Монтаж напольного отопления и охлаждения

Обновлено: 28.04.2024

Системы отопления помещений: теплые полы, стены, потолки

Системы отопления типа «теплый пол», которые приобрели заслуженную популярность из-за комфортности и экономичности, относятся к системам панельного отопления. К ним относятся также системы потолочного и стенового лучистого отопления. Водяное панельное отопление имеет ряд особенностей и преимуществ.

Панельное отопление – это система обогрева, в которой преобладающее количество тепла передается путем излучения. Поэтому их еще называют системами лучистого отопления. Тепловой поток проходит через трубы, затем они нагревают массивный теплоемкий слой бетона, представляющий собой греющую плиту, а также через покрытие пола, и передается в окружающую среду.

Водяное панельное отопление выполняют внутри зданий со встроенными в стены, потолки и полы нагревательными элементами (стеновое, потолочное и подпольное), системы подогрева открытой поверхности, контактирующей с наружным воздухом (спортивные площадки и поля стадионов, коммуникационные трассы, ступеньки в переходах, подъездные пути и террасы) и пр.

При отоплении внутри зданий используются различные конструкции нагревательных панелей (панельных отопительных приборов) с учетом особенностей здания и его архитектуры, а также в зависимости от предназначения объектов. Например: деревянные полы с воздушной прослойкой, эластичные обогреваемые полы в спортивных залах, подпольное отопление с греющей плитой (заливка бетоном, т. н. «мокрый метод»), теплый пол по «сухому методу» (особенно пригоден при ремонте и реконструкции объектов), стеновое отопление «мокрым» и «сухим методом», потолочные панели, панели отопления помещений неправильной формы (например, наклонные стены в помещениях под скатной кровлей и на мансардах).

Преимущества панельного отопления:

оптимальное распределение температуры в помещении;
экономия энергии;
возможность взаимодействия с экономичными источниками тепла, например, тепловыми насосами и конденсационными котлами;
максимальное использование поверхности помещений;
оборудование может быть использовано летом для охлаждения помещений;
отсутствие сквозняков и активных конвекционных потоков, разносящих пыль в помещении, что благоприятно для аллергиков, и пр.;
водяные системы панельного отопления могут использоваться и для охлаждения помещений в летнее время.

Комфортное распределение температуры в помещении

При панельном способе отопления поверхность пола/стен характеризуется повышенной температурой, благодаря чему т. н. «ощущаемая температура» (результирующая температура воздуха, температура стен и пола в помещении), которая имеет решающее значение для ощущения теплового комфорта, имеет оптимальные значения.

Общая температура воздуха в помещении 20°C при панельном отоплении обеспечивает такой же тепловой комфорт, как и температура от 21 до 22°C при использовании традиционных отопительных приборов (радиаторов и конвекторов), а колебания внутренней температуры на 1°C практически не ощутимы человеческим организмом.

Подпольному и стеновому отоплению свойственно наиболее благоприятное для человека распределение температуры в помещении, близкое к идеальному, см. рис. 1. При панельном отоплении наблюдается существенное уменьшение конвекционного перемещения воздуха по сравнению с радиаторным (конвективным) отоплением, которое вызывает перенос пыли и т. п.

Рис. 1. Вертикальное распределение температуры для разных типов отопления Рис. 1. Вертикальное распределение температуры для разных типов отопления

Основные элементы панельного отопления

Панельное отопление состоит из трубопроводов подачи и отвода теплоносителя, системы распределителей, вспомогательных конструктивных и монтажных технологических элементов, элементов регистрации температуры и автоматического регулирования, см. рис. 2.

Рис. 2. Элементы панельного отопления: 1) греющие трубы; 2) краевая изоляция; 3) тепловая изоляция и гидроизоляция; 4) распределитель теплоносителя подпольного отопления; 5) монтажный шкафчик; 6) регулятор температуры Рис. 2. Элементы панельного отопления: 1) греющие трубы; 2) краевая изоляция; 3) тепловая изоляция и гидроизоляция; 4) распределитель теплоносителя подпольного отопления; 5) монтажный шкафчик; 6) регулятор температуры

Особенности конструкции

Подпольное отопление (или «теплый пол»), выполненное «мокрым методом», основано на непосредственной заливке труб цементным раствором в толще пола. Таким образом получается отопительный прибор, нагревательным элементом которого служит монолитный пол – массивная теплоемкая бетонная плита.

Отопление такого типа широко распространено и успешно применяется как в индивидуальном, так и многоэтажном жилищном строительстве, а также в общественных зданиях, спортивных сооружениях и торговых центрах.

Стеновое отопление (см. рис. 3) отличается от «теплого пола» установкой нагревательных труб во внутренних слоях вертикальных строительных ограждающих конструкций. Для «теплых стен», как и для напольных систем, применяются два основных способа монтажа – фиксация греющих труб на стене с последующим покрытием их штукатуркой («мокрый метод») или отделка внутренней поверхности стены готовыми гипсоволокнистыми панелями с утопленными в них греющими трубами («сухой метод»). Отопление такого типа не только обеспечивает оптимальный тепловой комфорт, но также ограничивает потери тепла из помещения (передача тепла от более теплой среды к холодной окружающей среде через ограждение с более высокой температурой физически невозможна).

Стеновое отопление идеально подходит для помещений со скошенными стенами (для чердачных помещения и мансард), где имеются большие проблемы с планировкой скошенных поверхностей и внутреннего пространства при организации воздушных потоков от высокотемпературных отопительных систем (радиаторного типа).

Рис. 3. Стеновое отопление: 1) укладка мокрым методом – трубы покрыты штукатуркой; 2) укладка сухим методом – трубы утоплены в гипсоволокнистых плитах Рис. 3. Стеновое отопление: 1) укладка мокрым методом – трубы покрыты штукатуркой; 2) укладка сухим методом – трубы утоплены в гипсоволокнистых плитах

В качестве нагревательного элемента в панельном отоплении используются полимерные трубы, которые делятся на два типа исполнения, «мокрый» метод и «сухой» метод. При устройстве мокрым методом греющие трубы крепятся при помощи пластиковых шин системы KAN-therm Rail.

Для изготовления «теплого пола» в системе KAN-therm применяются два вида полимерных труб: полиэтиленовые трубы PE-Xa, PE-Xc и PE-RT с антидиффузионной защитой или многослойные трубы PE-RT/Al/PE-RT с алюминиевой прослойкой. В зависимости от требуемой тепловой мощности подпольного отопления применяются трубы с диаметрами Ø12−Ø26 мм.

Водяной «теплый пол» может быть как с твердым (керамическим, деревянным, ламинированным покрытием), так и с эластичным наружным покрытием (например, для спортивных сооружений, см. рис. 4). Эластичное покрытие, по большому счету, отличается от «теплого пола» с твердым наружным покрытием только конструкцией верхних слоев.

Рис. 4. Конструкция греющей плиты напольного «спортивного» отопления по системе KAN-therm: 1) стена; 2) слой штукатурки; 3) плинтус; 4) разделительный шов; 5) напольное «спортивное» покрытие; 5a) покрытие из стекловолокна; 5b) эластичный слой 10 мм; 6) стяжка; 7) шпилька для труб; 8) греющая труба KAN-therm; 9) краевая лента с защитным фартуком ПE; 10) системная плита KAN-therm Tacker с металлизированной или ламинированной пленкой; 11) гидроизоляция (только возле грунта!); 12) бетонное перекрытие Рис. 4. Конструкция греющей плиты напольного «спортивного» отопления по системе KAN-therm: 1) стена; 2) слой штукатурки; 3) плинтус; 4) разделительный шов; 5) напольное «спортивное» покрытие; 5a) покрытие из стекловолокна; 5b) эластичный слой 10 мм; 6) стяжка; 7) шпилька для труб; 8) греющая труба KAN-therm; 9) краевая лента с защитным фартуком ПE; 10) системная плита KAN-therm Tacker с металлизированной или ламинированной пленкой; 11) гидроизоляция (только возле грунта!); 12) бетонное перекрытие

Требования к тепловой изоляции в соответствии с нормами PN‑EN 1264:

R = 0,75 [м²K/Вт] – требуемое сопротивление тепловой изоляции над отапливаемым помещением;
R = 1,25 [м²K/Вт] – требуемое сопротивление тепловой изоляции над неотапливаемым помещением или на грунте (Tнар ≥ 0°C);
R = 2,00 [м²K/Вт] – требуемое сопротивление тепловой изоляции на грунте (-5°C ≥ Tнар ≥ -15°C).

Материал тепловой изоляции: пенополистирольные плиты Tacker с металлизированной или ламинированной пленкой толщиной 20, 30, 35 и 50 мм или профилированные пенополистирольные плиты Profil1, 2 и 4 толщиной 11 и 30 мм, которые укладываются на пенополистирольные плиты TBS толщиной 25 мм. В случае укладки пенополистирола на битумный слой используется разделительная пленка PE.

Рис. 5. Монтаж труб с помощью скоб и укладкой в профилированную подкладку Рис. 5. Монтаж труб с помощью скоб и укладкой в профилированную подкладку

Основные способы монтажа напольного отопления по системе KAN-therm – это KAN-therm Tacker специальными скобами на изоляционные плиты из EPS, покрытые металлизированной или ламинированной пленкой с нанесенной на них сеткой с шагом 5 см; и система KAN-therm Profil − трубы крепятся за счет фиксации их в специально профилированной части плиты Profil.

В подпольном отоплении можно применять трубы PE-Xc, PE-RT Ø16×2 мм, 18×2 мм, 18×2,5 мм или PE-RT/AL/PE-RT Ø16×2 мм. Трубы поставляются в бухтах по 100–600 м, в зависимости от диаметра трубы. Чтобы избежать перекручивания трубы при монтаже, что приводит к росту упругих деформаций, а также к отставанию трубы от пола и к возрастанию физических усилий, рекомендуется использовать приспособление «Размотчик для труб».

Контур укладки трубы разделяется на две зоны: зона постоянной эксплуатации и граничная зона.

Граничная зона – это зона метровой ширины вдоль наружных ограждений. Чтобы компенсировать возможную температурную неравномерность на плитах перекрытия на тех участках, которые расположены ближе к наружным стенам (граничная зона), при монтаже трубы укладывают более плотно, чем в помещениях, ограниченных внутренними стенами и перегородками, см. рис. 6. Для увеличения температуры на поверхности пола граничной зоны в ней обычно уменьшают шаг укладки трубопроводов. Граничная зона может также иметь выделенный контур.

Рис. 6. Схема укладки «теплого пола» во внутренних помещениях и в граничных зонах комнат с наружными стенами

Если шаг трубопроводов в основной зоне (зона постоянной эксплуатации) обычно составляет 150–250 мм, то в граничной зоне трубы обычно укладывают с шагом 100–150 мм. При этом, конечно, при инженерном расчете необходимо опираться не на ориентировочный диапазон шага, а на максимальную температуру, принимаемую как 26°C в зоне постоянного пребывания людей и 31°C – в зонах временного пребывания людей, в граничных зонах, в мокрых помещениях, в прихожих. Наличие граничной зоны является обязательным условием укладки теплого пола в помещениях, где не предусмотрены радиаторы.

Конструкция стеновых панелей, выполненных «мокрым методом», показана на рис. 7. Для стенового отопления используются трубы с диаметрами Ø8−Ø16 мм, которые покрывают сверху специально предназначенным для этого раствором штукатурки («мокрый метод»). Также возможно расположение расположенные в готовых панелях, которые монтируются на стене («сухой метод»), см. рис. 3.

Рис. 7. Конструкция стеновой панели KAN-therm по «мокрому методу»: 1) стеновое покрытие (обои, керамическая плитка); 2) штукатурка; 3) монтажная сетка 7 × 7 мм; 4) греющая труба KAN-therm; 5) шина для фиксации труб; 6) распорный дюбель; 7) стеновая конструкция; 8) теплоизоляция; 9) наружная штукатурка; 10) разделительный шов Рис. 7. Конструкция стеновой панели KAN-therm по «мокрому методу»: 1) стеновое покрытие (обои, керамическая плитка); 2) штукатурка; 3) монтажная сетка 7 × 7 мм; 4) греющая труба KAN-therm; 5) шина для фиксации труб; 6) распорный дюбель; 7) стеновая конструкция; 8) теплоизоляция; 9) наружная штукатурка; 10) разделительный шов

Для потолочных систем тоже, как правило, используют готовые нагревательные панели, выполненные «сухим методом».

Схемы укладки труб «теплого пола» водяного

Независимо от вида крепления труб их можно уложить тремя различными способами, см. рис. 8:

Змеевик (меандр) – самый простой способ укладки, когда трубы укладываются по одной из сторон зоны отопления последовательно с поворотами на 180°.
Такой способ монтажа имеет самый неоднородный профиль температур на поверхности пола, поскольку теплоноситель остывает по ходу движения его в трубе, и, следовательно, возникают локальные зоны перегрева и недостаточного нагрева. Змеевик правильнее применять только в ограниченных случаях: укладка в «теплых полах» в санитарных узлах малой площади (до 4 м²); укладка в обогреваемых наклонных пандусах; обогрев ступеней; укладка граничных зон с выделенным отопительным контуром.

Рис. 8. Схемы укладки труб «теплого пола»: меандр, двойной меандр и улитка (спираль)

Двойной змеевик (двойной меандр) – укладка «бифилярного» типа, где рядом с подающим трубопроводом с самой высокой температурой всегда располагается обратный трубопровод с самой низкой температурой. При таком способе укладки профиль температур на полу, хотя и не идеальный, но уже близок к оптимальному. Это самый удобный способ монтажа для правильной и простой укладки температурно-деформационного шва.
Улитка (спираль) – способ укладки, обеспечивает наиболее равномерное распределение температуры по греющей поверхности, потому что подающие и обратные трубопроводы располагаются попеременно, рядом друг с другом. Выбор укладки греющего контура не влияет на общую теплоотдачу, но имеет решающее значение в распределении температуры по его поверхности.

Управление тепловыми потоками и регулирующая автоматика

Системы панельного отопления нуждаются в автоматическом регулировании – все помещения разнятся по площади и конфигурации, имеют ли перекрытия контакт с наружными стенами или нет. Кроме того, перекрытия (напольное отопление) и/или стены (стеновые панели) имеют разную теплоемкость и тепловую инерционность. Поэтому важно иметь устройства, позволяющие поддерживать желаемую настраиваемую температуру в пределах помещения. Без этого добиться нужной степени комфорта и избежать неэкономичного использования тепла не удастся.

Автоматика позволяет с высокой точностью контролировать температуру в помещениях, не допуская общего и локального перегрева, а значит, перерасхода дорожающих энергоресурсов, что повышает энергоэффективность здания в целом. Экономия энергии может составлять до 20% по сравнению с системами без автоматики.

В программном обеспечении комнатных термостатов реализовано множество функций. Они скоммутированы с сервоприводами на распределителях контуров теплого пола, которые перекрывают поток теплоносителя через те контуры, которые уже достигли заданных желаемых температурных параметров.

Рис. 9. Сервоприводы на распределителях контуров «теплого пола» и/или стеновых панелей Рис. 9. Сервоприводы на распределителях контуров «теплого пола» и/или стеновых панелей

Автоматика системы KAN-therm – это мультифункциональная система, которая позволяет не только обогреть помещения в режиме отопления, но и обеспечивает охлаждение помещений в теплый период года. При этом обеспечивается контроль и регулирование температуры в разных зонах отопления и охлаждения, производится управление источником тепла и работой насоса, осуществляется контроль влажности воздуха в режиме охлаждения во избежание образования конденсата. Кроме того, реализуются функции защиты насоса и вентилей (запуск после больших периодов простоя), защиты от замерзания и чрезмерной критической температуры благодаря ограничителю температуры и внешнему управляющему таймеру, подключенному к механической клеммной колодке.

Большой выбор термостатов с различной функциональностью позволяет подобрать оптимальные параметры управления каждым объектом как в ручном режиме (с автоматическим понижением ночной температуры) и минимальным набором встроенной защиты (например, от замерзания), так и в автоматическом.

Автоматика термостатов имеет возможность регулирования систем отопления/охлаждения для работы по программам комфорта, в которых пользователь сам задает соответствующую температуру воздуха по времени суток. Также предусматривается возможность подключения датчика температуры пола для поддержания комфортной температуры поверхности пола после достижения заданной температуры воздуха в помещении.
Термостаты также имеют функции ограничения настроек температуры, защиты системы от замерзания, защиты вентилей, блокировки включения режима отопления или охлаждения. Кроме того, имеется возможность согласованной работы и регулирования теплых полов и радиаторов в одном помещении.

Мощность сервоприводов, применяемых в системе KAN-therm, минимизирована до 1 Вт.

В современных условиях актуальным становится не только надежность и эффективность работы устройств автоматики, но и беспроблемное, легкое обслуживание, возможность разнообразной конфигурации, в том числе дистанционное управление с помощью ноутбука или смартфона, а также, возможность расширения системы в будущем.

Система KAN-therm предлагает для панельного отопления/охлаждения современные решения для управления оборудованием и для автоматической регулировки температуры на базе беспроводных устройств, коммутация между которыми осуществляется по радиосвязи. Это значительно упрощает монтаж автоматики и устраняет проблемы и затраты, связанные с разводкой большого количества проводов в здании. Такой тип автоматики особенно необходим в случае модернизации систем отопления в имеющихся зданиях.

Что важно помнить

Несложные рекомендации по реализации систем отопления сводятся к нескольким пунктам, о которых нужно помнить при выборе систем панельного отопления, приведены ниже:

Проектирование и монтаж систем напольного отопления

В последнее время строители сдают квартиры и дома, как правило, без внутренней отделки, поэтому затраты на установку «теплого пола» сводятся к минимуму, поскольку в любом случае приходится заливать бетонные полы и практичнее сделать их сразу «теплыми».

Рост популярности систем напольного отопления неслучаен, поскольку они создают близкий к идеальному профиль распределения температуры внутри помещения. Не зря говорится: «Держи ноги в тепле, а голову – в холоде». Кроме того, комфортная температура при напольном отоплении на 1–2 °С ниже, чем при радиаторном, что уменьшает тепловые потери примерно на 5–10 %. Кстати, «теплый пол» не является современным изобретением: еще древние римляне использовали для отопления проложенные в полу помещения трубы, по которым проходил нагретый воздух.

Проектирование и монтаж систем напольного отопления требуют соблюдения ряда условий. Во-первых, температура подаваемой воды в систему теплого пола не должна превышать 60 °С, иначе возможно отслоение покрытия пола и дискомфорт для находящихся в помещении людей.

Во-вторых, температура пола не должна превышать заданных значений. Это связано с тем, что чрезмерный нагрев пола негативно отражается на самочувствии людей, особенно страдающих заболеваниями ног. В России эта температура составляет 26 °С. В Европе для различных зон помещения и разных зданий установлены различные значения предельной температуры поверхности пола. Так, в холле, проходной комнате и на входе в жилое здание температура пола не должна быть выше 27 °С; в жилой комнате, на кухне, в кладовой, ванной, душевой – не более 29 °С; такая же температура определена для офисов, школ, храмов и т.д. В периферийной, примыкающей к стенам, зоне помещений температура пола может составлять 32, в бассейнах – 33 °С.

Возможна комбинация напольного отопления с настенным и потолочным; по крайней мере, с отоплением участками «теплых стен» у наружных окон.

Определение теплоотдачи

Тепловая эмиссия (теплоотдача) «теплого пола» зависит от температуры воды и шага укладки трубы, а также разности температур его поверхности и воздуха в помещении. Определить ее значение можно расчетным путем или воспользовавшись готовыми таблицами.

Надо сказать, что производители систем напольного отопления рекомендуют разные перепады температур прямой и обратной воды, например, 5 или 10 °С. Чем меньше это значение (при одинаковом шаге укладки трубы), тем выше теплоотдача пола (средняя температура теплоносителя выше), а градиент температур меньше (пол нагревается более равномерно). В то же время при меньшем перепаде температур необходим больший расход теплоносителя, и, соответственно, необходимо применять трубы большего диаметра, что приводит к удорожанию системы. Возможно, разность температур в 8 °С является некой «золотой серединой».

Монтаж и пуск системы

Возможны несколько вариантов укладки «теплого пола»:

С применением профилированных панелей (матов) из пенополистирола, с толщиной изоляции 15 или 30 мм. Это самый удобный и быстрый способ, поскольку труба сразу укладывается между выступами на панели и затем заливается сверху слоем бетона. Однако стоимость самих панелей достаточно высока. Думается, она значительно снизится с расширением производства таких панелей в России. Коэффициент термического сопротивления для матов толщиной 30 мм составляет 0,88, а для матов толщиной 15 мм – 0,45 м2⋅К/Вт.
Укладка трубы на стальную сетку, размещаемую на слой полистирола. Труба крепится к сетке с помощью клипс. Сверху заливается бетон. Если пол будет подвержен большим механическим нагрузкам, рекомендуется также уложить стальные сетки сверху.
Укладка трубы с применением специальных клипс, которые крепят трубу к слою изоляции из полистирола, сверху которого укладывается пленка с нанесенными на ее поверхность линиями, образующими сетку с ячейкой 5 см. Иногда пленка клеится к полистиролу и поставляется как отдельное изделие, обеспечивающее удобство монтажа
Укладка трубы с помощью U-образных профилей: пластиковые планки с углублениями для установки труб приклеиваются (крепятся клипсами) к слою изоляции, и по ним прокладывают трубы.
При укладке труб в деревянном полу, на лаги прибиваются доски; на них размещают металлические «рассеиватели» тепла, в пазы которых укладываются трубы. Естественно, вначале между лагами укладывается изоляция.

Перед укладкой основной изоляции «теплого пола» по периметру помещения необходимо проложить специальную боковую изоляцию, которая компенсирует тепловое расширение бетонной плиты пола. При возможности проникновения влаги через слой бетона к изоляции, например в случае устройства «теплого пола» над подвалом, под изоляцию необходимо уложить полиэтиленовую пленку. Бетонное основание должно быть очищено и при необходимости выровнено. Если подвал не отапливается, рекомендуется использовать дополнительный слой изоляции.

Следует иметь в виду, что при заливке бетонных полов рекомендуется использовать специальный состав и для улучшения сцепления трубы с бетоном добавлять в него пластификатор.

Можно рекомендовать следующий состав: 50 кг цемента (CEMI 32.5 R, соответствует DIN 1164), 225 кг песка (0,8 мм), 18 л воды, 0,5 л (600 г) пластификатора. После заливки стяжку рекомендуется «провибрировать» – для устранения воздушных «карманов» между трубой и бетоном.

Высота слоя бетона над трубой составляет обычно 3–7 см. Слишком тонкий сой может разрушиться, а слишком толстый – приводит к большой инерции системы. При длине плиты более 10 м или площади больше 45 м2 необходимо предусмотреть швы между плитами минимальной толщиной 5 мм. При прохождении труб через швы они должны быть защищены гофрированной трубкой.

Отметим, что после монтажа и подсоединения труб к коллекторам, до заливки бетона, необходимо провести опрессовку системы давлением 10 атм в течение 24 ч. При заливке давление в системе должно быть не меньше 3 атм.

Пуск системы осуществляется только после полного высыхания бетона (примерно 4 дня на 1 см толщины стяжки, т. е. для высыхания стяжки толщиной 5 см необходимо 20 дней). Нельзя использовать систему напольного отопления для ускорения сушки бетона. После пуска системы можно ежедневно увеличивать температуру подаваемой воды на 5 °С.

В качестве труб лучше использовать металлопластиковые, например Henco, типоразмером 16×2 или 18×2. Они непроницаемы для кислорода, имеют относительно небольшой коэффициент линейного расширения – 0,025 мм/(м⋅К) (в 8 раз меньше, чем у пластиковых труб) и высокий коэффициент теплопроводности – 0,43 В/(м⋅К), а также сохраняют форму при изгибании.

Длина одного контура, как правило, не должна превышать 100–120 м, потери – 20 кПа; минимальная скорость движения воды – 0,2 м/с (во избежание образования в системе воздушных пробок).

Рекомендуется избегать использования фитингов или, по крайней мере, применять фитинги, не подверженные коррозии при контакте с бетоном (например, PVDF пресс-фитинги). Как правило, в современных системах трубы петель соединяются непосредственно с коллекторами, которые имеют встроенные клапаны для изменения расхода теплоносителя в зависимости от температуры воздуха в помещении и расходомеры (у Henco – V-06-F), либо регулировочные вентили (V-06-R) для гидравлической балансировки петель.

На клапаны коллекторов устанавливаются сервоприводы, соединенные с центральным контроллером. В каждом помещении размещаются датчики комнатной температуры, которые с помощью радиосигнала либо электрического кабеля передают сигнал на центральный контроллер. При повышении температуры воздуха в помещении выше заданной сервопривод перекрывает подачу воды в данный контур.

Узлы смешения

Как уже говорилось, температура воды, подаваемой в систему напольного отопления, не должна превышать 60 °С; на практике она обычно бывает меньше 40 °С. Пожалуй, только отопление тепловыми насосами постоянно работает с такими параметрами.

Температура подаваемой воды от котлов и систем центрального отопления выше и достигает 95 °С. Поэтому необходимо предусматривать подмес из обратной линии. Узлы смешения могут быть реализованы с использованием двух- либо трехходовых клапанов. Сейчас многие производители перешли к выпуску готовых узлов смешения, что очень удобно при монтаже. В качестве примера можно привести узел VL-PGKT (Henco). Он оснащен трехходовым термостатическим смесительным клапаном, циркуляционным насосом и предохранительным термостатом для отключения насоса, если температура воды будет слишком высокой. В настоящее время выпускаются также узлы смешения, совмещенные с коллекторами. Например, модуль Hencomfort VL-HC с возможностью подсоединения от 1 до 16 контуров. В его состав входят встроенный циркуляционный насос, клапаны, настроечные вентили, предохранительный термостат.

Регулирование температуры

В принципе, система напольного отопления обладает свойством саморегулирования, поскольку при уменьшении разницы в температурах воздуха и пола уменьшается тепловой поток, но отсутствие регуляторов может привести к перегреву поверхности пола. Возможны следующие виды регулирования:

Температура подаваемой воды изменяется в соответствии с изменением температуры наружного воздуха, например, при использовании системы напольного отопления в качестве основной. При этом, как и в случае радиаторного отопления, достигаются экономия энергии и лучшее регулирование клапанами на коллекторах.
Расход воды в контуре уменьшается (или полностью прекращается) при достижении заданного значения температуры воздуха в помещении. Температура подаваемой воды остается постоянной. Регулировка осуществляется с помощью клапанов на коллекторах.
Расход воды в контурах уменьшается при увеличении температуры обратной воды до заданного на регуляторе (термостатическом клапане RTL или Multibox-RTL) значения. Такая система используется, как правило, для небольших помещений, например, ванн, туалетов, прихожих и т.п. Ее преимущество заключается в простоте и низкой стоимости.
Регулирование расхода воды при помощи датчика, установленного в полу. Этот вариант хорошо подходит для бассейнов, душевых, детских комнат и т.п., когда приоритет отдается комфортной температуре пола.
Комбинированные системы, представляющие собой различные сочетания предыдущих вариантов.

В большинстве случаев, особенно при наличии высокотемпературных источников тепла, используют регулирование по температуре воздуха и температуре в «обратке»; температура подаваемой воды при этом – постоянна.

Формулы для расчета

Расход воды в контурах вычисляется по формуле

G = 3,6 ⋅ Q/4,19/∆T, кг/ч,

где Q – теплопотери помещения (или часть теплопотерь при совместном использовании «теплого пола» с радиаторным отоплением), Вт;

∆T – разность температур подаваемой и обратной воды (как правило, от 5–10 °С).

Поскольку петли имеют разные длину и расходы, необходимо проводить гидравлическую балансировку (увязку) петель.

Увязка проводится либо настроечными вентилями по расчету потерь давления, либо по выставлению проектного расхода на расходомерах (ротаметрах) в коллекторах. Этот способ удобнее.

Потери давления в трубе можно рассчитать по формуле

∆Р = L ⋅ R, Па,

(L – длина контура, м; R – линейные потери давления, Па/м.)

Приводим также формулу для определения длины контура:

где F – площадь пола, м2; b – шаг укладки трубы, м.

Выбор конфигурации петли

Трубопроводные петли напольного отопления могут быть уложены разными способами. Самый простой – «змейка», но при такой укладке в начале петли пол будет теплее, чем в конце (за счет более высокой температуры воды). При укладке спиралью подающая и обратная линии идут параллельно друг другу, поэтому температура пола равномернее. При постоянной температуре воды теплоотдачу и, соответственно, температуру поверхности пола можно изменять, меняя шаг укладки трубы. Так, у наружных стен трубу иногда укладывают с меньшим шагом.

Для обогрева подобных зон можно также использовать отдельный контур. Конкретная геометрия зависит от конкретной задачи и назначения помещения.

Напомним, что теплоотдачу «теплого пола» можно найти по таблицам – в зависимости от шага укладки, температуры воды и вида покрытия.

Пример расчета

Допустим, что нужно спроектировать систему напольного отопления квартиры площадью 70 м2. Площадь отдельных помещений:

кухня – 10; санузел – 6; прихожая – 4; спальня – 20; кабинет – 15;

гостиная – 15 м2. На кухне, в санузле и прихожей положена плитка, а в остальных комнатах – паркетная доска. Температура воздуха во всех помещениях должна поддерживаться на уровне 20 °С;

Предварительно выбрав шаг укладки трубы 0,2 м, воспользуемся таблицей, чтобы определить удельную (на 1 м2) теплоотдачу пола с разным покрытием. Рассчитав после этого значения теплоотдачи «теплого пола» для каждого из помещений, проектировщик получает возможность решить вопрос о необходимости дополнительной установки радиаторов.

Рассчитать расход воды для металлопластиковых труб 16×2, длину контуров, потери давления в контурах и скорость воды в трубах можно с помощью компьютерной программы Rissert-Calc. Данные расчета представлены в табл. 2. Скорость воды для санузла и прихожей оказалась слишком низкой (менее 0,2 м/c), поэтому имеет смысл объединитьэти контуры в один. Потери давления для спальни немного превышают 20 кПа, поэтому здесь, наоборот, следует спроектировать два контура либо использовать трубу большего диаметра – 18×2, тогда потери давления составят 10,8 кПа, а скорость воды – 0,3 м/с.

Производить расчет напольного отопления удобнее всего с помощью специальной компьютерной программы. Самые «продвинутые» из них выполнены на основе AutoCAD и позволяют нарисовать систему и сделать детальные расчеты (одна из таких программ разработана Henco). Для предварительных расчетов, а также расчетов небольших систем можно использовать более простые программы, например, Rissert-Floor или Henco-Floor, которые позволяют получить готовую спецификацию на необходимое оборудование и дать полезную информацию о системе.

Особенности единой системы обогрева и охлаждения поверхностей

В последние годы в нашей стране, за счёт своих высоких эксплуатационных характеристик, широкое распространение получила система отопления «тёплый пол». Ещё одно преимущество этой системы, а также систем «тёплые стены» и «тёплый потолок» — возможность их использования как для отопления помещений в холодное время года, так и для охлаждения летом.

В данной части учебного курса «Системы отопления: выбор, монтаж» мы, с помощью специалиста компании REHAU, расскажем:

В чём заключается принцип работы системы обогрева и охлаждения поверхностей.
Преимущества системы по сравнению с обычными системами отопления и кондиционирования воздуха.
На какие нюансы необходимо обратить внимание при монтаже и эксплуатации системы обогрева и охлаждения поверхностей.

Принцип работы единой системы обогрева и охлаждения поверхностей

Прежде, чем мы расскажем об особенностях единой системы обогрева и охлаждения поверхностей, напомним, как работает водяной «тёплый пол». Итак, основу этой системы составляют регистры из греющих труб, по которым циркулирует теплоноситель, например, вода. Трубы уложены в хорошо теплоизолированной снизу бетонной стяжке, что, за счёт её высокой теплопроводности, обеспечивает равномерное распределение температур по поверхности пола.

Отметим, что по СП 60.13330.2012 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха», температура воздуха в жилых помещениях должна составлять 20 °С. Но понятие «комфортная температура» весьма субъективно. Человек может воспринимать температуру в помещении за счёт теплообмена с воздухом (конвективное тепло), а также за счёт лучистой энергии (лучистый теплообмен).

Важный нюанс: лучистое тепло воспринимается человеком как более комфортное, а главное — тепловой комфорт ощущается при более низкой температуре воздуха. Это позволяет понизить температуру воздуха в помещении на 1–2 °C. И, уменьшая температуру воздуха, можно снизить годовые затраты энергии от 6 до 12%.

Сергей Булкин Руководитель технического отдела направления «Внутренние инженерные системы» компании REHAU

Система «тёплый пол» обеспечивает повышенный тепловой комфорт за счет низкотемпературного лучистого теплообмена между человеком и окружающими поверхностями, а также за счёт оптимального распределения температур по высоте помещения. Благодаря низкой величине конвективных потоков, в отличие от радиаторной системы отопления, обеспечивается минимальная подвижность воздуха в помещении. Также в воздухе нет циркуляции мелкодисперсной пыли, что особенно важно для людей, подверженных аллергии.

Теперь, вооружившись этими знаниями, рассмотрим принцип работы единой системы обогрева и охлаждения поверхностей.

Конструктивно такие системы представляют собой контур из труб, заложенных в ограждающие конструкции или закреплённых на них панелей, системы управления (автоматики), источника тепла и холода. Системы могут быть:

напольными;
стеновыми;
потолочными.

Система работает следующим образом — есть источник тепла и источник холода, которые готовят воду. Вода запускается в одни и те же регистры (трубы), совмещённые со строительными конструкциями. Для холодного периода (зимой) вода запускается подогретая, для жаркого (лета) – охлаждённая.

Таким образом, используя один и тот же контур, можно как обогревать, так и охлаждать помещение, преимущественно за счёт лучистой составляющей. А, т.к. человек чувствует себя наиболее комфортно, если, минимум, 50% его теплоотдачи осуществляется за счет излучения, то в доме создаётся наиболее благоприятный микроклимат.

Преимущества системы обогрева и охлаждения поверхностей

Т.к. обогрев и охлаждение в единой системе происходит благодаря большой площади поверхностей, повышается эффективность её работы. Это связано с тем, что температура на поверхности пола, стены или потолка всего на несколько градусов отличается от температуры воздуха в помещении. Это обеспечивает оптимальные и комфортные условия для человека, потому что происходит интенсивный обмен лучистой энергией между человеком и нагревающими/охлаждающими поверхностями.

Т.к. в данной системе отсутствуют видимые отопительные и охлаждающие элементы (радиаторы, внутренний блок кондиционера и т.д.), она имеет высокую эстетичность и обеспечивает свободу архитектурных решений.

Сергей Булкин

Система является энергосберегающей как в режиме охлаждения, так и в режиме обогрева. Например, зимой нам не требуется сильно нагревать воздух помещения, а в холодный – сильно переохлаждать его. За счет этого зимой уменьшаются теплопотери, а летом – теплопоступления в помещение.

Охлаждение (по стоимости из-за энергозатрат) обходится в 6 раз дороже, чем отопление.

Единые системы обогрева и охлаждения работают бесшумно. При их работе также отсутствуют: сквозняки, вызванные высокой скоростью движения воздуха в обычных системах кондиционирования, т.к. в фанкойлах, чиллерах, сплит-системах присутствует аэродинамический шум от движения воздуха. Также нет источников холодного или перегретого воздуха.

Добавим, что отопление и охлаждение помещения осуществляется единой системой, имеющей хорошие эксплуатационные характеристики. Также снижаются капитальные затраты, т.к. отпадает необходимость монтировать систему отопления и систему кондиционирования воздуха.

Сергей Булкин

Подбор компонентов такой системы делается только на основании расчета специалиста, имеющего профильное образование.

Особенности монтажа и эксплуатации единой системы обогрева и охлаждения поверхностей

В целом, монтаж систем «тёплые стены» и «тёплый потолок» аналогичен монтажу системы «теплый пол». В «тело» ограждающих конструкций закладываются трубы, которые образуют греющий/охлаждающий контур. Т.к. трубы закладываются в стяжку или в слой штукатурки, для устройства системы следует использовать качественные материалы, обладающие долгим сроком службы. Это гарантирует надёжность работы системы.

Оптимально подбирая компоненты, можно конструировать множество вариантов размещения и устройства трубопроводов единой системы отопления и охлаждения, что обеспечивает ей высокие эксплуатационные характеристики.

Чтобы уменьшить расход штукатурки, в стенах используются трубы малого диаметра — 10 мм. Итого: 1 см штукатурки, чтобы закрыть ею трубы заподлицо + 1 см отделочного слоя поверх них = слой в 2 см. Кроме этого, есть готовые гипсоволоконные панели для стен и потолков, толщиной 15 мм, в которых уже заложены трубы. Такие панели монтируются на каркас, как листы гипсокартона.

Важный нюанс: регистры из труб, которые заложены в пол, на 30% эффективнее работают на обогрев и на 30% хуже на охлаждение. И, наоборот, потолок на 30% лучше работает на охлаждение и на 30% хуже на обогрев.

Сергей Булкин

Это связано с тем, что у пола в режиме охлаждения и у потолка в режиме обогрева пропадает конвективная составляющая, которая как раз и составляет 30% в общем тепловом балансе. Холодный воздух опускается с потолка, а на его место приходит нагретый. А когда мы включаем систему на обогрев, то теплый воздух под потолком образует «тепловую подушку», которая никуда не уходит. 30%, которые идут на конвекцию, теряются, но остается 70% лучистого тепла, которое и работает.

Стены одинаково эффективны работают как на обогрев, так и на охлаждение.

Важный нюанс: чтобы сократить теплопотери и не отапливать через ограждающие конструкции улицу, наружные ограждающие конструкции следует хорошо утеплить. В хорошо утеплённом здании поверхностей потолка, стен, пола, в которые будет встроена единая система обогрева и охлаждения наверняка хватит для компенсации всех теплопотерь и теплопоступлений.

Следует отметить, что система единого обогрева и охлаждения поверхностей проектируется так, чтобы исключить возможность выпадения конденсата при её эксплуатации в режиме охлаждения. Но, на всякий случай, в систему автоматического регулирования включается контроллер точки росы. Он монтируется на металлических элементах — деталях системы, на которых в первую очередь начинает образовываться конденсат. В случае его появления, срабатывает контрольная система и прекращается циркуляция воды.

Сергей Булкин

Аварийная система делается обязательно. Датчик прижимается к поверхности коллектора и, когда на нем образуется влага, изменяется электропроводность, и он даёт сигнал по проводам на перекрытие вентиля.

Во влажном климате в систему добавляются осушители воздуха. Они также автоматически включаются по датчику влаги. Добавим, что системы обогрева и охлаждения дополняются системой автоматического регулирования, которая управляет всеми процессами и автоматически переключает режимы.

Такая система с высокой точностью автоматически поддерживает заданные текущие параметры микроклимата в помещении, а также автоматически осуществляет переход с режима обогрева на режим охлаждения по окончании отопительного сезона.

Как самостоятельно выполнить монтаж напольного отопления и охлаждения

Стремясь к максимальному комфорту в своих жилищах, многие домовладельцы решаются на установку нетрадиционных систем отопления. Сегодня достаточно просто осуществить монтаж напольного отопления и охлаждения, которое безопасно для здоровья людей, экономично и просто очень удобно. Если вы воспользуетесь готовым решением и приобретёте систему труб и фитингов, которые хорошо связываются в единое целое, вы вполне сможете осуществить монтаж и своими руками.

Этому, кстати, способствует и тот факт, что основные аксессуары и инструменты для такого монтажа входят в приобретаемый вами комплект. Впрочем, специалисты рекомендуют всё же для монтажа или для консультации приглашать мастеров, которые прошли соответствующее обучение.

Чем отличаются современные напольные системы

все детали хорошо подогнаны;
на теплоизоляционные и звукоизоляционные рулоны нанесена разметочная сетка;
рулоны покрыты износостойкой фольгой;
в комплекте идут прочные скобы, с помощью которых можно надёжно прикрепить укладываемые трубы к панелям, а сами панели зафиксировать в требуемом положении.

Такая конструкция позволяет производить монтаж в помещениях любой геометрии, покрывая пол практически по всей поверхности.

Как подготовить основу к работе

В первую очередь следует побеспокоиться о несущем основании. Оно должно выдерживать предполагаемую нагрузку, быть герметичным и влагонепроницаемым. Для проверки герметичности лучше пригласить технического эксперта, а если возникнет необходимость, нужно провести дополнительные работы по герметизации основания.

Если использовался герметик на основе пластификаторов, то потребуется монтаж дополнительного слоя, который разделял бы герметик и изолятор.

Как осуществляется сам монтаж

Перед началом работ производится монтаж демпферной ленты. Её укладывают по всему периметру нагревательной петли, не оставляя разрывов.

Сам материал в виде рулонов следует раскатывать по длине вдоль комнаты. При раскатке соседних рулонов следите, чтобы совпадала схема разметки. Если останутся незаполненные участки, их позднее дополняют неизрасходованными фрагментами.

Если будете разрезать фрагменты вручную, то кладите их отрезной стороной впритык к демпферной ленте. Примыкающие рулоны склеивают. Затем сверху кладут нагревательные трубы, крепя их скобами (две скобы на каждый метр). Старайтесь, чтобы радиус изгиба был максимальным.

Читайте также: