Устройство системы отопления теплыми полами

Устройство системы отопления теплыми полами

Система отопления водяными теплыми полами приобрела популярность с распространением полимерных труб для инженерных коммуникаций. Устройство отопительного комплекса этой конфигурации позволяет экономить пространство в помещениях, создавать комфортный алгоритм нагрева воздуха. Материал публикации посвящен принципам устройства, используемым материалам и методике монтажа водяного теплого пола.

Принцип устройства теплого пола

Принцип устройства теплого пола1
Контуры водяных теплых полов

В основе устройства напольного отопления стоит принцип теплопередачи от воды, используемой в качестве теплоносителя, к воздуху помещения от монолита пола. Монолит пола нагревается за счет циркуляции воды в трубах, проложенных в его конструкции, служит массивным отопительным прибором.

В состав комплекса теплого пола входят следующие материалы и элементы:

  1. Контуры отопления;
  2. Тепловая изоляция;
  3. Слой гидроизоляции;
  4. Бетонная стяжка или «сухой» материал пола;
  5. Армирующие материалы;
  6. Крепежные принадлежности;
  7. Демпферная лента;
  8. Узел управления, циркуляции и смешения;
  9. Материал чистового покрытия пола.

Температура теплоносителя в контурах имеет предельное значение – 500С, в случае превышения порога температура поверхность напольного покрытия приобретает некомфортные значения.

Нагрев воздуха в помещениях осуществляется отдельными контурами. Длина трубы в отдельном контуре не должна превышать 80 – 90 м, иначе перепад температуры в начале и конце контура становится ощутимым для человека, возникает излишнее гидравлическое сопротивление.

Контуры подключены к распределительным коллекторам – прямому и обратному – узла управления. Узел управления соединен с основными трубопроводами выхода с теплогенератора – отопительного котла.

В составе узла находятся циркуляционный насос и термостатический смеситель. Насос обеспечивает циркуляцию теплоносителя, смеситель – разбавляет остывшей водой из обратки контуров теплоноситель на прямом распределительном коллекторе.

Армирующая сетка применяется для укрепления стяжки пола, демпферная лента компенсирует температурное расширение бетона. Тепловая изоляция и гидроизоляция служат основанием для укладки труб, ограждают помещение от потерь тепла через плиту перекрытия, утечек воды.

При работе теплого пола в качестве основного отопления обеспечивается нагрев воздуха в порядке, обратном конвективному теплообмену радиаторного отопления. Поверхность пола нагревается до температуры от 22 до 340 C – в зависимости от назначения помещений, требований СНиП к значению температуры.

Температура воздуха при этом постепенно снижается от пола к потолку. Это создает комфорт для человека – «ноги в тепле, голова в холоде». При этом достигается некоторая экономия топлива – не требуется нагрева конвективных восходящих потоков воздуха, идущих через радиаторы.

Высказывания об экономичности теплого пола в 30 – 40% по отношению к радиаторному отоплению большей частью надуманы, не имеют расчетного подтверждения. Тепловой расчет еще никто не отменял, главный принцип его состоит в подсчете количества потерь через ограждающие конструкции. Принцип работы отопления реализуется на компенсации этих потерь, а каким способом это будет решено с технической точки зрения – неважно.

Затраты на сооружение системы теплых полов превосходят расходы на строительство радиаторного отопления. Рациональным решением является комбинирование – использование напольного отопления в качестве дополнительного. Оно предназначено для обеспечения комфортных условий в помещениях ванны, душевой, туалете, кухне, коридоре, бассейне, сауне и так далее.

В этих помещениях зачастую наблюдается избыток влаги – обогрев пола, кроме обеспечения комфорта, замечательно решает проблему влажности, препятствует возникновению грибков, качественно просушивает материалы отделки.

Тем не менее, система теплых полов имеет массу достоинств:

  1. Высокая степень комфорта;
  2. Экономия свободного пространства;
  3. Отсутствие открытых коммуникаций;
  4. Равномерное распределение тепла;
  5. Удобство управления и регулирования;
  6. Возможность самостоятельной сборки без наличия специального оборудования и навыков.

Виды систем теплых полов

Водяные теплые делятся на два основных типа:

  1. Мокрые теплые полы;
  2. Сухие теплые полы.

Классикой являются мокрые теплые полы, трубы которых прокладываются в конструкции бетонной стяжки.

Виды водяных теплых полов
Водяные теплые полы «мокрого» типа

При этом рекомендуется применять наружные покрытия с определенными показателями теплопроводности – керамическую плитку, изделия на основе глины, керамики и прочее.

Сухой способ прокладки имеет массу недостатков, применение его обусловлено слабостью межэтажного перекрытия. Для заливки бетонной стяжки порой требуются высокие показатели прочности перекрытия.

В конструкции сухих теплых полов поверхность их покрыта материалами, имеющими малый вес, но при этом обладающими сильными теплоизолирующими свойствами. Эффективность, а тем более экономичность, сухого типа водяных теплых полов вызывает сомнения. Для нагрева теплоизоляторов потребуется повышенный расход топлива.

Материалы системы теплого пола

Основные материалы для сооружения теплых полов можно разделить на 2 отдельные группы:

  1. Трубопроводы;
  2. Тепловая изоляция.

Условием прокладки труб в контурах отопления является обязательное отсутствие возможности утечки. Поэтому для теплого пола применяются трубы, производимые в бухтах, не подверженные коррозии:

  1. Сшитый полиэтилен;
  2. Металлопластик;
  3. Медная отожженная труба;
  4. Полипропиленовая труба в бухтах;
  5. Нержавеющая гибкая гофрированная труба.

Чаще всего в монтаже используются полиэтиленовые и металлопластиковые трубы. Причем сшитый полиэтилен имеет аксиальные фитинги соединения – их можно скрывать в стяжке (единично, конечно).

Медная отожженная труба обладает великолепными качествами – долговечность, нейтральность, гибкость, качественная теплоотдача. Но стоимость одного погонного метра материала значительно превосходит цену полимерных (пластиковых) трубопроводных систем.

Полипропиленовая труба в бухтах обладает высокой жесткостью, неудобна в монтаже. Нержавеющие гибкие трубы появились не так давно, судить об их достоинствах пока трудно.

Другая важнейшая группа материалов – тепловая изоляция. Она выполняет важнейшую функцию теплоизоляции, служит основой для укладки и закрепления труб. Выделяют следующие основные виды материала:

  1. Вспененный полиэтилен с отражающим слоем;
  2. Плиты пенополистирола;
  3. Теплоизолированные специализированные маты;
  4. Натуральное пробковое полотно + рулонная фольга (этот вариант довольно затратен).

Вспененный полиэтилен обладает массой преимуществ перед матами и плитами пенополистирола. Материал рулонного типа прост в монтаже, легко укладывается. Сверху его покрывают пленкой гидроизоляции – это предохранит отражающий слой алюминия от разрушения щелочной средой бетонного раствора.

Пенофол (порилекс и прочие) имеет малую толщину (обычно используется материал толщиной 10 мм). Это свойство позволяет уменьшить толщину «пирога» стяжки. Пенополистирол, маты имеют начальную толщину в 20 мм, могут иметь плиты толщиной до 100 мм.

Крепление трубы в случае применения вспененного полиэтилена происходит непосредственно к бетонной конструкции пола.

Пенополистирол увеличивает общую толщину комплекса. Крепление к плитам происходит U-образными скобами вручную или с применением специального пистолета. Плиты стыкуются между собой пазами, для их укладки необходимо сооружение качественной ровной черновой стяжки.

Аналогичными свойствами обладают маты со специальными креплениями. В монтаже труб в зажимах нужен навык – выступы довольно хрупки и не особенно качественно фиксируют трубу.

Узел управления (смешения) теплых полов

Узел управления теплыми полами

Базовый элемент системы теплых полов – узел управления. Он осуществляет регулирование и циркуляцию теплоносителя в контурах. В состав узла входят следующие основные устройства и элементы:

  1. Распределительные коллекторы;
  2. Циркуляционный насос;
  3. Термостатический смеситель;
  4. Шкаф;
  5. Запорная и регулирующая арматура.

Распределительные коллекторы имеют обычно диаметр от 20 до 32 мм – в зависимости от количества контуров. Каждый контур оснащается запорной и регулирующей арматурой. В качестве регулирующей арматуры применяются термостатические вентили, вентили с расходомерами. На коллекторах устанавливаются ручные или автоматические воздухоотводчики. На входе в коллектор монтируются шаровые краны.

Циркуляционный насос обеспечивает циркуляцию теплоносителя через контуры. Использование центрального насоса системы отопления невозможно из-за большого сопротивления комплекса напольного отопления – поэтому подбирается отдельный. Насос обвязывается таким образом, чтобы не создавать противодействия центральному насосу.

Термостатический смеситель – главный управляющий механизм узла. При достижении заданной температуры он начинает подмешивать в прямой коллектор воду из обратного, при необходимости перекрывает подачу воды от котла – при этом возникает замкнутый цикл рециркуляции из обратки в подачу (до остывания).

Шкаф служит местом размещения узла, устанавливается настенным способом или в нишу.

Управление работой теплых полов имеет ступенчатую структуру, может производиться вручную, частично или полностью автоматизироваться. Автоматизация достигается установкой датчиков температуры, арматуры с сервоприводами и так далее.

Необходимо отметить, что узел управления, собранный самостоятельно из отдельных элементов, имеет стоимость на 20 – 25% ниже цены заводского изделия.

Монтаж системы водяного теплого пола

Монтаж водяных теплых полов

Для монтажа наиболее простой по устройству, эффективности и стоимости системы теплых полов понадобятся следующие материалы:

  1. Труба из сшитого полиэтилена или металлопластика диаметром 20 мм;
  2. Вспененный рулонный полиэтилен (пенофол) толщиной 10 мм с отражающим слоем;
  3. Перфолента из алюминия, шурупы с пластиковыми дюбелями;
  4. Демпферная лента, клей;
  5. Армирующая сетка 50 х 50 (100 х 100) мм;
  6. Полиэтиленовая пленка.

Количество трубы рассчитывается с помощью программ или из расчета 4,5 – 5 погонных метров на 1 м2 отапливаемой площади. Количество крепежа определяется из расчета крепления трубы через 250 – 350 мм.

Первый этап работ – укладка слоев тепловой и гидроизоляции. Первым укладывается слой пенофола, на него расстилается полиэтиленовая пленка, стыки проклеиваются скотчем или клеем.

Далее производится разметка контуров. Оптимальная длина отдельного контура – 80 метров. Если это значение превышено – контур следует подключать в начале коллектора. Разметку (и последующую укладку) производят двумя способами – улиткой и змейкой (рядами).

Укладка улиткой имеет более равномерное распределение тепла, при укладке рядами температура в конце контура на 8 – 10% ниже начальной. При разметке следует учесть, что отопление отдельных помещений должны осуществляться отдельными контурами – это упрощает регулировку температурного режима.

Следующее условие разметки – уплотнение теплового потока вдоль наружных стен, окон и дверей. Стандартный шаг между двумя параллельными трубами контура – 200 мм. В холодных зонах шаг уменьшают до 100 мм, количество парных рядов вдоль стен и окон – не менее 3. Разметку наносят маркером на пленку гидроизоляции.

После разметки проклеивают по периметру помещений демпферную ленту, приступают к монтажу труб. Металлопластик сгибают с применением особой пружины – она предохраняет от перелома трубы, сшитый полиэтилен сгибают вручную, при этом последовательно крепят к полу перфолентой и дюбелями.

После укладки труб система собирается полностью – устанавливается узел управления, производится опрессовка. В систему набирается вода из водопровода или с помощью ручного насоса. Давление гидравлического испытания – 4,5 кгс/см2. После испытания система не освобождается от воды, поверх трубы укладывается стальная или пластиковая армирующая решетка.

Далее производится заливка стяжки пола бетонным раствором. Рекомендуемая толщина стяжки – не менее 30 мм над верхней точкой трубы. Время выдерживания стяжки – до 30 суток.

Последний этап – отделка пола чистовыми материалами, установка плинтусов. Комплекс готов к работе.

Производится пуск системы, экспериментальным путем (если нет точного расчета) определяются комфортные значения регулировки, расходы, температуры.

В целом устройство водяных теплых полов имеет простую конфигурацию, сборка комплекса напольного отопления под силу даже новичку. Но время выполнения работ имеет приличную продолжительность, но стоит того. Качество отопления помещений, эстетическая составляющая недаром сделали теплые полы одним из популярных видов отопления.