Главный аргумент в пользу системы "теплый пол" - повышенный комфорт пребывания человека в помещении, когда в качестве отопительного прибора выступает вся поверхность пола. Воздух в помещении прогревается снизу вверх, при этом у поверхности пола он несколько теплее, чем на высоте 2-2,5 м.
В некоторых случаях (например, при обогреве торговых комплексов, бассейнов, спортивных залов, больниц) напольное отопление является наиболее предпочтительным.
К недостаткам систем напольного отопления относятся относительно высокая, по сравнению с радиаторными, стоимость оборудования, а также повышенные требования к технической грамотности монтажников и качеству их работы. При использовании качественных материалов и соблюдении технологии монтажа грамотно спроектированной системы водяного напольного отопления, проблем при ее последующей эксплуатации не возникает.
Для получения расчетной температуры (как правило, не выше 55 °С) и заданного расхода теплоносителя в контуре "теплых полов" используются насосно-смесительные узлы. Они образуют отдельный циркуляционный низкотемпературный контур, в который подмешивается горячий теплоноситель из первичного контура. Количество подмешиваемого теплоносителя может устанавливаться как вручную (если температура и расход в первичном контуре постоянны), так и автоматически с помощью терморегуляторов. Полностью реализовать все преимущества "теплого пола" позволяют насосно-смесительные узлы с погодной компенсацией, в которых температура подаваемого в низкотемпературный контур теплоносителя корректируется в зависимости от температуры наружного воздуха.
Это зависит от местного законодательства. Например, в Москве устройство полов с подогревом от общедомовых систем водоснабжения и отопления исключено из перечня разрешенных видов переоборудования (постановление Правительства Москвы № 73-ПП от 8 февраля 2005 г.). В ряде регионов межведомственные комиссии, решающие вопрос согласования по установке системы "теплый пол", требуют дополнительной экспертизы и расчетного подтверждения того, что устройство "теплого пола" не приведет к нарушению в работе общедомовых инженерных систем (см. "Правила и нормы технической эксплуатации жилищного фонда", п. 1.7.2).
С технической точки зрения, подключение "теплого пола" к системе центрального отопления возможно при условии устройства отдельного насосно-смесительного узла с ограничением давления возвращаемого в домовую систему теплоносителя. Кроме того, при наличии в доме индивидуального теплового пункта, оборудованного элеватором (струйным насосом), использование пластиковых и металлопластиковых труб в отопительных системах не допускается.
Лучше всего эффект "теплого пола" ощущается при напольных покрытиях из материалов с высоким коэффициентом теплопроводности (керамическая плитка, бетон, наливные полы, безосновный линолеум, ламинат и т.д.). В случае применения ковролина, он должен иметь "знак пригодности" для использования на теплом основании. Прочие синтетические покрытия (линолеум, релин, ламинированные плиты, пластикат, плитка ПХВ и т.д.) должны иметь "знак отсутствия" токсичных выделений при повышенной температуре основания.
Паркет, паркетные щиты и доски также могут использоваться в качестве покрытия "теплого пола", но при этом температура поверхности не должна превышать 26 °С. Кроме того, в состав смесительного узла обязательно должен входить предохранительный термостат. Влажность материалов покрытия пола из естественной древесины не должна превышать 9 %. Работы по укладке паркетного или дощатого пола разрешается вести только при температуре в помещении не ниже 18 °С и 40-50-процентной влажности.
Требования СНиП 41-01-2003 "Отопление, вентиляция и кондиционирование" (п. 6.5.12) относительно температуры поверхности "теплого пола" приведены в таблице. Следует отметить, что зарубежные нормативные документы допускают несколько большие значения температур поверхности. Это необходимо учитывать при использовании расчетных программ, разработанных на их основе.
Длину одной петли "теплого пола" диктует мощность насоса. Если говорить о полиэтиленовых и металлопластиковых трубах, то экономически целесообразно, чтобы длина петли трубы с наружным диаметром 16 мм не превышала 100 м, а с диаметром 20 мм - 120 м. Желательно также, чтобы гидравлические потери давления в петле не превышали 20 кПа. Ориентировочная площадь, занимаемая одной петлей, при соблюдении данных условий составляет около 15 м2. При большей площади используются коллекторные системы, при этом желательно, чтобы длина петель, присоединенных к одному коллектору, была примерно одинаковой.
Толщина теплоизоляции, ограничивающей потери тепла от труб "теплого пола" по направлению "вниз", должна определяться расчетом и во многом зависит от температуры воздуха в расчетном помещении и температуры в нижележащем помещении (или грунте). В большинстве западных расчетных программ потери тепла "вниз" принимаются в размере 10 % общего теплового потока. Если температура воздуха в расчетном и нижележащем помещении одинакова, то такому соотношению удовлетворяет слой пенополистирола толщиной 25 мм с коэффициентом теплопроводности 0,035 Вт/(мoК).
Трубы для устройства "теплого пола" должны обладать следующими свойствами: гибкостью, позволяющей изгибать трубу с минимальным радиусом для обеспечения требуемого шага укладки; способностью сохранять форму; низким коэффициентом сопротивления движению теплоносителя для снижения мощности насосного оборудования; долговечностью и коррозионной стойкостью, поскольку доступ к трубам в период эксплуатации затруднен; кислородонепроницаемостью (как и любой трубопровод отопительной системы). Кроме того, труба должна легко обрабатываться простым инструментом и иметь приемлемую цену.
Наибольшее распространение получили системы "теплый пол" из полиэтиленовых (PEX-EVOH-PEX), металлопластиковых и медных труб. Полиэтиленовые трубы менее удобны в работе, поскольку не сохраняют приданную форму, а при нагреве стремятся распрямиться ("эффект памяти"). Медные трубы при замоноличивании в стяжку должны иметь покровный полимерный слой, чтобы избежать щелочного воздействия, к тому же этот материал достаточно дорог. Наиболее полно удовлетворяют предъявляемым требованиям металлопластиковые трубы.
Использование пластификатора позволяет сделать стяжку более плотной, без воздушных включений, что существенно снижает тепловые потери и повышает прочность стяжки. Однако не все пластификаторы годятся для данной цели: большинство из используемых в строительстве являются воздухововлекающими, и их применение, напротив, приведет к понижению прочности и теплопроводности стяжки. Для систем "теплый пол" выпускаются специальные невоздухововлекающие пластификаторы, основанные на мелкодисперсных чешуйчатых частицах минеральных материалов с низким коэффициентом трения. Как правило, расход пластификатора составляет 3-5 л/м3 раствора.
В случаях, когда трубы "теплого пола" устанавливают в воздушной прослойке (например, в полах по лагам), фольгирование теплоизоляции позволяет отразить большую часть направленного вниз лучистого теплового потока, увеличивая тем самым КПД системы. Такую же роль при устройстве поризованных (газо- или пенобетонных) стяжек играет фольга.
Когда стяжка выполнена из плотной цементно-песчаной смеси, фольгирование теплоизоляции может быть оправдано только в качестве дополнительной гидроизоляции - отражающие свойства фольги себя проявить не могут из-за отсутствия границы "воздух - твердое тело". Нужно иметь в виду, что слой алюминиевой фольги, заливаемый цементным раствором, обязательно должен иметь защитное покрытие из полимерной пленки. В противном случае алюминий может разрушиться под воздействием высокощелочной среды раствора (рН = 12,4).
Причинами появления трещин в стяжке "теплого пола" могут быть низкая прочность утеплителя, некачественное уплотнение смеси при укладке, отсутствие в смеси пластификатора, слишком толстая стяжка (усадочные трещины). Следует придерживаться следующих правил: плотность утеплителя (пенополистирола) под стяжкой должна быть не менее 40 кг/м3; раствор для стяжки должен быть удобоукладываемым (пластичным), использование пластификатора обязательно; во избежание появления усадочных трещин в раствор нужно добавить полипропиленовую фибру из расчета 1-2 кг фибры на 1 м3 раствора. Для силовых нагруженных полов используется стальная фибра.
Если в архитектурно-строительной части проекта не предусмотрено устройство пароизоляции, то при "мокром методе" устройства системы "теплый пол" по перекрытиям рекомендуется укладывать по выровненному перекрытию слой пергамина. Это поможет предотвратить протекание через перекрытие цементного молока во время заливки стяжки. Если в проекте предусмотрена междуэтажная пароизоляция, то дополнительно гидроизоляцию устраивать не обязательно. Гидроизоляция во влажных помещениях (ванные, санузлы, душевые) устраивается в обычном порядке поверх стяжки "теплого пола".
Для помещений с длиной стороны менее 10 м достаточно использовать шов толщиной 5 мм. Для прочих помещений расчет шва осуществляется по формуле: b = 0,55 o L, где b - толщина шва, мм; L -длина помещения, м.
Шаг петель определяется расчетом. Надо учитывать, что шаг петель менее 80 мм трудно осуществить на практике из-за маленького радиуса изгиба трубы, а шаг более 250 мм не рекомендуется, так как приводит к ощутимой неравномерности прогрева "теплого пола". Для облегчения задачи выбора шага петель можно воспользоваться приведенной таблице.
Для ответа на этот вопрос в каждом конкретном случае требуется произвести теплотехнический расчет. С одной стороны, максимальный удельный тепловой поток от "теплого пола" составляет около 70 Вт/м2 при температуре воздуха в помещении 20 °С. Этого достаточно для компенсации тепловых потерь через ограждающие конструкции, выполненные в соответствии с нормами по тепловой защите.
С другой стороны, если учитывать затраты тепла на нагрев требуемого по санитарным нормам наружного воздуха (3 м3/ч на 1 м2 жилого помещения), то мощность системы "теплый пол" может оказаться недостаточной. В таких случаях рекомендуется использование краевых зон с повышенной температурой поверхности вдоль наружных стен, а также применение участков "теплых стен".
Стяжка должна успеть приобрести достаточную прочность. Через трое суток в естественных условиях твердения (без подогрева) она набирает 50 % прочности, через неделю - 70 %. Полный набор прочности до проектной марки происходит через 28 сут. Исходя из этого, запускать "теплый пол" рекомендуется не ранее, чем через трое суток после заливки. Также нужно помнить, что заливка раствором системы "теплый пол" производится при заполненных водой под давлением 3 бар напольных трубопроводах.
По теплому полу приятно ходить, нет дискомфорта от холода под ногами и духоты в верхней части помещения. Грамотно обустроенная система позволяет равномерно прогревать все зоны комнат, создавая уют и экономя средства на обогрев. Монтаж теплого пола относительно прост, но эффективность отопительного контура полностью зависит от правильности расчетов при подготовке проекта.
Чтобы теплый пол создавал нужный климат и не становился причиной неудобств или коммунальных аварий, помещение, в котором будет монтироваться этот отопительный контур, должно отвечать следующим требованиям:
Если вышеперечисленные требования соблюдены, система “теплый пол” будет установлена без проблем. Однако ее эффективность зависит не только от размеров помещения, но и от других его особенностей, учесть которые поможет выполнение следующих рекомендаций:
Для правильного функционирования этой отопительной системы важна четкая последовательность слоев так называемого “пирога” теплого пола.
Тепловой контур укладывается на предварительно тепло- и гидроизолированную поверхность, а сверху заливается или засыпается цементной стяжкой, поверх которой укладывается финишное напольное покрытие. Вышеперечисленные слои – оболочка пирога – обязательны в обоих случаях. Они защищают систему от внешних воздействий и повышают ее КПД.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Правильный расчет – залог успеха в любом деле. Однако не так просто реализовать на практике все замыслы. Это утверждение вполне относится к проведению коммуникаций для создания . Можно все рассчитать до миллиметров, но все равно проверка получившихся данных будет необходима на каждом этапе работы, так как все полностью учесть невозможно. Кроме того, каждая квартира имеет свои особенности поверхности пола, так что, зачастую, трудно учесть все изгибы и впадинки. Однако не стоит отчаиваться, потому что правильно установить систему теплого пола хоть и трудно, но реально.
Исходя из того, как удобнее мастеру, можно расположить коммуникации в 4-х вариантах:
Правильный расчет отопительной системы – задача трудная, но вполне осуществимая при пошаговом подходе. Учесть абсолютно все нюансы при монтаже теплого пола проблематично, потому стоит уделять внимание самым главным характеристикам, а именно длине труб и объему воды в них. Кроме того, стоит помнить, что даже незначительное превышение длины контура в 100 м может серьезно навредить системе и выдать на выходе далеко не ту температуру, которая ожидается. Двухконтурная модель, в свою очередь, будет гораздо эффективнее, что позволит отапливать дом без больших хлопот и с меньшим потреблением ресурсов.
Теплые полы отличное решение для благоустройства своего жилья. Температура пола напрямую зависит от длины труб теплого пола, спрятанных в стяжке. Труба в полу укладывается петлями. Фактически из количества петель и их длинны и складывается общая длина трубы. Понятно, чем длиннее труба в одинаковом объеме, тем теплее пол. В этой статье поговорим об ограничениях на длину одного контура теплого пола.
Приблизительные расчетные характеристики для труб диаметром 16 и 20 мм составляют: 80-100 и 100-120 метров соответственно. Эти данные приведены приблизительно для примерных расчетов. Давайте более детально рассмотрим процесс монтажа и заливки теплых полов.
Разберемся к каким последствиям может привести увеличение длины трубы теплого пола. Одна из причин — это увеличение гидравлического сопротивления, которая создаст дополнительную нагрузку на гидравлический насос в результате которой он может выйти из строя или же просто может не справится с возложенной на него задачей. Расчет сопротивления состоит из многих параметров. Условий, параметров укладки. Материала применяемых труб. Вот три основных: длина петли, количество изгибов и тепловая нагрузка на нее .
Стоит заметить, что тепловая нагрузка с увеличением петли растет. Также увеличивается и скорость потока и гидравлическое сопротивление. По скорости потока есть ограничения. Он не должен превышать 0.5 м/с. Если мы превысим это значение могут возникнуть различные шумовые эффекты в системе трубопровода. Так же увеличивается основной параметр, ради которого и делается этот расчет. Гидравлическое сопротивление нашей системы. На него тоже есть ограничения. Они составляют 30-40 кП на одну петлю.
Следующая причина состоит в том, что при увеличении длинны трубы теплого пола возрастает давление на стенки трубы, вызывающие удлинение этого участка при нагревании. Трубе находящейся в стяжке некуда деваться. И она начнет сужаться в самом слабом месте. Сужение может вызвать перекрытие потока в теплоносителе. У труб, изготовленных из различного материала, разный коэффициент расширения. Например, у полимерных труб коэффициент расширения очень высок. Все эти параметры необходимо учитывать при монтаже теплого пола.
Поэтому заливать стяжку теплого пола необходимо с опрессованными трубами. Опрессовать лучше воздухом с давлением примерно в 4 бара. Таким образом, когда Вы заполните систему водой и начнете ее нагревать, трубе в стяжке будет где расширяться.
Учитывая все выше перечисленные причины с учетом поправок на линейное расширение материала труб возьмем за основу максимальную длину труб теплого пола на один контур:
В таблице приведены оптимальные размеры длины теплого пола которые подойдут для всех режимов теплового расширения труб в различных режимах эксплуатации.
Примечание: В жилых домах достаточно 16 мм трубы. Больший диаметр не следует использовать. Это приведет к лишним тратам на энергоносители
Продолжаем разбирать проектирование теплых полов , начатое в предыдущей статье , и теперь рассмотрим основные рекомендации по проектированию.
Вообще-то, я об этом уже писал в отдельной статье, но повторить будет не лишне. Ниже перечислены максимально предельные температуры поверхности пола для помещений разного назначения:
В краевых зонах до 35 градусов.
Температура подающей воды должна находиться в пределах от 40 до 55 градусов. Максимальная же температура теплоносителя на входе в систему водяного теплого пола не должна превышать +60 градусов.
Перепад температур теплоносителя между подающим и обратным трубопроводом оптимальный 5...15 градусов. Меньше пяти градусов не рекомендуется из-за сильно возрастающего расхода теплоносителя через контур, что приводит к большим потерям напора. Больше пятнадцати градусов не рекомендуется по причине ощутимого перепада температуры поверхности самого пола (под окнами можем в таком случае иметь 27 градусов, в конце контура 22 градуса, такой большой перепад не комфортен). Оптимальное же падение температуры 10 градусов. Рекомендуемые температуры на входе/выходе петель: 55/45 градусов, 50/40 градусов, 45/35 градусов, 40/30 градусов.
Если в качестве источника тепла используется тепловая насосная установка (хоть это и большая редкость), то желательно взять температуру подающего теплоносителя в контур отопления 40 градусов. Во всех других случаях можно использовать любую другую подающую температуру в указанном выше диапазоне.
Максимальная длина одного контура (петли) зависит от диаметра применяемых труб:
Разница в длинах объясняется различным гидравлическим сопротивлением и тепловой нагрузкой труб разных диаметров. Ну, понятно: чем толще труба, тем меньше в ней гидравлическое сопротивление (сопротивление протеканию жидкости).
Обычно один контур обогревает одно помещение. Но если площадь помещения большая, длина контура получается больше оптимальной, то лучше сделать два контура на помещение, чем класть слишком длинную трубу.
Если при проектировании и расчётах брать один диаметр трубы, а потом монтировать другой, то гидравлика системы будет отличаться. Так что все эксперименты лучше и правильно допускать на этапе проектирования и расчетов, сравнивать результаты, выбрать лучший и ему следовать.
Если в помещении укладывается два и больше контуров, нужно стремиться, чтобы их длины были одинаковы (в длину контура считается вся труба, начиная от коллектора, а не только та её часть, которая непосредственно в самом отапливаемом помещении).
Конечно, на практике, подогнать длину идеально невозможно, но стремиться к этому нужно и разница должна составлять не больше 10 м!
Помещения в доме, как известно, имеют разную площадь. Чтобы уложить в меньшее помещение метров трубы столько же, сколько в большее, нужно делать меньше шаг между витками.
Если помещение мало и потери тепла из него не велики (туалет, прихожая), то можно объединять контуры, отапливать от обратной трубы соседнего контура.
Шаг (расстояние между соседними витками труб) укладки трубы от 15 до 30 см (15, 20, 25, 30 см – то есть, не 21; 22,4; 27 и т. п., а с шагом 5 см в указанном диапазоне 15-30 см). Допускается шаг укладки трубы 30, 35, 40, 45 см в больших помещениях (спортзалах и т. п.). И 10 см возле больших окон, наружных стен (в так называемых краевых зонах).
Шаг раскладки трубы выбирается в зависимости от тепловой нагрузки, типа помещения, длины контура, материала покрытия и др.:
Внимание! Выше приведены рекомендуемые цифры. На практике же часто металлопластиковую трубу невозможно изогнуть с малым радиусом без опасности её сломать (при укладке змейкой). Поэтому при укладке змейкой лучше и оптимально шаг 150…200 мм. Да и вообще, возьмите себе на заметку: не смотря ни на какие рекомендации и умные обоснования, делайте шаг трубы в краевых зонах 100 мм, а в остальных 150 мм и никогда не прогадаете.
Шаг же 300 мм вообще не даст равномерного прогрева пола (опять же при укладке змейкой).
В жилых домах или квартирах с площадью, начиная от 50 м2 и до безконечности – используется труба диаметром 16 мм. Толще не надо!
Даже в хорошо утеплённых домах желательно, чтобы шаг трубы не превышал 150, максимум, 200 мм – и 16-я труба даёт возможность все эти условия соблюсти. В общем, для частного дома трубы большего диаметра не нужны: они оптимальны по соотношению "лёгкость монтажа – цена – объём теплоносителя".
Другая труба, часто используемая – 18 мм. Однако, надо понимать, что более толстая труба – это лишние расходы, и не только на трубу, а и на фитинги и всё прочее.
Иногда кладут трубу диаметром 20 мм, не учитывая характеристик. А в такой трубе количество воды уже существенно больше, из-за чего на нагрев потребуется и больше энергии. Да и монтировать такую трубу тяжело: согнуть её для укладки змейкой и шагом 150 мм - нереально, а больший шаг не даст тепла в доме, а расходы на теплоноситель будут неприлично приличные. Такая труба может быть уложена в каких-то общественных зданиях, с высокими потолками, с одновременным нахождением там большого числа людей. Там будет залита толстая стяжка! Для трубы же 16 мм толщина стяжки достаточна 50 мм от верха трубы. Допускается до 80 мм.
Задача – подключить один, два или более коллекторов теплого пола .
Практически каждый коллектор теплого пола имеет для подключения к магистрали резьбу 1 дюйм (25 мм) – не важно, внутренняя она или наружная.
Есть коллекторы с резьбой на дюйм с четвертью, но это для больших промышленных или общественных учреждений, где будет использоваться труба большего диаметра, так что для частного дома такие коллекторы брать НЕ надо.
Не имеет смысла изначально заужать или «уширять» диаметры магистральных труб (т. е. подводящих теплоноситель от котла), а имеет смысл брать того же диаметра, что вход коллектора, т. е. 1 дюйм. Для полипропиленовой трубы это диаметр 32 мм (это наружный, а внутренний как раз 25 мм). Для металлопластиковой трубы это диаметр 26 мм. Для медной – 28 мм. Это – стандартные варианты по использованию труб. Но если есть сомнения по количеству контуров, то можно увеличить диаметр магистральных труб на один размер (40, 32 и 32 мм для полипропиленовой, металлопластиковой и медной труб соответственно; для перехода на 1 дюйм потребуется переходник).
Трубы из сшитого полиэтилена (PEX) имеют одинаковые размеры с металлопластиковыми по толщине стенки и диаметрам.
Не желательно подключать бетонную и настильную систему к одному смесительному узлу (и коллектору).
Один контур должен быть на одно помещения (в смысле, не нужно чудить, разложив петлю, залив стяжку, а потом делить помещение перегородкой).
Коллектор желательно размещать в середине дома. Если не получается, то проблема с разницей в длинах петель решается с помощью установки на коллекторе расходомеров : с их помощью регулируется равномерный проток теплоносителя через петли разной длины.
Если контуры имеют длины по 90 м (или даже больше), то на один коллектор можно «цеплять» максимум девять контуров. При длинах петель 60…80 м можно монтировать на один коллектор до 11 контуров.
Не надо одним насосом «давить» на два (или больше) коллектора. Правильно ставить отдельные насосы для каждой коллекторной группы.
Модули подмеса (смесительные узлы) не все подходят для любых длин труб петель теплого пола, так что уточняйте при покупке.
Для точного расчёта нужно учесть не только теплопотери, но и возможный приток тепла в помещения – например, от работающего оборудования, бытовой аппаратуры и т. п. (вряд ли этим имеет смысл морочиться, рассчитывая отопление частного дома), приток тепла через потолок – если в верхнем помещении тоже устроен тёплый пол. Расчёт многоэтажных домов нужно вести, начиная с помещений верхнего этажа к нижним. Потому что теплопотери через пол второго этажа являются полезным притоком тепла для помещений первого этажа.
Толщина утеплителя на первом и цокольном этаже не менее 50 мм (в реальности же, зависит от климатической зоны: что хорошо для юга, то совсем не катит на севере), на других этажах – не менее 30 мм. Закономерный вопрос: зачем утеплять перекрытие между первым и вторым этажом, пусть тепло от теплого пола на втором этаже греет и первых этаж? Ответ: если перекрытие бетонное, то утеплитель кладётся, чтобы не греть само перекрытие, потому что это весьма затратно и по деньгам и по времени.
Максимальная потеря напора в контуре 15 кПа (оптимально 13 кПа). Если контур имеет потери напора больше 15 кПа, нужно уменьшить расход теплоносителя или разбить площадь пола в помещении на несколько контуров. Что это значит, рассмотрим в одной из следующих статей, когда будем выполнять расчёты на конкретном примере.
Минимальный расход теплоносителя в одном контуре составляет не менее 27-30 литров в час. В противном случае контуры нужно объединять. Почему такое ограничение? При более низком расходе теплоноситель, не успев пройти весь контур, зато успеет остыть – пол будет холодным! Минимальный расход теплоносителя на каждом контуре можно выставить на регулирующем вентиле (расходомере), устанавливаемом на коллекторе.
Перечисленные выше требования к проектированию теплых полов нужно будет учитывать при выполнении расчетов тёплого пола, когда мы будем это делать в специальной программе. Так что, если эти термины вам пока ни о чём, не волнуйтесь, в своё время всё станет на свои места. Однако рекомендую где-то сделать для себя пометку, чтобы при расчетах вернуться к информации в данной статье.
проектирование теплых полов
