Водяной теплый пол

Водяной теплый пол

Водяной теплый пол имеет существенные преимущества перед радиаторной системой отопления:

• повышенный комфорт в здании – тепло распределяется оптимальным способом;
• лучшая экономия на энергозатратах – не образовывается горячая зона у потолка;
• больший срок службы – срок эксплуатации труб РЕХ – 40 – 50 лет (радиаторов – 20 лет);
• отсутствие конвекционного пылеобразования в помещении, которое характерно для радиаторной системы;
• улучшенный дизайн комнат, за счет удаления труб и теплообменников со стен.

Примерная схема распределения температур представлена на рисунке.

Водяной теплый пол можно сделать опираясь на уже существующую систему радиаторного отопления. В таком случае теплый пол будет выполнять вспомогательную функцию по созданию особых комфортных условий. Но такой пол может быть и единственной системой отопления в доме (квартире), в случае если теплопотери здания не превышают энергоотдачу теплого пола. При этом температура воды в системе теплого пола не должна быть выше среднего значения – 40 град. С. Т.е. теплоизоляция здания фактически должна быть в пределах нормативов.

Но все же водяной теплый пол, как единственная система отопления в доме, применяется весьма редко. И этому есть еще одна причина. Дело в том что массивная стяжка по теплоотдаче весьма инерционна, и не способна быстро изменять свою температуру вслед за изменением погодных условий. При резком похолодании (в сущности речь идет о суточных колебаниях температуры) придется ждать пока стяжка разогреется сама и нагреет весь дом, а при потеплении — будет жарко до тех пор пока стяжка не остынет. Поэтому разумнее совместно с теплым полом использовать вспомогательные низкоинерционные системы обогрева. В этом качестве чаще всего применяется радиаторы водяного отопления.

Проект водяного теплого пола.
Приступать к монтажу водяного теплого пола можно лишь имея готовый проект и схему монтажа.

Расчет теплого пола сложен и может быть выполнен специализированными организациями, имеющими лицензию на этот вид деятельности.

Проектом теплого пола определяются:

1. Технические характеристики теплого пола – области отапливаемых зон, плотность укладки трубопровода в каждой зоне, длины трубопроводов в каждом отопительном контуре, размеры стяжки пола (в случае ее применения), теплоизоляция под системой обогрева, виды напольного покрытия, температуры нагрева полов и др.

2. Оборудование – весь перечень оборудования, включая каждую шайбу, в том числе — тип и марка котла, дополнительный насос, распределительный коллектор, марка и диаметр трубопровода, виды и размеры теплоизоляторов.

Исходными данными для составления проекта являются теплопотери всего здания и каждой отдельной комнаты, а также температура, которую необходимо достичь отоплением в каждой комнате. При расчете исходных данных (теплопотерь) учитываются следующие параметры:

• теплопередача стен, потолков, полов, окон, дверей, и их площади,
• температура наружного воздуха (для климатической зоны №1 Украины – это — 22 град С.),
• наличие принудительной вентиляции, кратность воздухообмнена и температура поступающего воздуха в помещение,
• наличие других источников обогрева или охлаждения и др.

Существуют усредненные данные по теплому полу. Считается, что теплый пол должен выдавать энергию 100 Вт/м кв., что соответствует средним теплопотерям «усредненного здания» (теплопотери дома площадью 100 м кв. составляют 10кВт). Но стоит учитывать что, теплопотери для здания очень сильно зависят от способов утепления кровли и стен. Например, кирпичная стена толщиной 40 см имеет сопротивление теплопередаче в районе 0,9 Вт/м кв. х град С, та же стена покрытая пенопластом — около 2,9 Вт/м кв. х град С (нормативное значение для климатической зоны №1 Украины – 2,8 Вт/м кв. х град С).

Также известно, что комнаты в доме имеют разные теплопотери. Например, санузел — 200 Вт/м кв., прихожая–веранда – 250 Вт/м кв., спальня – 50 Вт/м кв., зал – 100 Вт/м кв., детская – 75 Вт/м кв. Как видим теплый пол в каждой комнате должен покрывать совершенно разные теплопотери.

Регулирование подачи тепла в каждую комнату выполняется на стадии монтажа в соответствии с проектом, путем задания отапливаемых площадей, длин отдельных контуров отопления, шагом (плотностью) укладки отопительного трубопровода, его маркой и диаметром. Также возможность регулирования подачи тепла в каждый контур отопления закладывается в аппаратуре распределения. Это достигается путем установки трехходовых кранов, которые смешивают между собой воду поступающую от котла и холодную обратку, регуляторами расхода в каждом контуре, которыми компенсируются разность гидравлических потерь.

Считается, что шаг укладки трубопровода в основании пола не должен превышать 0,3 метра. При увеличении этого расстояния наступает эффект температурной зебры, когда будет ощущаться неравномерность нагрева пола. Чаще принимают следующие значения для шага укладки: 0,2 метра для середины комнат, 0,15 метров – для комнат с повышенной теплопотерей, 0,1 метр – для зон у источников холода – окон, дверей, слабоутепленных наружных стен.

Схемы водяного теплого пола.
Температура воды поступающей от нагревателя (котла) для обогрева теплого пола должна быть в пределах 30 – 50 град.
Если водяной пол является единственной отопительной системой в доме, то котел можно настроить на указанные параметры температуры. Но очень часто водяной пол применяется совместно с другими обогревателями, для которых требуется гораздо большая температура воды. В таком случае для очень больших зданий можно применить два котла, которые будут настроены на разные температуры. Но обычно, для средних зданий выгодней запитывать все потребители горячей воды от одного котла, а водяной пол подключить через устройство понижения температуры входящей воды – смесительный коллектор. Это происходит чаще, — водяной пол подключают к уже работающей системе радиаторного отопления

Общая схема водяного теплого пола выглядит следующим образом.
1 – отопительный котел
2 – насос и распределительный коллектор (с дополнительной аппаратурой регулировок подачи воды)
3 – отопительный контур водяного пола

В случае если водяной пол подключается к высокотемпературному источнику, в схему добавляется смесительно-выравнивающий контур. Его роль – смешивать горячую воду от котла (70 град) с холодной обраткой от водяного пола (30 град) в нужной пропорции, что бы получить на входе в систему пола воду с температурой порядка 40 град. Эта регулировка может доставлять проблемы, если температура на выходе из котла изменяется. Для улучшения работы системы в схему внедряют автоматические регуляторы с сервоприводом смесителя.

Схема выглядит так.

1 – отопительный котел
2 – насос и смесительный контур
3 – распределительный коллектор (с дополнительной аппаратурой регулировок подачи воды)
4 – отопительный контур водяного пола

Для теплого пола обычно применяются специальные полимерные трубы на основе сшитого полиэтилена РЕХ. Они имеют единый коэффициент расширения стенок, хорошо гнутся и могут перемонтироваться. Но также возможно применение и металлопластикового гибкого трубопровода.

Схема укладки обогревательных трубопроводов водяного пола.
Как указывалось выше шаг трубопровода (расстояние между трубами в основании пола) определяется проектом и может быть различным для разных комнат и меняться в пределах одной комнаты. Проектом же задаются и схемы укладки трубопровода.

Возможно применение следующих схем.
1. Улитка.
Трубопровод укладывается спирально к центру комнаты, затем спираль раскручивается обратно к стенам. Это наиболее часто применяемый способ укладки трубопровода. Его преимущество в том, что подача и обратка постоянно находятся рядом, а значит средняя температура пола выравнивается, и в нем не возникает холодных зон.

Также здесь трубопровод при укладке изгибается в основном на 90 град, что упрощает укладку и не так нагружает трубы. Недостатком этой схемы укладки является большая вероятность завоздушивания системы, и прекращения циркуляции воды, в случае если в системе находится воздух, а пол имеет уклон больше половины диаметра трубы (встречается часто). Так что в комнатах с уклоном улитка работать не будет.

2. Змейка.
Укладывается с постоянным изгибом труб на 180 град., при этом подача направляется в самую холодную зону вдоль внешних стен, а обратка отходит по центру комнаты. Схема применяется в комнатах с уклоном, при этом контур входит в комнату с самой высокой ее части, что бы обеспечить самотечный выход воздуха на коллектор. Применяется в больших помещениях, так как со змейкой достичь одинаковых длин отопительных контуров гораздо проще. Также применяется в дополнительных контурах совместно с улиткой.

3. Двойная змейка.
Что бы немного сгладить неравномерность прогрева пола, часто применяется двойная змейка. Здесь образуются двойные петли подачи и обратки.

При проектировании и укладке отопительных контуров соблюдаются некоторые правила.
1. В холодных зонах помещения плотность укладки увеличивается. Вдоль внешних стен шаг укладки обычно закладывается в 10 см. От наружных стен трубы не должны быть далее 0,15 м. Примеры схем укладки трубопроводов, в зависимости от наличия холодных зон приведены на рисунке.

1. – двойная улитка на одном трубопроводе, подача сосредоточена в холодной зоне.
2. – два контура. Угловая плотная улитка в холодной части и обычная в теплой части комнаты.
3. — улитка со смещенной плотностью в холодную часть комнаты

2. Плотность укладки должна находится в пределах 10 – 30 см. При выходе за эти пределы обычно возникают два явления – при уменьшении шага – тепловой мост, температура подачи и обратки выравнивается, т.е. такая плотность привела к бессмысленному перерасходу труб; при увеличении шага – тепловая зебра, чередование участков теплого и холодного пола, весьма четко определяемых на ощупь, созданы не комфортные условия.

3. Гидравлические потери не позволяют укладывать контуры длиннее 100 метров, без значительного перерасхода энергии на их преодоление. Обычно рекомендуется в средних зданиях применять контуры длиной 30 – 40 метров. Таким образом, достигается золотая середина в сочетании параметров – диаметр трубопровода, давление на выходе насоса, расход воды в контуре. Также по возможности необходимо проектировать контуры одинаковой длины, что бы избежать явления значительного уменьшения подачи воды в контур большей длины, чем в другие контуры из-за гидравлического сопротивления.

4. В стяжке могут быть устроены деформационные швы, такие же швы должны находится по краям стяжки у стен. Пересечение деформационных швов контуром не допускается. Пересекать деформационные швы можно только подводящими трубопроводами, при этом они в месте шва закрываются защитной оболочкой – обычно пластиковой гофрой, которая должна заделываться в стяжку в обе стороны от шва не менее чем на 15 см.

Оборудование, применяемое для теплого пола.
Теперь перейдем непосредственно к оборудованию, применяемому при устройстве теплого водяного пола.

1. Коллектор.
Коллектор должен распределять подачу воды в разные контуры требуемым образом. Для этого коллектор должен комплектоваться терморегулирующимися клапанами и регуляторами расхода.

Регуляторами расхода компенсируется различное гидравлическое сопротивление разных контуров и обеспечивается одинаковый расход теплоносителя, как в более длинных, так и в более коротких контурах.

Термостаты, устанавливаемые в разных комнатах, предназначены для поддержания заданной температуры в помещении. Они могут настраиваться и программироваться по времени, есть модели и с радиопередачей данных на расстояние до 30 метров, их можно устанавливать и после завершения всего монтажа. Термостаты управляют тепловыми приводами на коллекторе, с помощью которых регулируется температура в контурах отопления. Если в комнате уложено несколько контуров, то один термостат будет управлять всеми этими контурами. Термостатическое регулирование температуры в помещении, весьма удобно, но можно обойтись конечно и без него.

2. Смесительный узел.
В случае, если теплый пол подключен к котлу, который нагревает воду до больших значений, чем требуется теплому полу (для радиаторов, установленных в других помещениях или совместно с теплым полом) то на входе в коллектор устанавливается смесительный узел. В его состав входит насос, подающий воду в теплый пол и термостатический клапан. Этот клапан установлен линейно на подаче горячей воды от котла к коллектору. За клапаном в линию подачи подается холодная обратка теплого пола. Таким образом регулируя подачу горячей воды, клапан фактически регулирует температуру воды на входе в коллектор. Клапан управляется датчиком температуры установленным перед коллектором.

Также может применяться схема где вместо термостатического клапана применяется трехходовой клапан. В этом случае смешивание холодной воды из обратки и горячей из котла происходит прямо в клапане. Из клапана вода нужной температуры подается к коллектору. Этот клапан также регулируется температурным датчиком.

Монтаж водяного теплого пола.
Монтаж весьма прост. Он может быть выполнен даже своими руками. В процесс монтажа водяного теплого пола входят:
1. Подготовка основания пола.
Теплый пол может быть уложен на любом, грузоподъемном, горизонтальном и ровном основании. Требования обычно заключаются в крепости основания – оно должно выдерживать вес бетонной стяжки, которая весьма тяжела. Масса одного м кв. стяжки толщиной 5 см находится в пределах от 250 до 300 кг. Также основание должно отвечать требованиям по допустимым уровням превышения – не более 5 мм на комнату, еще учитываются требования укладки твердых теплоизоляторов (пенополистирола) – кривизна пола не должна быть более 3 мм на 1 кв. м.
Обычно систему укладывают на бетонное основание, так что его выравнивание и высушивание относится к работам типа «Ровный пол».

2. Укладка гидроизоляции.
Она необходима, что бы обеспечить достаточную сухость теплоизоляторов и бетонной стяжки теплого пола. Гидроизоляция на основе полиэтилена укладывается по всей площади каждой комнаты с заворотом на стены высотой не менее 10 см.

3. Укладка теплоизолятора.
Чаще всего применяется пенополистирол или же специальные теплоизоляционные маты для теплого пола. Такие маты имеют уже необходимые выступы на поверхности, между которыми укладывается трубопровод. Толщина и марка пенополистирола определяется проектом, и зависит от температуры основания и скорости теплообмена. Обычно для перекрытий 2 этажа достаточным бывает толщина пенополистирола равная 2 см, для оснований 1 этажа, у которых имеется некоторая собственная теплоизоляция – 5 – 10 см. Для холодных оснований требуемая толщина полистирола может превышать 10 см.

По контуру комнаты клеится демферная теплоизоляционная лента на высоту не менее толщины всего пирога обогрева (лишняя потом обрежется). Она будет заполнять тепловой шов по краям стяжки. Затем укладываются маты (изоляторы).

4. Установка аппаратуры.
Перед укладкой трубопроводов монтируется оборудование теплого пола и подключается к к котлу. Устанавливается ящик для аппаратуры, который может заделываться в стену или навешиваться на нее. К ящику подводятся подающий и отводящий трубопровод, в ящике устанавливается коллектор. Также монтируется вся остальная аппаратура, в т.ч. и теплодатчики в отдельных комнатах.

5. Укладка трубопроводов.
В зависимости от примененных теплоизоляторов, или в случае применения целой монтажной системы «Теплый пол», укладка трубопровода может осуществляться следующим образом:

• в монтажные пазы алюминиевых теплорадиаторов (в случае если применяется покупная фирменная система сухого монтажа на основе пенополистирола или дерева. Такие системы заменяют собой бетонную стяжку, легки в монтаже, не требуют грузоподъемности основания. Их можно приобрести отдельно и внедрить в готовый проект теплого пола. Шаг укладки задается монтажными пазами в алюминиевых листах и может принимать обычно 2 установленных значения).
• между выступами теплоизоляционных матов, в случае их применения совместно с бетонной стяжкой;
• укладка на металлической сетке. Если планируется бетонная стяжка и применен обычный пенополистирол , то по верх него укладывается металлическая сетка, с размерами ячейки обычно 15х15 см. К этой сетке привязывается трубопровод.

При укладке трубопровода строго соблюдаются схемы монтажа и шаг укладки. В контур допускается укладывать только цельные трубы без счалок. На трубы предварительно надевается защитная гофра в местах пересечения будущих тепловых швов бетонной стяжки.

Обычно на трубу сначала надевается гофра, затем трубу в бухте присоединяют к подаче выпускного коллектора. Разматывая бухту, трубу укладывают в контур. После укладки лишнюю трубу обрезают, по факту нужной длины у коллектора.

6. Гидравлические и тепловые испытания системы.
После подключения всех трубопроводов к коллектору, необходимо убедится, что вся система функционирует исправно. Это крайне важно сделать до заливки стяжки. Контуры поочередно заливают водой, с контролем выхода всего воздуха из контура. После заливки все краны открывают, включают насос, и давление в системе поднимается выше максимального рабочего до – 4 – 5 бар. Затем насосы выключают и следят за падением давления. Оно должно стабилизироваться и сохранятся постоянным в течении 2 часов. Этот показатель укажет на то, что система герметична. Этот цикл испытаний повторяется несколько раз. Затем приступают к тепловым испытаниям. Заполняют подающую систему водой и включают в работу котел. Включают циркуляционный насос на рабочее давление, последовательно открывают контуры, после прогревания предыдущего. Системе дают поработать на расчетном значении температуры несколько часов. После этого температуру доводят до максимального значения (55 град С для системы теплого пола) и выдержите ее в этом режиме не менее 6 часов. Проверяется нагревание контуров, налаживается работа смесительного узла (в случае работы с радиаторами) вся система отлаживается, устраняются неполадки.

7. Заливка стяжки.
Ее толщина определяется проектом, но стяжка не должна быть меньше 5 см над трубопроводами и обязательно должна быть одной толщины во всей комнате, даже если основание имеет наклон. В случае неодинаковой толщины стяжки прогрев пола будет не равномерным. Особенностью песчано-цементной стяжки для теплого пола является то, что в ее состав должны быть добавлены пластификаторы и связующие вещества (фиброволокно). Этим добиваются необходимых качеств стяжки работающей с нагреванием. Обычно рекомендуется такой состав для изготовления стяжки теплого пола.

• песок — 400 кг
• цемент М400-200 кг
• вода — 30 л
• пластификатор — 4 кг.
• фиброволокно

Также стяжка должна быть абсолютно однородной, частичное применение гипсовых составов, например для закрепления маяков, не допустимо из-за их разного теплового расширения. Заливка и выравнивание стяжки проводятся по классической схеме и не должна вызывать затруднений. В тепловые швы между между частями стяжки вставляются гибкие теплоизоляторы – вспеенный полиэтилен толщиной не менее 1 см. Обычно придерживаются следующих рекомендаций:

• стяжку недопустимо высушивать, даже путем создания сквозняков;
• трубопровод во время заливки стяжки держат под рабочим давлением, но без нагревания.
• нагревание возможно только после полного высушивания стяжки в течении не менее 28 дней.
• особое внимание уделяется обустройству компенсационных швов и прохождению трубопроводов сквозь них. В случае нарушения проектных значений в части обустройства швов возможно растрескивание стяжки и напольного покрытия с повреждением трубопроводов, так как в стяжке возникнут опасные напряжения в связи с ее тепловым расширением. Если компенсационные швы будут сделаны в положенных местах, то стяжка будет работать нормально.

Напольное покрытие.
Теперь собственно теплый пол готов. Осталось уложить напольное покрытие. С теплым полом не могут применяться весьма теплоизолирующие материалы. Возможно применение керамической плитки (как самый лучший для теплого пола вариант), а также тонкого деревянного паркета, специальных видов для теплых полов ламината или линолеума. Нельзя закрывать теплый пол коврами, пробковым покрытием и т.п.

Источник: estp-blog.ru