Водяная система тёплый пол для вашего дома

О системах «теплый пол» и «холодная панель»

Всего лишь порядка десяти лет назад словосочетание «теплый пол» просто означало качественную характеристику напольного покрытия помещения. Причем весьма условную.

Сегодня для любого строителя «теплый пол» — это термин, подразумевающий систему отопления помещения, принципом действия которой является нагрев воздуха снизу, где в роли источника тепла выступает пол данного помещения. И это никакое не «ноу хау». Принцип подобного распределения тепла в помещении является настолько естественным для человека, что факт отопления подобным способом зданий в Древнем Риме вызывает изумление только на первый взгляд. Да! Все новое — это хорошо забытое старое. Наши гениальные предки придумали оказывается не только водопровод!

На заре римской государственности теплые полы были привилегией богатых граждан (прямо как у нас). С расширением границ Римской Империи на север в более прохладные регионы, система обогрева помещений «теплый пол» получила повсеместное применение, в частности в знаменитых римских банях (термах). Система теплого пола в то время представляла из себя специальные печи, топившиеся дровами, соединенные с воздушными каналами, расположенными под полом.

Всего лишь порядка десяти лет назад словосочетание «теплый пол» просто означало качественную характеристику напольного покрытия помещения. Причем весьма условную.

Ощущение комфорта мало изменилось с тех пор. Современные медицинские исследования утверждают, что наиболее комфортным распределением тепла является такое, при котором температура на уровне ног несколько выше, чем на уровне головы (22–25 °С и 19–20 °С соответственно). Никакой другой тип отопления, кроме системы теплого пола, не в состоянии достичь подобного уровня комфорта и эстетического воплощения. Дело в том,что передача тепла в распространенных сегодня традиционных системах отопления (радиаторами, конвекторами и т.п.) происходит в основном за счет конвекции — воздушные потоки поднимаются от горячих радиаторов вверх к потолку и, остывая, опускаются к полу. То есть температура внизу на уровне пола всегда на несколько градусов ниже температуры на уровне головы человека. Подобное распределение температуры вызывает некомфортные ощущения (помните совет держать ноги в тепле?).

Современная система теплого пола имеет ряд неоспоримых преимуществ:

Повышенный уровень комфорта

Тепловая энергия передается за счет излучения, а не конвекции. Поэтому прогрев помещения происходит более равномерно, в нем отсутствуют перегретые радиаторы и холодные ниши в углах;

Воплощение любых идей в дизайне интерьера

Поверхностное отопление не требует отчуждения для него полезной площади помещения и не накладывает никаких ограничений на дизайнерские решения.

Преимущества в гигиеническом плане

Пыль в помещении не циркулирует, т.к. значительно уменьшается конвекция воздуха. Это является особенно важным условием при отоплении медицинских учреждений, общественных зданий, а также производственных помещений для точного приборостроения;

Эффект саморегуляции

При поступлении тепла извне (например, при нагреве прямыми солнечными лучами), прекращается отвод тепла с пола, температура которого находится в заданном диапазоне (от 18 до 28 °С для разных типов помещений). И наоборот, если температура в помещении падает, например, после проветривания, теплоотдача пола возрастает.

Высокая энергоэффективность системы

Отличие напольного отопления от традиционных радиаторных систем — невысокая температура носителя (расчетная температура не должна превышать 55 градусов). При температуре носителя 35–40 градусов система теплого пола позволяет получить теплоотдачу до 150 Вт с одного квадратного метра площади. Использование системы теплых полов позволяет значительно снизить энергозатраты в зданиях с большой высотой потолков (спортивные, промышленные сооружения), так как прогревается именно «обитаемая» зона.

При выборе способа подогрева пола предпочтение обычно отдается водяным системам. Вода легко разогревается любым источником энергии (уголь, газ, электричество, нефть и т.д.). Также водяные теплые полы экологичнее электрических ввиду отсутствия электромагнитного излучения. И, наконец, они соответствуют всем требованиям пожарной безопасности.

Система отопления «теплый пол» может быть выполнена как на бетонном, так и на деревянном основании.

Бетонный теплый пол укладывается только на крепких несущих железобетонных перекрытиях. Он предусматривает в качестве теплораспределительного слоя стяжку из цементно-песчаной смеси с применением добавок и присадок. Это самый надежный и эффективный способ укладки теплого пола. Бетонный теплый пол может выступать единственным отопительным элементом в помещении, покрывая своей тепловой отдачей все потери тепла. Нагрузка на такой пол может достигать 500 кг/м2. В сочетании с долговечностью (не менее 50 лет), это позволяет применять такую систему отопления в любом частном доме и на любом промышленном предприятии.

Температура пола

Международная организация по стандартизации в документе ISO 7730 рекомендует, как наиболее комфортную, температуру поверхности пола 19–26 °С. При температуре пола в 22 °С, температура воздуха на уровне головы стоящего человека будет примерно 20 °С, что близко к показателям для идеального отопления. Более высокая температура считается некомфортной и приводит к излишним тратам энергии. Повышенная температура допускается только в ванных комнатах и пристенных пространствах.

Наиболее комфортная температура поверхности пола*

19–26 °С

*по данным международной организации по стандартизации (документ ISO 7730)

Факторы, определяющие температуру поверхности пола:
• Назначение помещения;
• Чувствительность стопы человека – не более 29 °С;
• Материал покрытия пола – коэффициент теплопроводности;
• Теплопотери помещения;
• Тип и свойства изоляционного материала.

Предельные значения температуры поверхности пола:
• Помещения и рабочие комнаты, где люди, в основном, стоят – 27 °С;
• Жилые комнаты и офисы – 29 °С;
• Вестибюли, прихожие и гостиные – 30 °С;
• Ванные и бассейны – 33 °С.

При использовании нескольких отопительных систем сразу, температура поверхности пола является основополагающей характеристикой, от которой уже рассчитываются все остальные системы.

Швы расширения

Необходимым условием является наличие демпферной ленты (слоя), отделяющей бетонную плиту от конструкций здания разделительными швами, заполненными мягким материалом (так называемая «плавающая» стяжка). Вдоль боковых стен и вокруг колонн прокладывается краевая изоляция, что предотвращает передачу напряжений на несущие элементы здания при изменении геометрических размеров стяжки. Коэффициент теплового расширения бетонной плиты α = 0,5 мм/м при Δt=40 °С. В любой плавающей стяжке возникают движения по различным причинам (усадка, температурные изменения). Эти движения происходят преимущественно в направлении основного удлинения пола, т.е. двумерно в горизонтальном направлении.
L = L₀ α Δt,
где L – удлинение, мм; L₀ – длина плиты, м; α – коэффициент удлинения, 1/К; Δt – разность температуры, К. Поглощение температурных удлинений осуществляется с помощью закладки компенсирующих швов.

Демпферная лента (слой)

обязательный элемент при монтаже системы водяного тёплого пола.

Предотвращает передачу напряжения на несущие элементы здания при изменении геометричеких размеров стяжки.

Места расположения швов:
• На краях стяжки для поглощения удлинения;
• Для ограничения площади стяжки (S_max = 40 м², при этом длина стороны L_max = 8 м);
• Над деформационными швами строительной конструкции;
• В дверных проходах;
• При сложной конфигурации пола — на стыках фрагментов с разным поведением при расширении.

Правила устройства швов в конструкции пола:
• Отопительные трубы не должны пересекать деформационные швы, если это невозможно, следует максимально уменьшить количество пересечений;
• При пересечении трубы со швом, на нее следует надеть гофротрубу длиной 30 см;
• Только подводящие трубы могут беспрепятственно пересекать деформационный шов.

Вид и толщина тепловой изоляции

Выбирается в зависимости от тепловых потерь помещения и определяется проектом.

Теплоизоляцию можно считать одним из основных элементов системы отопления «теплый пол». Изоляция пола направлена на уменьшение потерь тепла через нижнее перекрытие. Кроме потерь энергии, это ведет еще к изменению температурного режима в помещении, расположенном снизу, что не всегда желательно.

Теплоизоляция

один из основных элементов системы отопления «Тёплый пол».

От её правильного выбора зависят главные параметры теплого пола — тепловая мощность и экономичность.

Вид тепловой изоляции:
• плиты из пенополистирола (в обиходе — «пенопласт»);
• маты из вспененного полиэтилена с отражающим покрытием из фольги.

Правила устройства швов в конструкции пола:
• над отапливаемым помещением — сопротивление теплопередаче R = 0.75 м² К/Вт;
• над неотапливаемым помещением — сопротивление теплопередаче R = 2.00 м² К/Вт;
• на грунте — сопротивление теплопередаче R = 2.25 м² К/Вт.

Важно, чтобы теплоизоляционная подложка укладывалась по всей площади пола независимо от того, будут в каком-то месте лежать греющие трубы или нет. Это обеспечивает однородность структуры пола, т.е. его прочность и надежность.

Греющие трубы

В качестве трубопроводов для систем отопления «водяной теплый пол» могут использоваться практически все виды труб — медные, металлопластиковые, полиэтиленовые. Идеально подходят для систем напольного отопления трубы из сшитого полиэтилена высокой плотности производства корпорации БИР ПЕКС. Они соответствуют всем необходимым критериям и отлично зарекомендовали себя в течение более 15 лет эксплуатации в различных типах зданий и помещений.

Тип покрытия пола

Имеет существенное влияние на теплоотдачу пола и должен быть учтен при проектировании.

Конфигурация контура

Общие правила укладки контура:
1. Поверхность пола должна быть чистой и ровной, без выбоин и выступов. В противном случае, рекомендуется залить легкую выравнивающую стяжку, либо выровнять поверхность иным способом.

2. Равномерность распределения температуры поверхности пола возрастает при уменьшении шага трубы и при увеличении толщины слоя бетона над трубой. Максимальная толщина конструкции пола при этом не должна превышать 70 мм, иначе стяжка начинает играть роль изолятора.

3. Подающий поток воды необходимо направить, в первую очередь, к внешним стенам или другим холодным зонам (окна, входные и балконные двери и т.д.).

4. Понижение температуры воды при прохождении контура не должно превышать 5 °С, иначе возникнет ощущение неравномерного прогрева пола.

5. При необходимости сращивания трубы в цементной стяжке, разрешается использование только неразъемных (напрессовочных) соединений.

6. Сразу после монтажа и опрессовки контура рекомендуется залить трубы в стяжку. Это защитит систему от повреждения при одновременном проведении различных строительных работ.

7. В потенциально холодных местах применяют укладку контура с меньшим шагом или укладывают дополнительный контур с шагом, меньшим, чем в середине комнаты. Размещение нескольких контуров трубопровода в одном помещении / от одного коллектора желательно проектировать с учетом уравнивания их длин, что позволит избежать установки балансировочной арматуры на каждом контуре.

На рисунке ниже приведены параллельная (A) и последовательная (B) схемы подключения контуров.

Типы регулировок температуры «Теплого пола»

1. Поддержание постоянной температуры подающей или обратной воды при постоянном потоке.

Является одним из простейших принципов регулирования — исполнительным механизмом служит трехходовой регулируемый вентиль.

Алгоритм работы системы:

1. Возрастает потребление тепла.

2. Понижается средняя температура воды в петле.

3. Трехходовой вентиль перестает подмешивать обратную воду в подающий поток.

4. Увеличивается средняя температура воды в петле.

2. Коррекция температуры в помещении за счет температуры поступающего теплоносителя (воды) при постоянном потоке.

В этом случае приоритет отдается комфортной температуре в помещении, а не на поверхности пола. Такой способ регулировки подразумевает использование датчиков температуры внутри помещения. Датчики при этом рекомендуется устанавливать в жилых комнатах вдали от окон, входных дверей, отопительных приборов. Запрещена установка датчиков в местах, освещаемых солнечным светом. При таком способе регулировки происходит быстрое реагирование отопительной системы на температуру помещения. Это особенно удобно при отоплении общественных помещений, где численность присутствующих сильно различается в течение суток (офисы, спортивные сооружения и т.д.).

Алгоритм работы системы:

1. Возрастает/понижается потребление тепла.

2. Понижается/возрастает температура воздуха в помещении.

3. Возрастает/понижается температура подающей воды в контуре.

4. Нормализуется температура в помещении.

3. Изменение потока при постоянной температуре воды.

Не рекомендуется использование данной схемы в помещениях с низким потреблением тепла. В этом случае скорость потока мала, и в трубах могут остаться пузырьки воздуха, а разница температур на входе и выходе контура будет слишком велика. В качестве исполнительных устройств используются автоматические самодействующие вентили или дистанционно управляемые вентили с электрическими исполнительными механизмами.

4. Постоянная температура пола.

Приоритет отдается комфортной температуре пола. Для коррекции температуры используются датчики, расположенные в полу.

Особенности применения

Хотя система отопления «теплый пол» с бетонным основанием является самой распространенной в силу своих высоких эксплуатационных характеристик и дешевизны, её применение возможно не повсеместно. Вес бетонного основания при толщине стяжки 50 мм может составлять 300 кг/м2. Поэтому такую систему сложно использовать в домах с деревянными перекрытиями. В этих случаях используется иная технология укладки греющих труб с применением формованных полистирольных или деревянных листов в качестве опорного слоя.

Подобная система водяного теплого пола обладает рядом специфических преимуществ перед традиционными бетонными теплыми полами:

Небольшой вес

Толщина конструкции не превышает 60–65 мм

и практически не сказывается на высоте помещения

Скорость монтажа

т.к. не требуется затрат времени для затвердевания бетонной стяжки

Возможность применения во временных помещениях

т.к. систему можно легко демонтировать

«Сухие» системы водяных тёплых полов

применяют при ограниченной высоте помещения, при жестких сроках монтажа, при невозможности доставки бетона в труднодоступные места или для домов с деревянными перекрытиями.

К сожалению, эти системы имеют существенный недостаток — низкую теплоотдачу, не больше 50–60 Вт/м2. Учитывая географические особенности большей части территории России, такой теплоотдачи недостаточно для полноценного отопления помещения. Поэтому подобные системы отопления чаще всего находят применение лишь в качестве второстепенной системы отопления для достижения комфорта.

Система «холодная панель»

По аналогии с «теплым полом» работает и «холодная панель». Отличие — в месте прокладки труб: потолок или стена. Таким образом, прохлада, также без существенных воздушных потоков, спускается с потолка, обеспечивая при этом равномерность распределения температуры. Так, при температуре теплоносителя 16–18 °С в комнате будет 18–20 °С, что вполне достаточно.

Система «холодая панель» энергоэффективна

она требует меньшей мощности холодильной машины (чиллера).

Это достигается за счёт инертности системы: работая ночью, она охлаждает конструкции, которые днем начнут отдавать холод в помещение.

При расчете температуры теплоносителя следует внимательно рассчитывать точку росы для предотвращения образования конденсата. Также следует проектировать систему таким образом, что бы даже при попытке установки на комнатном регуляторе более низких значений температура в контуре не была ниже 14 °С. Для снижения возможности образования росы следует качественно замоноличивать трубы, предотвращая их контакт с воздухом, тем самым добиваясь лучшей теплопередачи на всю охлаждаемую поверхность.

Для обеспечения стабильной работы чиллера желательно предусматривать гидравлический аккумулятор холода — бак определенного объема (рассчитывается в зависимости от мощности системы), в который отдельными контурами врезаны один или несколько чиллеров. Отдельно в этом баке сделаны врезки на распределительные коллекторы. В результате получается гидравлическая стрелка (насос чиллера и насосы коллекторов работают независимо), а также аккумулятор для сглаживания запусков/остановок чиллера.

Системы «теплый пол» и «холодная панель» легко интегрируются в единую и современную систему «умный дом». Они подключаются к одному и тому же терморегулятору в комнате и имеют оппозитные сервоприводы на коллекторах. Таким образом, при изменении температуры в комнате один привод уменьшает расход теплоносителя, а другой — увеличивает его.