В последнее время в нашей стране растет популярность напольного отопления. И если устроить водяной «теплый пол» в квартире можно далеко не всегда, то ничто не мешает оснастить им частный дом. Такой способ отопления, обладающий рядом преимуществ перед радиаторным, хорошо подходит и для помещения, где расположен бассейн.
4:0 в пользу «теплого пола»
© 3532studio/Fotolia.com
© epr/Bundesverband Flachenheizungen und Flachenku
© Monkey Business/Fotolia.com
Почему в помещениях с «теплым полом» люди чувствуют себя так комфортно? Во-первых, из-за более равномерного обогрева комнат без образования зон локального перегрева и холодных зон. Во-вторых, «теплый пол» создает оптимальное распределение температуры воздуха по высоте помещения — на уровне головы стоящего человека она несколько ниже, чем у его ног. В-третьих, поскольку в объеме помещения энергия от пола-нагревателя распространяется в основном излучением, а не с конвекционным потоком, такой обогрев не сопровождается сквозняками и перемещением пыли. И в-четвертых, ходить босиком по холодному кафельному полу вокруг бассейна не очень приятно.
«Теплый пол» не только устраняет этот дискомфорт, но и делает хождение по кафельной плитке более безопасным — риск поскользнуться значительно снижается, так как вода с нагреваемой поверхности быстро испаряется.
Однако комфортность «теплого пола» — это только одно из его преимуществ. Не менее важна и энергетическая эффективность данной технологии. Поскольку «теплый пол» относится к лучевым системам нагрева, ощущение того, что тепла достаточно, наступает у человека при температуре примерно на 2°C ниже, чем при радиаторном обогреве. То есть рабочая температура в системе «теплый пол» ниже, чем в радиаторах, благодаря чему уменьшаются потери энергии в окружающую среду. Кроме того, подобная система отопления предоставляет большие возможности для использования таких источников тепла, как конденсационный котел, тепловой насос и т.д.
И наконец, при напольном отоплении не происходит скапливания тепла в верхней зоне помещения — там, где оно не нужно. Энергосберегающий эффект от применения «теплого пола» в помещениях с высокими (более 5 м) потолками достигает 40%. Для стандартных домов он оценивается в 10–20%. А оборудование системы «умной» автоматикой приносит дополнительную экономию.
Еще одним достоинством напольного отопления является «невидимость»: все его элементы скрыты в строительных конструкциях и распределительных шкафах. Несмотря на элегантность современных радиаторов, интерьер от их отсутствия только выигрывает.
Система «теплого пола»
© REHAU
© REHAU
© REHAU
© Uponor
От клапана до узла
У бассейна «теплый пол» может быть как электрическим, так и водяным. При выборе того или иного типа следует принимать во внимание способ нагрева воды бассейна и решать вопрос комплексно. В настоящей статье рассматривается водяной «теплый пол».
© Moyseeva Irina/Fotolia.com
© Andrey Armyagov/Fotolia.com
© Iriana Shiyan/Fotolia.com
© vertexoff/ Depositphotos.com
Принцип работы встроенных систем обогрева достаточно прост: нагретая вода циркулирует в уложенной с определенным шагом трубе, отдавая тепло строительной конструкции — полу, стене либо потолку.
Рабочая температура таких установок ниже, чем при радиаторном отоплении. Согласно СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование» температура поверхности пола в помещениях с постоянным пребыванием людей не должна превышать 26°C, а с временным пребыванием — 31°C. Поэтому температура теплоносителя в линии подачи напольного отопления не превышает 55°C.
Такую температуру некоторые модели современных котлов способны обеспечить без потери КПД. Но обычно напольное отопление не является единственной системой обогрева помещений, а комбинируется с радиаторами — и в этом случае от котла требуется более высокая температура теплоносителя. При подаче в контур «теплого пола» жидкость охлаждается за счет подмеса из обратной линии. Для этого используется двух- или трехходовой клапан, оснащенный термостатической головкой с погружным датчиком или сервоприводом.
Если «теплый пол» организуется не на ограниченной площади (например, в ванной комнате), а для обогрева больших помещений, ему потребуется собственный циркуляционный насос, который не только помогает преодолеть гидравлическое сопротивление в трубе, но также делает контур напольного отопления более управляемым и независимым по отношению к другим участкам отопительной установки.
Все помещения здания имеют свои особенности и индивидуальные режимы обогрева, поэтому в каждом из них необходимо предусмотреть свой собственный греющий контур.
Теплоноситель распределяется по петлям с помощью коллекторов («гребенок»). Каждая подсистема управляется посредством клапанов, устанавливаемых обычно на отводах обратного коллектора. Для автоматического регулирования клапаны оснащаются сервоприводами, на которые поступают сигналы от комнатных термостатов или контроллера отопительной установки. В простых случаях пользователь управляет контурами вручную.
Чтобы все трубные петли напольного отопления находились в равных условиях независимо от их длины, на отводах подающего коллектора нужно предусмотреть настроечные клапаны. Они могут быть совмещены с расходомерами. В этом случае балансировку несложно выполнить без какого-либо измерительного прибора. При необходимости настроечным клапаном можно полностью перекрыть канал для теплоносителя со стороны подачи.
В обвязке напольного отопления присутствуют также воздухоотводчики, дренажные клапаны (соответственно для выпуска воздуха при заполнении контуров и слива жидкости из системы на время ремонтных работ) и некоторое другое оборудование. В частности, для того, чтобы исключить перегруз циркуляционного насоса при перекрытии петель «теплого пола» (такую ситуацию называют работой на закрытую задвижку), в состав обвязки включают автоматический клапан, замыкающий поток теплоносителя через обходной участок (байпас) при превышении безопасного давления в контуре напольного отопления. Правильный подбор и настройка элементов водяного «теплого пола» являются обязательным условием его работоспособности. Удобнее всего использовать для комплектации готовые насосно-гидравлические (насосно-смесительные) и коллекторные узлы, предлагаемые рынком. Такое оборудование компактнее и дешевле, чем комплектующие, приобретенные раздельно, а его компоненты подогнаны друг к другу.
Система труб и фитингов Viega
© Viega
© Viega
© Viega
Труба: что выбрать
Чаще всего для «теплого пола» применяют металлополимерные трубы PEX/Al/PEX, а также предназначенные для отопления трубы из сшитого полиэтилена с полимерным антидиффузионным слоем. «Металлопластик» сохраняет форму, приданную ему монтажником, его проще укладывать и ему требуется меньше креплений. Зато полиэтиленовая труба несколько дешевле, и, если напольное отопление организуется на значительных площадях, ее применение может дать ощутимую экономию. При случайном расплющивании PEX-трубы в ходе монтажных работ поврежденный участок можно восстановить, нагрев его строительным феном.
Трубы из сшитого полиэтилена имеют больший коэффициент теплового линейного расширения, чем металлопластиковые. Но это не приводит к разрушению конструкции правильно смонтированного «теплого пола». Пластиковые и металлопластиковые трубы системы напольного обогрева должны соответствовать классу эксплуатации 4 по ГОСТ 52134-2003 (отопление высокотемпературное напольное и/или низкотемпературное отопительными приборами с рабочей температурой 60°С и максимальной температурой 70°С) и использоваться в соответствии с паспортными характеристиками. Тогда срок их службы составит не менее 50 лет.
Во встроенных системах отопления, включая напольные, применяются также тонкостенные медные трубы. Они долговечны, легко монтируются и хорошо проводят тепло, но дороже пластиковых и металлополимерных с алюминиевой прослойкой. Кроме того, медь не выдерживает контакта с агрессивными строительными смесями, в том числе цементными. Поэтому для заливки в бетонную стяжку подходят только медные трубы в полимерной оболочке.
«Мокрый» или «сухой»?
Труба «теплого пола» может быть замоноличена в слое из песчано-цементной смеси (так называемый мокрый монтаж) или размещена непосредственно под напольным покрытием — паркетной или террасной (из древесно-полимерного композита) доской и т.д. Конструкции второго типа именуют «сухими», или легкими. Их не применяют около бассейнов (так как вода, попадающая в подпольное пространство и задерживающаяся там, создает влажную и теплую среду, благоприятную для появления плесени и размножения микроорганизмов), но они подходят для домов с деревянными полами, при ограничениях по высоте помещения и в случаях, когда «мокрый» монтаж невозможен или нежелателен.
Среди преимуществ таких систем — малая нагрузка на перекрытие, быстрый прогрев и хорошая реакция на управляющие сигналы. Чтобы запустить в работу «сухой» вариант пола, не нужно ждать затвердевания бетонной стяжки (по нормативам это занимает 28 дней), а работы по его устройству дешевле, проще и чище, чем при замоноличивании трубы. Однако комплект материалов в этом случае обойдется примерно в полтора раза дороже: для равномерного распространения тепла по всей поверхности пола под покрытие укладывают металлические распределительные (их также называют отражающими) пластины из оцинкованной стали или алюминия. Без таких элементов система не обеспечит равномерного нагрева поверхности пола, а ее теплоотдача будет ограничена.
Впрочем, и при наличии отражателей напольное отопление «сухого» типа проигрывает «мокрому» в удельной тепловой мощности. Поэтому в качестве базового варианта, как оптимальное по цене и эффективности, рассматривается напольное отопление с размещением греющей трубы в бетонной стяжке.
Система управления «теплым полом»
© ROTEX GLOBAL LLC
© ROTEX GLOBAL LLC
© Viega
Рецептура «пирога»
Конструкция водяного «теплого пола» представляет собой «пирог», нижним слоем которого является теплоизолирующая основа. Ее укладывают в обязательном порядке для того, чтобы минимизировать потери тепла в нижнем направлении (которые при наличии нижерасположенного этажа приводят еще и к нагреву его потолка).
© poplasen/Fotolia.com
© alexandre zveiger/Fotolia.com
© ras-slava/Fotolia.com
В качестве теплоизоляции обычно используют плиты из пенополистирола (пенопласта) плотностью 40 кг/м³. Толщина подложки зависит от климатических условий и основы, на которой устраивают «теплый пол» (грунт, плиты, перекрытие над отапливаемым или холодным подвалом и т.д.). При ее определении желательно произвести точный расчет с учетом теплозащитных свойств строительных конструкций. Как правило, на первом этаже дома хватает утеплителя толщиной 50 мм, на втором — 20 мм.
Выпускаемые специально для «теплого пола» пенополистирольные плиты оснащают различными усовершенствованиями: стыками для замкового соединения с соседними элементами, бобышками или разметкой для удобства укладки трубы, теплоотражающим и (или) гидроизолирующим покрытием. Есть даже теплоизоляция с «липучками» для закрепления трубы (обычно же ее фиксируют к пенопласту пластмассовыми скобами или подвязывают к арматурной сетке). Можно использовать и общестроительный пенополистирольный утеплитель. Но в этом случае придется потратить больше времени на раскладку и крепление трубы, запенивание стыков (эта операция желательна) и отдельно решить вопрос с гидро-изолирующим слоем.
В качестве подложки «теплого пола» по утепленным конструкциям подходит рулонный материал на основе вспененного полиэтилена с металлизированным пленочным покрытием (мультифольга).
Стяжку «теплого пола», которая появится после заливки бетоном уложенной на утеплителе трубы, нужно изолировать и от боковых ограждающих конструкций, т.е. от стен дома. Иначе часть тепла будет перетекать в них и теряться. Чтобы этого не происходило, вдоль стен укладывают демпферную ленту из вспененного полиэтилена. Кроме теплоизоляции лента обеспечивает компенсацию изменения размеров бетонной стяжки при нагреве и остывании.
Чтобы из-за тепловой деформации плиты напольного отопления не возникало напряжение в строительных конструкциях, площадь сплошной стяжки не должна превышать 30 м² при максимальной длине стороны 8 м (требования СП 41-102-98 «Проектирование и монтаж трубопроводов систем отопления с использованием металлополимерных труб»). Каждый такой участок обогревается отдельной трубной петлей и отделяется от соседних деформационным швом с демпферной лентой. Для защиты стяжки от растрескивания в цементно-песчаный раствор вносят специальный состав — пластификатор. Укрепить бетон можно также армированием или добавлением полипропиленовой фибры.
Бетонная стяжка не только защищает трубу от механической нагрузки, но и аккумулирует и распределяет тепло. Ее толщина определяется с учетом температуры теплоносителя и материала покрытия пола. Минимальный рекомендуемый слой над поверхностью трубы — 30 мм.
Укладка главной начинки «пирога» напольного отопления — трубы — производится тремя основными способами: одиночной или двойной (с параллельным «движением» прямой и обратной трубы) змейкой и спиралью.
Схема и шаг укладки выбираются таким образом, чтобы обеспечить тепловые потребности помещения и равномерный нагрев поверхности пола. Перепад температуры на отдельных его участках не должен превышать 10°C (оптимально 5°C).
Соответственно при расчете системы разность значений температуры в прямой и обратной линиях принимается не больше этого значения. Трубу укладывают с шагом не более 300 мм. Для компенсации тепловых потерь краевых зон (у наружных стен) шаг в них уменьшают, а подающий трубопровод располагают со стороны ограждающих конструкций.
Автоматика комфорта
Среди достоинств «теплого пола» часто указывают его способность самостоятельно корректировать количество отдаваемой в помещение энергии при изменении температуры внутреннего воздуха из-за перемены погоды, теплопоступления от сторонних источников и т.д. Этот процесс называют саморегулированием, и он действительно имеет место при работе напольного отопления, как, впрочем, и радиаторного. Но этого недостаточно для поддержания комфортного микроклимата без значительных перепадов температуры воздуха и пола.
Распространенным видом автоматических регулирующих устройств для напольного отопления являются комнатные термостаты. Они размещаются в обогреваемых помещениях и управляют работой петель «теплого пола», отдавая команды сервоприводам на открытие и закрытие клапанов коллекторного блока при отклонении температуры воздуха в помещении от заданного значения. Контролируемой величиной может быть и температура пола. В этом случае комнатный термостат должен предусматривать подключение сенсора, встраиваемого в стяжку и используемого в качестве основного или ограничительного (при работе в паре с датчиком температуры воздуха).
Обычно комнатный термостат срабатывает при изменении температуры на 1°C, но реакция поланагревателя на это действие не так быстра: чтобы подкорректировать температуру воздуха, ему требуется изменить температуру массивной стяжки. В итоге система не всегда успевает подстраиваться под перемены внешних или внутренних условий, особенно в межсезонье. Амплитуда колебаний в нагреве пола при таком регулировании достигает нескольких градусов. В результате комфортность и экономичность напольного отопления оказываются несколько ниже ожидаемых характеристик.
Повысить экономичность системы позволяют хронотермостаты, изменяющие режимы обогрева по заданной пользователем программе. Однако по-настоящему эффективным для напольного отопления будет управление на базе контроллера с погодной компенсацией.
Реагируя на изменение внешних условий и регулируя работу элементов насосно-смесительного узла, такой прибор корректирует температуру теплоносителя, подаваемого в петли напольного отопления, еще до того, как перемена погоды сказывается на внутреннем климате. В сочетании с комнатными термостатами погодозависимый контроллер обеспечивает наиболее экономичное функционирование «теплого пола» и комфорт для пользователей этой системы.
