эффективным для напольного отопления будет управление на базе контроллера с погодной компенсацией.

Реагируя на изменение внешних условий и управляя элементами насосно-смесительного узла, такой прибор корректирует температуру теплоносителя, подаваемого в петли напольного отопления, еще до того, как перемена погоды сказывается на внутреннем климате. В сочетании с комнатными термостатами погодозависимый контроллер обеспечивает наиболее экономичную работу теплого пола и комфорт для пользователей этой системы.

Текст: Сергей Камышин

Поделиться:

Смотрите также

  • Выше крыши Отопительное оборудование и инженерные системы | №5 (75) '2015 Выше крыши

    Дымоходы — такие же важные составляющие тепловых установок, работающих на органическом топливе, как сами котлы, камины или печи. На смену традиционным кирпичным трубам сегодня пришли модульные системы дымоходов, изготавливаемых из стали, нержавеющей стали, алюминия, керамики и даже пластика. Они легко и быстро собираются из готовых элементов заводского изготовления...

  • В теплой атмосфере Отопительное оборудование и инженерные системы | №4 (74) '2015 В теплой атмосфере

    Есть несколько способов отопления помещений. При использовании одного из них встроенные приборы нагревают пол или стены, которые передают тепло воздуху. Другой предусматривает нагрев отопительными приборами самого воздуха, обогревающего, в свою очередь, строительные конструкции и предметы интерьера. А есть еще третий способ, когда помещение отапливают, подавая в него теплый воздух...

  • Энергия с небес Отопительное оборудование и инженерные системы | №3 (73) '2015 Энергия с небес

    Существуют две разновидности гелиоустановок: солнечные батареи и солнечные коллекторы. Устройства первого типа, непосредственно преобразующие солнечную энергию в электричество, довольно дороги и не особенно популярны в нашей стране. Сегодня речь пойдет о системах на солнечных коллекторах, принцип действия которых основан на использовании солнечной энергии для нагрева циркулирующего по трубам теплоносителя...