Напольное отопление

Напольное отопление - водяной теплый пол

Напольное отопление или водяной теплый пол представляет собой систему отопления, в которой между полом и напольным покрытием прокладываются трубопроводы небольшого диаметра, по которым постоянно циркулирует теплоноситель. Проходя по трубам, теплоноситель отдает свое тепло окружающему трубы материалу, например бетонной стяжке, которая передает это тепло уже чистовому покрытию. А дальше это тепло равномерно распространяется вверх, прогревая воздух в помещении. Чтобы тепло не шло вниз, укладывается слой теплоизоляции, как правило, из полистирола. Толщина слоя теплоизоляции от 20 до 300 мм в зависимости от типа системы водяного теплого пола и отопительной нагрузки.

От нагретой поверхности пола тепло поднимается вверх, отапливая всё помещение.

Благодаря обширной теплоотдающей поверхности возрастает количество излучаемого тепла, которое, в отличие от конвекции при радиаторном отоплении, немедленно распространяет тепло к окружающим предметам. Этот эффект обеспечивает более равномерное горизонтальное и вертикальное распределение тепла. При использовании теплого водяного пола отсутствуют холодные и перегретые зоны, как при отоплении радиаторами, конвекторами или воздушными системами отопления.

Водяной теплый пол

Нагретый же радиатором воздух, становясь легче поднимается вверх, попутно отдавая колоссальное количество тела наружной стене на которой он установлен, и окнам, которые в свою очередь являются самым слабым теплоизолятором. Поднявшись наверх, воздух остывает и, из-за этого становясь тяжелее нового нагретого радиатором воздуха, начинает опускаться вниз.

Равномерное распределение тепла и обширность поверхности нагрева, помимо комфорта, позволяет использовать в системы водяной теплый пол более низкие температуры теплоносителя. Т.о. водяной теплый пол является низкотемпературной системой отопления, где температура теплоносителя составляет 30-50°С (для сравнения, в радиаторной системе – 70-95°С).


Радиаторы

В зависимости от применяемых схем и технических решений можно достичь экономии тепла (энергоресурсов) от 10% до 50% (складывается в совокупности из экономии на следующих участках):

  • экономия в сетях и магистральных трубопроводах из-за снижения потерь за счет передачи теплоносителя более низкой температуры. Фактическая экономия зависит от длины магистральных трубопроводов и сетей, а также условий их прокладки. Как следствие, дополнительная экономия на толщине теплоизоляционных материалов;
  • экономия за счет снижения и управления температурой в помещениях (см. выше). Дополнительно (до 20%) может быть достигнута экономия за счет применения автоматики с погодной компенсацией (управление температурой теплоносителя и(или) температурой в помещении в зависимости от температуры на улице). Например, система снеготаяния и антиобледенения экономичнее на 70% и более при использовании с контроллером управления, чем система без него;
  • снижение (следовательно, экономия около 6-8% затрат) теплопотерь через ограждающие конструкции из-за отсутствия зон; существенная экономия при использовании совместно с источниками тепла типа «тепловой насос», где до 80% тепла извлекается из окружающей среды. При этом наибольший коэффициент преобразования в подобных установках достигается при выработке температуры теплоносителя до 35°С. При необходимости получения теплоносителя температурой 50-60°С эффективность теплового насоса снижается в несколько раз. Для температур более 60°С (радиаторы, конвекторы, воздушное отопление) применение тепловых насосов не эффективно;
  • экономия из-за возникновения эффекта саморегуляции (см. ниже описание эффекта). Экономия может достигать 8-15% в зависимости от теплопотерь помещения, количества и типа тепловыделяющих предметов в помещении и интенсивности их использования;

Основные достоинства систем отопления на основе системы водяной теплый пол:

  • Оптимальный комфорт. Поддержание температуры в комфортном для человека диапазоне. Отсутствие перегретых и переохлажденных зон
  • Уют. Равномерное распределение температуры по всему объему помещения (вертикально и горизонтально).
  • Современный дизайн. Скрытность систем от глаз, на виду только термостаты.
  • Надежность. Системы ВТП имеют продолжительный срок службы (десятилетия), но не требуют дорогостоящего и высококвалифицированного обслуживания
  • Экономичность. Снижение теплопотерь при применении ВТП по сравнению с радиаторными системами, которое, в первую очередь, достигается за счет более низкого значения температуры воздуха в помещениях, при котором обеспечивается тепловой комфорт
  • Рациональность. Увеличение пропускной способности тепловых сетей за счет использования теплоносителя более низкой температуры
  • Перспективность. Системы ВТП удачно сочетаются с теплонасосными установками (резко повышается коэффициент эффективности ТНУ), которые всё больше применяются в современном строительстве
  • Экологичность. Системы водяных теплых полов полностью безопасны и не имеют противопоказаний

Чистовое покрытие является важным участником процесса теплопередачи от греющей панели к окружающему воздуху, т.к. имеет свое термическое сопротивление, зависящее от материала и толщины его изготовления.

Кроме того, действующими санитарными и строительными нормами наложены ограничения на максимальную температуру поверхности пола. Температура поверхности пола является расчетной величиной, зависящей от тепловых потерь, нагрузки на систему отопления и типа помещения. Т.е. окончательное решение о возможности применения того или иного чистового покрытия принимается инженером-проектировщиком на основании многих факторов в ходе проектирования напольной системы отопления водяной теплый пол .

Это научно-технический и инженерно-технический подход.

Но все же, многих интересуют возможности применения системы водяной теплый пол и чистовых покрытий «на бытовом уровне», не вникая в сложности физических и теплотехнических расчетов, а также решаемых задач.

Итак, какие же чистовые покрытия могут применяться с водяным теплым полом? Ответ прост – любые!

  • Керамическая плитка (толщиной до 30 мм) является во всех отношениях идеальным материалом в сочетании с системами водяной теплый пол: хорошая теплопроводность, устойчивость к температурным колебаниям и механическим воздействиям, долговечность и т.п.
  • Линолеум (обычный или с различными видами утеплительной подосновы) редко применяется в современном строительстве, тем не менее, по своим теплопроводным качествам также идеально сочетается с системами водяной теплый пол.
  • Ламинат также широко применяется в современном загородном, малоэтажном, коттеджном строительстве, а также в любой квартире. Ламинат, идеально сочетается с напольными системами отопления. особенно с легкими (без заливки бетонной стяжки, деревянными и полистирольными) системами водяного теплого пола.

Наибольшее количество вопросов у специалистов и потребителей вызывает совместимость системы водяной теплый пол и паркета. И здесь ответ один – совместимы и повсеместно применяются!

Относительная влажность воздуха оказывает влияние на любое деревянное напольное покрытие, вне зависимости от того, смонтировано под ним водяной теплый пол или нет. Оптимальный интервал относительной влажности в помещении – 30-60%, как во время укладки деревянного напольного покрытия, так и после. Если относительная влажность воздуха будет менее 30%, на полу могут появиться щели, более 60% - вспучивания. Относительная влажность воздуха вне интервала 30-60% при укладке напольного покрытия является серьезным нарушением технологии монтажа.

Водяной теплый пол, как правило, приводит к некоторому уменьшению относительной влажности воздуха над поверхностью пола, так как температура пола увеличивается. Относительная влажность не обладает свойством «самовыравнивания» - если в какой-либо зоне (помещении) температура увеличится, относительная влажность в этой зоне снизится.

У дерева относительно низкая теплопроводность, например, по сравнению с керамической плиткой. Поэтому при одинаковой температуре пола кафельный пол будет ощущаться заметно теплее, чем деревянный. И, наоборот, в теплое время года кафельный пол будет ощущаться холодным по сравнению с деревянным полом, поэтому водяной теплый пол под кафельным полом бывает включено даже в летнее время года.

Только два сорта дерева для систем напольного отопления – это бук и канадский клен. Причиной является то, что эти сорта дерева слишком сильно изменяют свои геометрические размеры при изменении относительной влажности. Все остальные сорта дерева подходят для использования с системами водяной теплый пол.

В связи с широким распространением систем водяной теплый пол, как правило, производитель паркета наносит специальный знак и указывает соответствующий параметр в документации (сертификате): разрешено к применению с напольными системами отопления.

Оптимальная толщина деревянного напольного покрытия составляет 12-15 мм. Максимальная рекомендованная толщина 25 мм. При использовании покрытия толщиной более 15 мм необходимо отдельно обратить внимание на расчетную температуру на подаче, т.к. она может оказаться слишком высокой. В данной ситуации, безусловно, расчеты должны производиться компаниями и специалистами, специализированными в области систем напольного отопления.

Существует два типа устройства систем водяной теплый пол. Это бетонная и легкая, безбетонная система напольного отопления. Легкие системы в свою очередь делятся на полистирольные и деревянные системы.

Типы систем ВТП:

1. Бетонная

2. Легкая полистирольная

3. Легкая деревянная

Самый распространенный тип устройства системы водяной теплый пол - бетонный тип, в котором трубы контуров водяного теплого пола заливаются бетоном и дополнительных распределителей тепла не требуется. Бетонная система применяется практически на всех объектах строительства. От жилых квартир до производственных помещений.

Самая легкая (по весу) на сегодняшний день система обустройства водяного теплого пола - полистирольная система. Основу системы составляют полистирольные пластины с пазами (прямые и поворотные), в которые вкладываются алюминиевые тепло распределяющие пластины. Полистирольная система универсальна в применении и может монтироваться как на бетонное основание, так и на черновой (дощатый) пол, уложенный на деревянные лаги. Необходимо учитывать только особенности монтажа такого типа систем водяных теплых полов. При монтаже настильной полистирольной системы производится укладка контуров теплого водяного пола только с шагом 150 и 300 мм.

Еще одна легкая система – это деревянная система водяной теплый пол. Существует два типа деревянной настильной системы водяной теплый пол:

  • деревянная система модульного типа
  • деревянная система реечного типа

Общим для двух типов деревянной системы водяной теплый пол является то, что они применяются, в основном, при строительстве деревянных (щитовых) домов, то есть системы укладываются непосредственно на деревянные лаги или на черновой пол, опирающийся на деревянные лаги. Главное различие между двумя типами деревянной системы - это то, что в модульном типе используются готовые элементы (модули) из ДСП 22 мм с уже фрезерованными каналами для алюминиевых пластин и труб теплого водяного пола. а в реечном типе теплораспределительные пластины и трубы контуров водяного теплого пола укладываются между полосами ДСП или досками. В результате получается сборная несущая конструкция (черновой пол), на которую укладывается чистовое покрытие. Паркет, ламинат, паркетная доска и т.п. толщиной как минимум 9 мм, может укладываться непосредственно на алюминиевые пластины с использованием картона или вспененного полиэтилена (для компенсации перепадов и неровностей поверхности). При использовании линолеума, керамической плитки или плитки ПВХ сначала на алюминиевые пластины укладывается плита ГВЛ (ЦСП). Этот слой необходим, во-первых, для равномерного распределения температуры от пластин к чистовому покрытию, во-вторых, для равномерного распределения весовой нагрузки, передаваемой от чистового покрытия к конструкции пола (лаги, балки перекрытия и т.п.). Теплораспределительные алюминиевые пластины применяются для шага укладки контуров теплого водяного пола 150, 200 и 300 мм. В зонах наибольших тепловых потерь (внешние стены, большое остекление и т.п.) применяется, как правило, шаг 150 мм.

Стоит также обратить особое внимание на важный элемент пирога любой системы напольного отопления. Это - теплоизоляционный слой. Основное назначение теплоизоляционного слоя – препятствие тепловым потерям вниз. Теплоизоляционный слой может выполняться из любых материалов, разрешенных в строительстве в качестве теплоизоляционного слоя для применения в системе теплый пол водяной .

Независимо от материала изготовления слоя теплоизоляции всегда необходимо соблюдать следующие правила:

  • Термическое сопротивление слоя теплоизоляции должно быть больше суммарного термического сопротивления греющих слоев (в том числе чистового покрытия) при максимальной тепловой нагрузке на водяной теплый пол.
  • Чем больше отопительная нагрузка, тем толще должен быть слой теплоизоляции.
  • Чем выше термическое сопротивление чистового покрытия, тем толще слой теплоизоляции.

Наиболее распространенный материал в современном строительстве для устройства теплоизоляции на сегодняшний день - полистирол.

В зависимости от выполняемых задач, места установки, способа контроля и управления возможно групповое, индивидуальное (зональное) и комплексное регулирование систем водяной теплый пол. Эту задачу успешно решает система автоматики водяного теплого пола

Автоматика для систем водяной теплый пол. в первую очередь, необходима для целей поддержания заданных параметров (температуры прямого и/или обратного теплоносителя, температуры воздуха или поверхности) без необходимости непрерывного участия человека, а так же для экономии энергоресурсов.

Групповое регулирование – это управление объемом и/или температурой теплоносителя, то есть основными характеристиками отопительного процесса и может осуществляться:

  • непосредственно на источнике тепла. Применяется, как правило, при использовании низкотемпературных источников, имеющих встроенные элементы контроля и управления
  • на групповых смесительных узлах. Для управления параметрами теплоносителя для групп потребителей (нескольких зон, коллекторов).
  • на индивидуальных узлах смешения. Применяется для управления параметрами теплоносителя на смесительных узлах, присоединенных к конкретному коллектору водяного теплого пола.
  • с постоянным поддержанием заданной температуры. Реализуется, как правило, с помощью термостатической головки с накладным датчиком, установленной на двух- (трех) ходовой клапан смесительного узла.
  • поддержание температуры теплоносителя (подающего, обратного) в зависимости от выбранной программы. Реализуется с помощью контроллеров управления теплоснабжением.

Зональное (индивидуальное) регулирование:

  • индивидуальная автоматика по отдельным помещениям (термостаты в каждом помещении). Используется для автоматического поддержания заданной температуры воздуха в помещении. В этом случае температура в помещении является задаваемой и контролируемой величиной, а температура пола – зависимой и управляемой величиной
  • с применением термостатов с датчиком в пол. Используется для автоматического поддержания заданной температуры пола. То есть температура пола – задаваемая и контролируемая величина, а температура в помещении зависимая величина. Применяется на объектах, где более важна не температура в помещении, а постоянная температура пола (сауны, бассейны, аквапарки и т.п.)

Регулировка температуры происходит следующим образом - на термостате задается температура, при достижении заданной температуры термостат выдает сигнал на исполнительный механизм (сервомотор), который закрывает соответствующий контур теплого пола. Если температура ниже установленной, то сервомотор открывает контур по соответствующему сигналу термостата.

Комплексное регулирование – это сочетание групповой и индивидуальной автоматики в зависимости от технических схем, комбинации применяемого оборудования и поставленных задач.

Важно знать! Для каждого объекта необходимо сделать проект с расчетом нагрузки на систему отопления, с указанием выбора шага укладки контуров, количества контуров, размещения распределительных коллекторов и автоматики, с таблицей балансировки и настройки отопительных контуров и всей системы в целом.

По материалам сайта: http://tt-ing.ru