Водяной тёплый пол для коттеджа
На полу теплее
Использование системы тёплого пола создаёт благоприятное распределение температуры. При ходьбе по нагретой поверхности по всему телу растекается ощущение комфорта, при этом воздух на уровне головы более свеж и приятен.
Особенности работы водяного тёплого пола
В индивидуальном строительстве наиболее предпочтительным является использование водяного тёплого пола. Разогретая таким образом поверхность пола отдаёт полученное тепло окружающему воздуху и предметам. По сути, в самой укладке между основой пола и напольным покрытием трубопроводов с циркулирующей по ним нагретой водой нет ничего сверх ординарного. Идея не нова, человечество веками пытается найти оптимальный способ получения тепла от поверхности пола. Однако устанавливать системы напольного обогрева массово стало возможным лишь пару десятилетий назад, на определённом этапе развития промышленных технологий.
Идеальный вариант домашнего тепла
В соответствии с законами физики, любая система отопления работает на разности температур. То есть тепло от более нагретого предмета передаётся более холодному. Температура пола обычно ненамного выше температуры воздуха в помещении. По мере прогрева помещения и повышения температуры воздуха за счёт сторонних источников (солнечный свет, наличие людей в помещении, бытовая техника, интенсивное освещение и т.д.) он вскоре становится таким же тёплым, как и пол. Соответственно, поступление тепла с поверхности пола по мере повышения температуры воздуха начинает сокращаться. Как только достигается точка равновесия, поток тепла от пола практически прекращается.
Эффект такой, как будто система перекрывает забор тепла от котла. В итоге дом получает ровно столько тепла, сколько ему необходимо для компенсации потерь, не больше. Всё это называется эффектом саморегулирования системы водяного тёплого пола. Конечно, радиаторы, работают по тому же физическому принципу «от теплого к холодному». Но разница температур между поверхностью радиатора и воздухом в помещении столь велика, что эффекта саморегулирования не возникает.
Несмотря на то, что система водяного тёплого пола является низкотемпературной и работает на температуре теплоносителя порядка +40+60°С, этого вполне достаточно. У тёплых полов довольно неплохой коэффициент теплоотдачи, ведь площадь поверхности пола очень велика, значительно больше размеров радиаторов. А пониженная в 1,5-2 раза по сравнению с радиаторной системой температура теплоносителя оборачивается существенной экономической выгодой. Поскольку обычная для традиционных отопительных систем температура воды в 90°С здесь не нужна, в зависимости от конкретной ситуации и технических решений можно достичь существенной экономии своих затрат.
- снижения потерь тепла в трубах при доставке его до места (радиатора);
- снижения теплопотерь за счёт отсутствия зон перегрева наружных ограждающих конструкций;
- экономии за счёт эффекта саморегуляции тёплого пола;
- снижения за счёт более оптимального распределения температуры в помещениях на 1-2°С без потери ощущения комфорта, причём чем выше потолки, тем ощутимей экономия;
- более высокого КПД котла при работе данных режимах;
- увеличения рабочего ресурса котла и остальных элементов системы за счёт их работы в более мягких режимах.
Уже накоплен достаточно большой опыт практической эксплуатации водяных тёплых полов, который подтверждает заметное снижение затрат на отопление даже с обычными отопительными котлами. Экономия в 25-30% по сравнению с радиаторами — это живая статистика. Наличие регулирующей автоматики не только повышает комфорт, но и вносит дополнительную лепту в копилку энергоэффективности дома.
Особенности проектирования системы тёплого пола
Поскольку отопление, это есть ни что иное, как восполнение домом тепла, теряемого через соприкасающиеся с внешней средой ограждающие конструкции, основная задача системы обеспечить компенсацию этих потерь.
С технической стороны тёплый пол устроен проще традиционной системы отопления. Монтаж элементов при точном следовании указаниям проекта не вызывает затруднений даже у новичков. При укладке обычно используются полипропиленовые или металлопластиковые трубы. Достаточно уложить теплоизоляцию, равномерно разложить трубы по всей площади пола и залить бетоном.
Для того чтобы компенсировать потери тепла, существуют несколько способов укладки труб.
- Параллельный способ подразумевает их укладку в виде змейки. При этом наибольшая температура будет в начале трубы, поэтому укладку лучше начинать со стороны окон или внешних стен. Этот способ укладки хорошо подходит для большинства помещений небольшой или средней площади.
- При спиральной укладке подающие и обратные части трубы располагаются параллельно друг другу, поэтому охлаждение одной из труб компенсируется нагревом соседней. Такой способ укладки обычно применяется в помещениях с большой площадью или в местах с повышенными теплопотерями.
Стандартный интервал укладки труб в контурах от 10 до 35 см с шагом 5 см. Без комплексного расчёта здесь не обойтись, хотя в большинстве случаев шаг будет равен 20-30 см. В местах больших теплопотерь, таких как окна или входные двери, шаг укладки можно сократить до 15 см.
Многие современные котлы имеют особый режим работы на выдачу теплоносителя с пониженной температурой +30+50°С. При этом если котёл имеет встроенный циркуляционный насос, а теплоноситель одну температуру для всех контуров, получатся наименее затратный способ отопления дома водяными тёплыми полами. Исходя из опыта эксплуатации можно сказать, что штатный насос настенного газового котла вполне справляется с возложенной на него нагрузкой и даже способен «продавить» отопительную систему водяного теплого пола небольшого дома.
Какое количество тепла должен генерировать теплый пол? Различные технические руководства рекомендуют температурную разницу, равную 10°C. Но на практике этот показатель не больше 7°C. Для стандартных помещений принято говорить о среднем по величине теплосъёме в 4-5°C. Этот параметр прямо влияет на выбор насоса. Если теплоноситель циркулирует медленно, большие контуры не прогреваются. Зная же реальный теплосъём, проектировщик выберет насос, у которого производительность в два раза больше, что и обеспечит равномерный прогрев всей конструкции тёплого пола.
Циркуляция тепла по трубам
Отличительная особенность водяного тёплого пола в том, что каждый отопительный контур имеет большую протяжённость, поэтому суммарное гидравлическое сопротивление системы бывает достаточно высоко.
Чтобы система работала, можно на каждом этаже поставить по собственному циркуляционному насосу относительно небольшой мощности, а можно посадить все этажи через промежуточный коллектор на один мощный насос. Правильным будет любой вариант, при котором насосы смогут выполнять свою задачу по подаче в контуры теплоносителя с заданной температурой и необходимым расходом.
Подбор насоса в этом случае также делается исходя из расчёта, сколько и с каким давлением нужно качать. Причём простой подсчет количества метров не даёт напрямую величину гидравлического сопротивления системы. На неё влияют диаметр и длина трубопровода, количество вентилей и разветвителей, способ укладки и даже количество изгибов магистрали, буквально каждый поворот. При профессиональном проектировании этот показатель определяют, используя специальные компьютерные программы. Есть другой подход. Существует штатное (в сборе) оборудование с известными характеристиками. Исходя из требуемых параметров, гидравлические показатели системы подгоняют под характеристики насоса, маневрируя тем или иным параметром системы.
Иногда полностью перейти на систему отопления, используя в качестве нагревательных элементов только тёплый пол, бывает проблематично. Всегда есть помещения с повышенными теплопотерями и места, где разместить элементы тёплого пола просто невозможно (лестница например). Так что отказаться от традиционных радиаторов удаётся не всегда. Поэтому приходится совмещать две параллельные системы. Однако это абсолютно не означает, что необходимо два котла. Используют один, работающий в высокотемпературном режиме. Однако присоединять тёплый пол к обратке с радиаторов не выход. С такой схемой процесс становится трудно управляемым. Кто может гарантированно сказать какая будет температура обратки при уличной в -5°С, а какая при -30°С?
Поэтому контуры теплых полов и отопления разделяют, а подача осуществляется через стандартный трёхходовой кран. Обойтись при этом одним циркуляционным насосом не удастся, так как согласовать для работы в единой системе два таких разных в силу своих конструктивных особенностей контура вряд ли получится. Настолько они различны по характеристикам, что систему практически невозможно будет сбалансировать. Поэтому, если на один контур «посадить» и радиаторы, и тёплый пол, что-то из них будет работать в нештатном режиме. Получим либо нормально работающий теплый пол при еле тёплых радиаторах, либо нормально работающую радиаторную систему при холодных полах.
>Для решения подобных задач используют смесительно-регулировочные узлы. Они состоят из циркуляционного насоса и регулирующего клапана. Насос осуществляет постоянную циркуляцию теплоносителя в контуре, а регулирующий клапан подпитывает его горячей водой ровно настолько, чтобы поддерживать температуру подачи на заданном уровне.
Одна из разновидностей смесительного узла основана на применении 3-х ходовых смесительных клапанов. Задача такого клапана – смешивать внутри себя горячую воду, поступающую от котла, с охлаждённой из обратки тёплого пола. Смесительный узел может быть и с термостатом, по принципу действия напоминающий автомобильный, с помощью которого выставляется необходимое значение температуры.
Если клапан оснастить сервоприводом, узел может управляться автоматикой. Этот вид смесительного узла самый универсальный и незаменим в больших системах (больше 200 м2) и в системах с погодозависимым регулированием. Второй вид смесительных узлов использует 2-х ходовые питающие (зоновые) клапаны. Смешение теплоносителя происходит при постоянном подмесе холодной воды из обратки (регулируется только количество воды от котла).
Система никогда не может перегреться, а следовательно, и срок её службы возрастает. Кроме того, небольшая пропускная способность питающего клапана обеспечивает очень плавное и стабильное регулирование. Но такие узлы имеют, хоть и распространённое, но ограниченное применение – на небольших площадях (до 200 м2). Это основные типы смесительных узлов, у них есть много вариаций, которые, главным образом касаются конструкции 2-х и 3-х ходовых клапанов.
Погодозависимое регулирование работы тёплого пола
Вообще, для поддержания требуемой температуры в доме нужен только комнатный датчик. Однако любая система отопления, а особенно такие мощные излучающие тепло элементы, как бетонная стяжка, имеют инерцию. И подстройка температуры может запаздывать. Поэтому при регулировке по комнатной температуре можно получить временный недогрев или перегрев помещения, как раз из-за высокой инерции. Погодозависимая автоматика способна спрогнозировать расход тепла в ближайшем будущем и скомпенсировать инерцию. Датчик внешней температуры устанавливается на северную стену в тень в свободно обдуваемом ветром месте.
Большая инерционность водяного тёплого пола всё же не является его минусом. В зависимости от уличной температуры, погодозависимая автоматика изменяет нагрев теплоносителя в отопительных контурах в диапазоне 30-55°С. Кратковременные колебания наружней температуры или внутренние утечки компенсируются как раз инерционностью массы пола. Скажем, при проветривании такой пол намного быстрее создаст ощущение комфорта. Эта же инерционность обеспечивает аварийную устойчивость системы. Бетонная плита водяного тёплого пола является хорошим аккумулятором тепла. Дом с утеплением не хуже требований СНиП и бетонной системой тёплого пола с неработающим котлом остывает всего на 0,5-1°С в сутки.
Иногда тёплый пол не работает или работает плохо. К сожалению, подобные случаи не редки. Обычно выясняется, что никакого проекта и в помине не было, а укладку производила обычная строительная бригада. В результате тепловой и гидравлический расчет системы не выполнялся, а отдельные компоненты не стыкуются между собой. Чтобы избежать будущих проблем, следует обратиться в специализированную компанию. Разница в цене на самом деле будет не так велика, зато система гарантированно проработает столько лет, сколько её положено.