Главная » ТЕХНОЛОГИИ » Водяные теплые полы

Водяные теплые полы

Преимущества теплых полов

 

Напольное отопление, в отличие от радиаторного, известно широкому кругу читателей не так давно, хотя оно и является достаточно древним изобретением. Археологические раскопки свидетельствуют о наличии в древности прообраза системы теплого пола, который в отличие от современных технологий (систем) нагревался не с помощью электрического кабеля или труб с горячей водой, а посредством теплого воздуха, проходившего от печи по сети проложенных внутри пола каналов. Интересно, что еще лет пятнадцать назад украинскому потребителю о возможностях теплых полов было практически ничего неизвестно.

Итак, система, служащая для нагрева поверхности пола и использующая его же в качестве теплоаккумулятора и теплоизлучателя, называется системой "теплый пол".

Теплый пол по сравнению с радиаторным отоплением имеет следующие преимущества:

•  при напольном отоплении распределение тепла в комнате с точки зрения физиологии близко к идеальному. "Держи голову в холоде, а ноги в тепле". Впрочем, эта старая поговорка не совсем корректно описывает график распределения температуры по высоте помещения;

•  бoльшая часть тепла (до 70%) передается излучением, благодаря чему воспринимается более комфортно;

•  экономия тепловой энергии - в жилых зданиях 20-30%, в помещениях с высокими потолками (высотой от трех метров) до 50% и выше;

•  отсутствие традиционных отопительных приборов позволяет более эффективно использовать жилую площадь;{BREAK}

•  отсутствие конвективных потоков приводит к уменьшению количества пыли в воздухе обогреваемого помещения;

•  из-за низкой температуры теплоносителя, это примерно 25-50°С, теплые полы являются низкотемпературной системой, исключающей возникновение положительной ионизации воздуха.

В помещениях с постоянным нахождением людей максимальный нагрев поверхности пола по европейским нормам должен составлять + 29°С, в бассейнах, санузлах и помещениях с непродолжительным нахождением людей - до + 33°С, при этом средняя температура поверхности пола за отопительный период колеблется в границах плюс 24-26°С.

Проблема выбора

Теплые полы бывают электрическими и водяными. В первом случае теплый пол представляет собой нагревательный кабель, в котором электрическая энергия преобразуется в тепловую, и о нем мы подробно рассказывали в своей предыдущей статье "Восходящее тепло". В другом варианте источником энергии является нагретый теплоноситель (чаще всего вода), который, проходя по уложенным в полу трубам, отдает тепло помещению. Следует отметить, что технология водяного отопления "теплый пол" применяется в основном только в контурах с принудительной циркуляцией, так как для получения относительно низкой температуры воды необходимо организовать смесительный узел, а он не способен функционировать без насоса. Смесительный узел обеспечивает пониженную температуру подаваемого в систему теплоносителя путем смешивания воды из котла, имеющей температуру до 90°С, с уже остывшей, возвращенной из труб водой (из "обратки"). Смонтировать такую систему на базе системы отопления с естественной (гравитационной) циркуляцией теплоносителя достаточно проблематично, к тому же площадь обогреваемых полов при такой системе будет невелика.

Водяные теплые полы чаще всего используются в частных домах. В городских квартирах с централизованным отоплением обустройство таких полов категорически запрещено - из-за увеличения гидравлического сопротивления системы. Более того, недопустимо и подключение к трубам горячего водоснабжения. Ведь вода из стояка ГВС, проходя через контур теплых полов, возвращается назад уже охлажденной, что никак не понравится потребителям горячей воды из других квартир, находящихся по стояку после такой системы. Несмотря на это, многие умельцы все же осуществляют подобные подключения, хотя при этом их действия безусловно являются административно наказуемыми. Исключением можно считать некоторые современные новостройки, где уже имеются специально спроектированные стояки для подключения теплых полов.

Исходя из вышесказанного, для городских квартир наиболее приемлемой можно считать систему электрического теплого пола. В частных же домах целесообразно использовать водяные полы.

Преимущества от использования водяных полов, по сравнению с электрическими в загородном строительстве, неоспоримы. Прежде всего - это снижение мощности электроустановки дома и, как следствие, снижение затрат на оплату астрономических счетов за электроэнергию (для обогрева небольшого дома площадью 150-200 м2 потребуется порядка 45000 кВт• ч электроэнергии в год, стоимость которой составит более $ 1550). По поводу мощности электроустановки вообще разговор отдельный. Иногда такую мощность просто неоткуда взять. Допустим, если электроустановка дома имеет выделенную мощность 5 кВт, а теплый пол планируется уложить на площади 100 м2 и использовать в качестве основного отопления с удельной мощностью 100-120 Вт/м2, то несложно подсчитать, что суммарная мощность такой системы будет составлять 10-12 кВт.{BREAK}

Другим преимуществом водяных полов является полное отсутствие электрических и магнитных полей, о вреде которых до сих пор ведутся споры. Однако с помощью водяных теплых полов сложно получить удельную мощность, превышающую 80-100 Вт с квадратного метра поверхности, поэтому использование такого отопления в качестве основного в условиях средней полосы Украины возможно только тогда, когда здание очень хорошо утеплено.

Почти все фирмы-производители современных труб предлагают полный ассортимент комплектующих и вспомогательных материалов для монтажа теплых полов. Это трубы, теплоизоляция (как правило, с нанесенной разметкой), компенсационная (рантовая) лента, крепежные материалы, специальные элементы для устройства компенсационных швов, представляющие собой пластиковый профиль с уложенной в него эластичной прокладкой, а также коллекторы с фитингами для подключения петель теплого пола к системе отопления. Коллекторы выпускаются для возможного подключения от двух до двенадцати петель на систему. Коллекторы могут быть размещены как открыто, так и в накладных или встраиваемых коллекторных шкафах. Рантовая лента представляет собой полосу из вспененного полиэтилена толщиной не менее 5 мм и шириной 120-180 мм и служит для компенсации температурного расширения стяжки. Также многими фирмами предлагаются насосные группы со смесительными узлами, служащими для организации циркуляции теплоносителя в петлях теплого пола с заданной температурой.

Раньше, до появления полимерных и металлополимерных труб, в нашей стране пытались выполнять теплый пол из отрезков стальной водогазопроводной трубы, которая изгибалась в змеевик с помощью трубогиба. Впоследствии эти отрезки сваривались между собой газосваркой, и вся такая конструкция укладывалась на пол и замоноличивалась цементным раствором. О надежности подобной системы говорить не приходится.

Ситуация кардинально изменилась с появлением полимерных и металлополимерных труб. Обладая рядом достоинств, они сразу же получили широкое распространение и, что касается водяных теплых полов, стали практически единственным материалом для их изготовления. На западе напольное отопление с использованием таких труб известно уже более двадцати пяти лет. Благо они не подвержены действию коррозии, их внутренний слой устойчив к истиранию и не способствует накоплению отложений, тем самым, сохраняя диаметр проходного сечения трубы постоянным в течение всего срока службы (не менее 50 лет). Важным свойством является и полная кислородонепроницаемость материала, чем предупреждается преждевременная коррозия отопительного оборудования и сердца всей системы - котла.

Особую ценность имеет достаточно большой метраж труб, которые поставляются в бухтах. В зависимости от заданного диаметра длина трубы в бухте варьируется у разных производителей в пределах от 50 до 500 м. Это позволяет укладывать ее в больших по площади помещениях единой нитью, без промежуточных соединений, что исключает возможность протечки системы.

Существует несколько схем укладки трубы с образованием рабочей (греющей) петли. Это змейка, двойная змейка (или "меандр"), спираль и спираль со смещенным центром. При монтаже петли в форме змеевика подачу горячей воды организовывают со стороны наружной стены, возле которой теплопотери выше, чем в центре помещения. У такого контура неравномерное распределение тепла. Для того чтобы это исправить, необходимо монтировать петли в виде двойной змейки или спирали. Области вблизи наружных стен здания называют граничными зонами. Здесь рекомендуется уменьшать шаг укладки трубы, для того чтобы компенсировать потери тепла. Шаг укладки является величиной расчетной, но в любом случае не должен превышать 30 см - в противном случае возникнет неравномерный нагрев поверхности пола с появлением теплых и холодных полос. Чтобы "температурная зебра" не воспринималась ногой человека, максимальный перепад температуры по длине стопы не должен превышать 4°С.{BREAK}

Расход трубы на 1 м 2 поверхности пола при шаге 20 см составляет приблизительно 5п.м. В связи с тем, что из-за гидравлических потерь в контуре петли длиной более 100 м укладывать не рекомендуется, несложно подсчитать, что при шаге укладки 20 см можно будет уложить трубу на площади 20 м 2. Участки большей площади необходимо обогревать несколькими петлями, каждая из которых, в свою очередь, подключается к распределительному коллектору. При водяных теплых полах, в отличие от электрических, необязательно учитывать расположение мебели. Дело в том, что электрический кабель под мебелью может перегреться и выйти из строя, трубы с теплоносителем этого недостатка лишены.

Систему отопления теплый пол с использованием в качестве вспомогательного отопления в небольшом помещении можно смонтировать, не вдаваясь в серьезные вычисления. Но монтаж такой же системы, использующейся в качестве основного источника тепла, невозможен без учета теплопотерь здания, а также знания законов гидравлики. И здесь без помощи специалистов не обойтись. Многие фирмы предлагают проектирование и монтаж систем напольного отопления под ключ. Расчет таких систем, как правило, выполняется с помощью специальных компьютерных программ.

Технология монтажа водяных напольных систем у разных производителей в принципе различается мало и для бетонных полов включает следующие этапы. Прежде всего, производится разбивка помещений на участки или, как их еще называют, поля. Количество полей зависит от площади помещения и его геометрии. Максимальная площадь поля составляет 40 м2 при отношении сторон не менее 1 : 2. Необходимость создания таких участков вызвана температурными расширениями стяжки, которые обязательно нужно компенсировать, - в противном случае произойдет ее растрескивание. Поэтому по линиям разбивки помещений после монтажа труб необходимо предусмотреть компенсационные швы, выполняющие роль температурных компенсаторов.

Такой шов представляет собой зазор между двумя участками стяжки или стяжкой и восходящими конструкциями (стенами, колоннами), заполненный эластичным материалом. Через компенсационный шов могут проходить только подающая и отводящая трубы петель, причем эти трубы должны быть защищены гофрированной трубкой от возможного повреждения. Помещения, имеющие Г- и П-образную формы, разбиваются на участки независимо от площади.

Затем на предварительно очищенное основание укладывается теплоизоляция, а по периметру помещения приклеивается рантовая лента, служащая для компенсации теплового расширения стяжки. Следует отметить, что ни один из производителей не требует выполнять гидроизоляцию теплых полов. Трубы, в соответствии с конкретным проектом, раскатываются поверх слоя утепляющего материала и крепятся к нему либо специальными гарпун - скобами, которые втыкаются прямо в утеплитель либо подвязываются к предварительно уложенной поверх него арматурной сетке. Некоторые фирмы-производители, выпускают теплоизоляцию со специальными бобышками, между которыми и вкладывается труба. Также трубу можно закреплять на специальных профилированных планках, представляющих собой пластиковую рейку с канавками для размещения и фиксации труб.

На следующем этапе после монтажа труб производят раскладку компенсационных элементов по линиям разбивки помещений. Для устройства стяжек обычно применяют цементно-песчаный раствор или пескобетон М-300. Некоторые фирмы, предлагают добавлять в стяжку специальный пластификатор. Этот препарат уменьшает поверхностное натяжение воды, использующейся для приготовления раствора, и способствует увеличению объемной массы покрытия, чем достигается увеличение его теплопроводности и при этом одновременно повышается предел прочности на сжатие. Расход пластификатора обычно составляет 10% от объемной массы чистого цемента, входящего в состав смеси. Обычно толщина слоя стяжки, находящегося непосредственно над трубами, исходя из теплового расчета, составляет не менее 50 мм (при температуре теплоносителя 50°С и поверхности пола 30°С). Пластификатор же позволяет уменьшить эту величину до 30 мм, правда, при этом придется понизить температуру теплоносителя - чтобы не перегревать пол. С другой стороны, увеличение теплопроводности стяжки ведет к уменьшению вероятности возникновения «температурной зебры».{BREAK}

Включать систему можно только после полного «созревания» раствора (для составов на основе цемента этот процесс занимает не менее 28 дней). И лишь после того как раствор полностью наберет прочность, следует постепенно и плавно повышать температуру воды в системе - с постепенным выходом на рабочий режим в течение трех суток.

Существуют особые случаи монтажа водяных теплых полов, когда широко распространенная «мокрая» технология (песчано-цементная стяжка) оказывается неприменима. Например, если перекрытия деревянные или когда обустройство сухих полов производится по технологии KNAUF (Германия), значительно сокращающей сроки работ (именно за счет исключения всех "мокрых" процессов) и снижающей общий вес системы в случае, если недопустимо существенное увеличение нагрузки на перекрытие. Здесь помогают так называемые "безбетонные" технологии.

Для монтажа водяных полов на деревянное основание разработана специальная технология. Она предполагает использование металлических теплоотражающих пластин, которые монтируются между лаг, после чего в углубления на пластинах вкладывается полимерная труба. И уже далее, поверх балок, настилается деревянное покрытие пола. Желательно, чтобы толщина такого покрытия не превышала 15 мм ввиду низкой теплопроводности дерева.

Отдельно следует поговорить о покрытиях, укладываемых поверх системы водяных теплых полов. Прежде всего, материал должен обладать коэффициентом сопротивления теплопередаче не более 0,15 м2• К/Вт. Уже из-за одного этого популярное сейчас покрытие из пробки окажется неприемлемым. С керамической плитой и другими подобными материалами никаких проблем не возникнет, а вот за укладку паркета, вероятно, возьмется не каждая фирма. Наконец, для таких полов подходят далеко не все виды эластичных и ковровых покрытий. А те, которые разрешено использовать, должны иметь специальные обозначения.

Как же осуществляется регулировка температуры теплоносителя во всем отопительном контуре, «обслуживающем» несколько петель? Для решения этой проблемы создана специальная термостатическая и запорная арматура, которая предлагается многими фирмами - производителями полимерных труб и комплектующих для монтажа водяных теплых полов. Как правило, это термостатические смесительные вентили, осуществляющие подачу теплоносителя требуемой температуры в коллектор. Эта арматура устанавливается перед коллекторами на подводящей магистрали. Некоторые модели такой арматуры имеют возможность поддержания не только температуры подающей линии контура, но одновременно и комнатной температуры.

Для работы системы теплых полов, как говорилось ранее, необходим циркуляционный насос, который может быть установлен как в котельной, так и смонтирован на коллекторном узле. Данный насос в совокупности с термостатической арматурой для позонной регулировки температуры образует так называемый смесительный узел, о принципе работы которого мы рассказали в начале статьи. Для облегчения монтажа многие серьезные фирмы выпускают смесительные узлы готовой заводской комплектации. Работой насоса в подобном модуле может управлять как обычный, так и электронный термостат с возможностью выбора программы отопления. Стоимость этих узлов колеблется в пределах € 800-1600.

Локальная регулировка температуры петель осуществляется с помощью термостатов, устанавливаемых на распределительных коллекторах. Термостаты бывают двух типов - термомеханического действия (обычные термостатические головки, которые мы привыкли видеть на радиаторах отопления) или же электронные термостаты в паре с термоэлектрической головкой (сервоприводом). И те, и другие устройства обычно располагаются на "обратной" гребенке коллектора (на каждую петлю необходима отдельная термоголовка). В первом случае установку температуры в петлях теплого пола производят вручную. Для этого каждый раз нужно подходить к коллекторному узлу и, вращая термостатическую головку, выставлять необходимый режим. При втором варианте степень обогрева зависит от электронного блока, который может быть расположен непосредственно в комнате, где смонтирован теплый пол. Соответствующий датчик измеряет температуру помещения - но не пола, что очень удобно. При этом теплоноситель, подаваемый в петли теплого пола, не должен быть нагрет выше 55°С.

К одному электронному термостату может быть подключено несколько сервоприводов. Необходимость такого подключения возникает в очень больших помещениях, которые невозможно "охватить" лишь одной петлей. В этом случае электроника управляет сервоприводами сразу нескольких петель, а значит, температура пола окажется одинаковой по всей его площади. Кроме этого, подобные термостаты имеют функцию программирования. Они, например, позволяют выбирать ночной режим отопления с пониженной температурой или задавать программу работы по таймеру - включать и выключать обогрев через различные промежутки времени.

Пределом совершенства являются радиотермостаты, устанавливаемые в различных помещениях и передающие сигнал на термоэлектрические головки, находящиеся, как всегда, на коллекторе, по радиоволнам. Безусловно, такие системы очень удобны для пользователя, к тому же их достаточно просто монтировать (отпадает необходимость прокладывать массу проводов). Единственным недостатком этих термостатов является их высокая стоимость.

Для исключения случайной подачи в коллектор теплоносителя с температурой выше 55°С применяются предохранительные термостаты. Они отключают циркуляционный насос, если перекачиваемая им жидкость будет нагрета выше указанного предела.