Что такое водяной теплый пол

Водяной теплый пол — низкотемпературная система отопления, где теплоноситель подается с температурой 35-45оС, по нормам не выше 55 оС. Кроме того, теплый пол это отдельный циркуляционный контур, которому необходим отдельный циркуляционный насос.

У теплого пола есть ограничения по температуре поверхности пола — 26-31оС. Максимальный перепад температуры между разводкой подачи и обратки теплого водяного пола допускается не более 10оС. Максимальная скорость протока теплоносителя составляет 0,6 м/с.

Способы раскладки трубы теплого пола

Существуют три основных способа укладки водяного теплого пола: змейка, спираль (улитка) и комбинация этих вариантов. Чаще всего теплый пол монтируют улиткой, в некоторых местах используют змейку.

Укладка теплого улиткой позволяет более равномерно распределять тепло по всему помещению. При такой разводке труба монтируется по кругу к центру, затем от центра «разворачивается» по кругу в обратном направлении.

При раскладке теплого пола улиткой нужно закладывать отступ для раскладки трубы в обратном направлении.

При такой укладке труба теплого пола монтируется в одном направлении и при окончании раскладки контура просто возвращается в обратку коллектора. При таком устройстве в начале контура температура теплоносителя горячее, в конце холоднее. Поэтому раскладку змейкой используют довольно редко.

Оборудование теплого пола в частном доме становится приметой времени. Как правило, устанавливается двойная система обогрева:

• традиционная радиаторная, в ней теплоноситель нагревается до 95оС;
• система «теплый пол», температура теплоносителя в ней достигает 40оС.

В зависимости от величины стяжки, температура пола составляет 31оС, что признается наиболее комфортным для человека.

Для обеспечения таких режимов нагрева и применяются смесительные узлы. Его назначение – подать теплоноситель нужной температуры в каждый контур отопления. В большом доме отдельные контуры создаются для нескольких помещений одновременно в зависимости от их функционального назначения. Например, логично обособить контуры кухни и коридора, ванной комнаты и туалета, отдельный контур для гостиной и отдельные – для спален. Все эти помещения различаются по функциональной принадлежности и по требованиям к режиму отопления.

Теплый пол, работающий через смеситель, наделен рядом положительных моментов, делающих его все более популярным у потребителей:

• безопасность – она связана с отношением людей к своей системе отопления, высокая температура поверхности отопительных приборов может быть причиной ожогов;
• гигиеничность – простота ухода за теплым полом, он быстро сохнет, при его применении исключено появление грибков и плесени;
• долговечность – изнашиваемыми элементами такой системы являются трубы, срок службы которых порядка 50 лет;
• управление с учетом температуры на улице, на двухходовом клапане прменяется электропривод, подключенный к наружному термодатчику, и управление корректируется в соответствии с наружной температурой;
• возможность применения ручного управления системой с отключением датчиков, не рекомендуется, если в системе одновременно работает холодный и горячий контуры;
• Режим регулировки температуры с использованием выносного датчика, контролирующего температуру поля непосредственно.

Требования к температуре теплононосителя

НСУ теплого пола является достаточно сложным комплектом оборудования, от грамотной сборки и настройки которого во многом зависит правильность функционирования всей тепловой установки. Например, если котел спроектирован на подачу теплоносителя 70-900С в радиаторы, то, в параллельно работающих в этих же помещениях контурах напольного обогрева, температура циркулирующей жидкости допускается не выше 45-500С (max 550С).

• в помещения с долговременным пребыванием людей (офисах, жилых) – 29С;
• во вспомогательных помещениях (кладовых, коридорах, гардеробных) – 30С;
• в санузлах, ванных комнатах, бассейнах – 32С.

Кроме того, настройка смесительного узла будет выполнена наиболее оптимально, если удастся добиться перепада температур между подачей и обраткой ТП 5-150С. Уменьшение теплового градиента (Δt) требует наращивания расхода теплоносителя, как следствие роста скорости его циркуляции, которая приводит к гидравлическим потерям.

Рисунок 2

Схемы укладки водяного теплого пола

H2_2

Схема монтажа теплого пола без смесительного узла

Понадобятся следующие материалы и устройства:

• Трубопровод;
• Комплектующие для трубопровода;
• Котел;
• Трехходовой термостатический клапан;
• Узел насоса.

Некоторые пытаются использовать самый простой способ монтажа – врезать систему теплых полов непосредственно в центральное общедомовое отопление. Однако такой подход грозит серьезными поломками трубопровода, т.к. температура для радиаторов намного выше, чем нужна для пола. Также при обнаружении такого «самодельного устройства» надзорными органами, собственнику квартиры грозят серьезные штрафные санкции и предписание полностью демонтировать теплый водяной пол.

Предпочтительны 2 варианта укладки трубопровода без коллектора: улитка и змейка. Причем обе схемы должны состоять из двойного трубопровода: 2 параллельные петли на теплый пол – подающая и обратная.

Плюс «змейки» в том, что можно распределять зоны нагрева. Например, обходить мебель или сантехнику. Преимущество «улитки» — более равномерный нагрев всей площади.

G=Q Х 0,86/Δt,

где G — производительность системы (л/ч),

Q — мощность системы (Вт),

0,86 — коэффициент преобразования в Ккал/ч,

Δt — перепад температуры «подача-обратка» (°C).

Насос нужен для обеспечения скорости движения теплоносителя по трубам. В зависимости от типа насоса, им можно управлять либо вручную, либо при помощи автоматики. Монтируется устройство на подающий трубопровод. В системе без смесительного узла устройство насоса располагают под котлом. Цепь между трубопроводом с насосом и котлом замыкает трехходовой термостатический клапан.

Чтобы теплый пол работал стабильно без установки смесительного узла, следует выбирать качественный мощный котел. Электрический или газовый – особого значения не имеет. Главное, чтобы мощность устройства была рассчитана конкретно на спроектированный теплый пол. Мастера рекомендуют выбирать модели с наличием насоса.

Устанавливается клапан на трубу с подающим теплоносителем, к обратному потоку монтируется перемычка. Назначение трехходового термостатического клапана – регулировать температуру теплоносителя, который подается на насос. Фактически, это смеситель, внутри которого расположен термочувствительный элемент.

Клапан защищает систему от перегрева, а в случае поломки и прекращения подачи обратного потока, автоматически перекрывает подающий. Также клапан устраняет вероятность обратного хода подающего потока. Таким образом, клапан частично берет на себя роль коллектора.

Если площадь пола большая и наблюдаются серьезные теплопотери на «обратке», рекомендуется устанавливать клапан на холодном входящем конце. Благодаря этому, в теплообменнике не будет образовываться излишнего конденсата.

Необходимость в установке насоса отпадает, если отопительный котел оснащен мощным циркуляционным насосом, а площадь отопления минимальна. Главный плюс котла со встроенным насосом – грамотно подобранная комплектация. То есть, не нужно выбирать котел по отдельным характеристикам насоса, достаточно определиться с его общей мощностью.

Для правильной сборки узлов смесителя нужно предварительно изучить назначение и принцип действия каждого из них. Нужно понять, как они взаимодействуют друг с другом. И очень немаловажно иметь хотя бы какой то опыт проведения сантехнических работ.

Кажется, проще купить готовый узел в специализированном магазине и подключить его согласно инструкции. Кстати, такой смеситель обойдется в 15 – 30 тысяч рублей. А качество сборки и конструкции отнюдь не гарантировано.

Монтаж смесителя своими руками может быть произведен в такой последовательности:

• на выходное отверстие трехходового смесительного клапана привернуть трубку – удлинитель 100 мм;
• на второй конец удлинителя установить циркулярный насос, учитывая направление подачи жидкости. Оно обозначено стрелкой на корпусе. Мощность перекачки устанавливается переключателем насоса и может иметь три значения – 40-45, 60-65 или 80-85 Вт/час. Таким образом, можно регулировать скорость перекачки теплоносителя и, опосредованно, скорость теплообмена;
• к выходному отверстию насоса уже можно подключать «горячий» конец контура теплого пола;
• «холодный» конец («обратку») нужно подключить к отводному отверстию трехходового клапана;
• если к входному отверстию смесителя подключить подачу горячей воды от котла, система может работать в такой комплектации.

Предлагаем ознакомиться Если хочется попариться даже на природе то без не не обойтись Как сделать печь для походной бани

Теплые полы с водой возможны при площадях до 80 квадратных метров наличии перепада высот, при более обширных системах сопротивление потоку в трубах делает циркуляцию невозможной.

Насос состоит из маломощного электродвигателя с крыльчаткой для прокачки воды. В отдельный контур насосы, как правило, не устанавливаются. Чаще используется смесительная группа, которая включает в себя манометр, термодатчик и т.д.

Насосы монтируются на обратке при помощи болтов и фланцев. Положение вала крыльчатки должно быть горизонтальным.

3. Термодатчик – предназначен для контроля температуры теплоносителя и управления питательным клапаном. Таким образом, он опосредованно влияет на температурный режим в системе.
4. Предохранительный клапан – предназначен для аварийного сброса давления в системе отопления при возникновении условий для прорыва.
5. Байпас – перемычка между прямой и обратной трубой системы перед радиатором горячего отопления. Рабочий диаметр трубы для байпаса должен быть вдвое меньше, чем у основной. На практике обычно применяется труба в ½ дюйма.

Байпас – отводная линия, работающая как часть узла подмешивания с трехходовым клапаном. Его задача – подготовка теплоносителя необходимой температуры для прокачки через теплообменные контуры теплого пола. Исходными компонентами является холодная (30 – 35оС) обратка теплого пола и вода из котла температурой порядка 80оС. Следовательно – байпас необходимая и неотъемлемая часть системы обогрева пола.

Узел подмеса устанавливается в непосредственной близости от котла, чтобы избежать тепловых потерь при подаче горячей воды на большое расстояние. Перед началом монтажа желательно изготовить металлический шкаф. Размеры его будут зависеть от размеров смесителя, а, в конечном счете, от количества контуров теплого пола.

Подача теплоносителя в заданном диапазоне температур на коллектор теплого пола обеспечивается настройками узла подмеса. Главный цикл оборота жидкости внутри системы ТП складывается из циклов циркуляции в каждой из веток. При этом НСУ подмешивает горячий теплоноситель из первичного контура отопления в объемах необходимых для восполнения суммарных теплопотерь на отопление всех помещений.

То есть, чем интенсивней происходит охлаждение теплоносителя в ветках теплого пола, тем большее его количество добавляется во внутренний оборот всего вторичного контура. Объем обновляемой горячей жидкости изменяется автоматически – от максимального, разово установленного настройками балансирного клапана 8 (рис.

Важно! Непосредственно на работу системы теплого оказывают влияние регулирующие функции термостатического клапана 1. В свою очередь, балансировочный клапан 8 служит лишь для согласования суммарных потерь давления во вторичных контурах ТП с потерями давления в отопительных приборах первичного контура.

При этом аналогичной настройке по потерям давления должны подвергаться все потребители в первичной системе, чтобы распределение тепловой энергии происходило в соответствие с их запросами, а не по пути наименьшего гидравлического сопротивления. Важность и степень подобной балансировки наглядно показаны на рисунке 6.

Рисунок 6

Одновременно с всасыванием обновляемого горячего теплоносителя Т1 через клапан-термостат 1 (рис. 3 и 5), происходит также втягивание насосом 3 остывшего потока Т21 через балансировочный клапан 2 (вторичного контура). Проходя через насос потоки теплоносителя смешиваются, в результате, на подачу Т11 в коллектор теплого пола уже поступает жидкость заданной настройками НСУ температуры.

Совместная работа насоса, балансировочного клапана вторичного контура и термостата происходит следующим образом. Например, в системе ТП предусмотрен термический градиент между подачей и обраткой ТП Δt=100С, а расчетная температура в подающем коллекторе 500С. Допустим, система работает в установившемся режиме, когда результирующий поток теплоносителя от подмеса из первичного контура Т1 и обратного коллектора теплого пола Т21 имеет температуру равную расчетной.

Если же начинает поступать теплоноситель, остывший до 390С или ниже, то соответственно происходит охлаждение и результирующего потока после насоса. Этот дисбаланс улавливается выносным датчиком 1 а, который дает команду на еще большее приоткрытие клапана-термостата 1. В результате увеличивается приток горячей воды из первичного контура отопления Т1 и температура в подающем коллекторе Т11 возвращается к своим расчетным 500С.

Постепенно из обратки Т21 начинает поступать перегретая выше 400С, что влечет за собой обратные процессы – клапан термостата 1 прикрывается и объем подмеса из Т1 снижается. Таким образом, термические циклы в системе ТП постоянно изменяются в режиме поддержания градиент Δt=100С, с подачей t=500С.

Рисунок 7

Монтаж смесительного узла

модуль подмеса

У всех смесительных узлов присутствует балансировочный клапан, с помощью которого можно дозировать количество остывшего теплоносителя при подмесе к горячему. Это позволяет добиться четко заданной температуры теплоносителя на выходе из узла, т.е. на входе в петли теплого пола. Так существенно повышается потребительский комфорт и эффективность системы в целом.

В зависимости от модели узла, в его состав могут входить другие полезные элементы: байпас с перепускным клапаном, балансировочный клапан первичного котлового контура или шаровые краны с двух сторон от циркуляционного насоса.

• последовательную – рис. 2а;
• параллельную – рис. 2б;
• комбинированную.

При этом основными считаются первые две, а последняя схема, соответственно, представляет их гибридный вариант.

Включенный последовательно насос эксплуатируется только для подготовки теплоносителя и его циркуляции в контурах теплого пола. Подобная схема, хотя и требует использования двух раздельных перекачивающих агрегатов (для первичного и вторичного контуров), однако, отличается лучшими, чем параллельная, технологическими показателями.

Преимущество параллельного подключения насоса заключается в возможности использования всего одного агрегата для обеспечения циркуляции теплоносителя в первичном и вторичном контурах. С одной стороны, это упрощает сборку, а с другой – требует установки более мощного перекачивающего оборудования. Если изготовление смешивающего узла для небольшой бытовой системы выполняется своими руками, то выбрав параллельную компоновку, легче избежать критических ошибок, которые могут негативно отразиться на работе водяного теплого пола.

Как в параллельных, так и в последовательных сборках НСУ практикуется использование термостатических двухходовых (рис. 2-5 и 7) или трехходовых (рис. 1, 8 и 9) клапанов. Схемы с термостатами первого типа рекомендуется применять для помещений с площадями ТП в несколько десятков квадратных метров. Поэтому для организации напольного отопления в среднестатистической типовой квартире они вполне подходят. Смешивание теплоносителя в них осуществляется после двухходового клапана непосредственно в циркуляционном потоке системы теплого пола.

Трехходовые термостаты сами являются смешивающими устройствами. Внутри их корпусов происходит регулируемый подмес теплоносителя из первичного контура к циркулирующему потоку из системы ТП. Трехходовая термостатическая запорно-регулирующая арматура рекомендуется для установки на крупных отапливаемых площадях, измеряемой сотнями квадратных метров.

Рисунок 3

Сборка водяного отопления теплого пола может целиком осуществляться своими руками. Это касается не только монтажа отопительных контуров или подключения к коллекторному распределителю, но и комплектации НСУ. Понимая принципы работы его элементов, а также используя типовые рабочие схемы, вполне возможно собрать действующую эффективную смесительную установку.

Если же идти по пути наименьшего сопротивления и затратить немного больше средств, то можно обратиться к готовым предложениям от известных производителей отопительного оборудования. Сборка, установка и настройка таких НСУ отличается простотой. И если все делать в точном соответствии с прилагаемыми к ним заводскими инструкциями, то результат гарантировано окажется положительным.

Предлагаем ознакомиться Как смонтировать водяной теплый пол в доме своими руками?

Выше уже был рассмотрен насосно смесительный узел Valtec. Однако также хорошо у потребителей зарекомендовали себя и некоторые другие готовые комплектации НСУ. Например, оборудование для подготовки теплоносителя для системы теплого пола от немецкой компании Kermi (рис.8).

Рисунок 8

Комплект Kermi Стандарт ESM оборудован трехходовым клапаном (Oventrop), циркуляционным насосом (модель Wilo Yonos PARA RS) и, управляющим его работой, предохранительным термостататом. Клапанный модуль Oventrop включает:

• распределительный трехходовой вентиль;
• терморегулятор, состоящий из приводной головки и выносного накладного датчика;
• соединительного циркуляционного патрубка:
• накидных гаек (американок), к которым подключаются подающий и обратный трубопроводы первичного контура отопления, а также устройства со стороны вторичного контура.

В Kermi Стандарт ESM заложена возможность настройки поддержания температуры теплоносителя в диапазоне 20-500С при давлении в системе ТП до 6 бар. Регулировка осуществляется автоматически в соответствие с установками шкалы на головке-рукоятке трехходового клапана.

Рисунок 9

Еще одна сборка НСУ Solomix от компании Uni-Fitt из более бюджетной серии, но так же неплохо зарекомендовавшая себя на российском рынке. Это готовый смесительный узел на базе трехходового термостата, с встроенным термометром, теплонасосом, байпасным и обратным клапаном и автоматическим воздухоотводчиком.

В НСУ Solomix предусмотрено ручное изменение температуры посредством аналоговой подстройки термостата в диапазоне 20-650С. Комплект рассчитан на работу в системах теплых полов с максимальным давлением до 10 бар. А его форм-фактор, обеспечивающий нижнее подключение трубопроводов первичного контура, заметно облегчает проведение монтажных работ.

В некоторых случаях, монтаж коллектора для теплого пола неоправдан

Главный минус монтажа системы без коллектора – необходимость минимизировать потери температуры теплоносителя на пути «нагреватель теплоносителя – трубопровод» и в самой системе. Также нужно сохранить требуемую температуру на площади пола. Поэтому рекомендуется учитывать следующие требования:

• Утепление стен помещения;
• Укладка теплоизоляции на пол;
• Наличие качественных оконных систем;
• Укладка пола в непосредственной близости от нагревательного элемента;
• Площадь помещения не более 20-25 м2.

Главная и частая ошибка при монтаже такой системы без узла коллектора – попытка установки на слишком большую площадь.

Однако некоторые мастера утверждают, что в ситуации, когда «обратка» в любом случае будет холодной, может спасти установка конденсатного котла. У него высокий КПД и такому устройству не страшны низкие температуры для нагрева.

Можно ли обойтись без смесительного узла? Специалисты считают, что отопительная система может нормального функционировать и без смесительного узла при условии, что отопление в доме организовано с помощью низкотемпературных контуров. Такое возможно, если вода нагревается только до определенной отметки.

Особенности укладки теплых водяных полов

Пример: отопление работает на воздушном тепловом насосе. Если же вы используете один и тот же котел для отопления дома и нагрева воды для душа, то без смесительного узла не обойтись.

Устройство водяного пола

• Пол укладывается в непосредственной близости от нагревательных элементов;
• Максимальная площадь не должна превышать 25 м²;
• Необходимо обращаться к специалисту, который поможет высчитать мощность водяного пола и скорость остывания теплоносителя в водопроводе. Если разница температуры будет слишком высокой, то это приведет к образованию конденсата. Высокая влажность на поверхности труб приводит к быстрой поломке трубопровода.

Схема конструктивных элементов и оборудования водяного теплого пола

• На обратной стороне коллектора монтируется термореле ТР, которое в будущем будет подключаться к сети 220 В. Такое подключение позволяет слегка видоизменить направление теплоносителя: начала жидкость поступает от котла в подающий коллектор, откуда она уже разогретая равномерно распределяется по трубопроводу. Циркуляцию воды по трубам производит насосный двигатель;
• Сделав полный круг, вода возвращается в коллектор. На этом этапе коллектор определяет температуру жидкости и отключает насосный двигатель. Движение горячей жидкости постепенно замедляется, за счет чего происходит обогревание дома. Механизм снова запускает насосный двигатель после падения температуры, и весь цикл повторяется – сначала теплоноситель попадает в котел, откуда равномерно распределяется по петлям.

Специалисты считают, что когда смесительный узел для теплого пола своими руками не устанавливался, что лучше перестраховаться, установив реле. Это устройство позволит полностью вырубить функционирование водяного пола, если термодатчик зафиксирует слишком высокую температуру труб.

Схема подключения терморегулятора теплого пола

Отметим, современный пластик без особых проблем переносит высокие температуры. Например, даже самая дешевая труба спокойно выдерживает 80–90 градусов. Обратите внимание на то, что ламинат и линолеум не рассчитаны на перегрев. 35–45 градусов – это максимум, который они могут выдержать.

Смесительный узел для тёплых полов на трёхходовых клапанах

Горячая вода, поступающая в коллектор системы теплого пола, попадает в специальный предохранительный клапан, оснащенный термостатом. Если температура для контура является слишком высокой, открывается клапан, впускающий охлажденный теплоноситель для смешивания.

У коллектора системы две главных функции. Кроме смешивания воды, обеспечения ей оптимальной температуры, он создает циркуляцию теплоносителя. Для этого в коллекторе установлен циркуляционный насос.

Постоянное передвижение воды по трубам создает равномерный прогрев всей поверхности полов. Коллектор может оснащаться и дополнительными элементами:
• отсекающие клапаны;
• дренажные клапаны;
• воздухоотводчики;

Если контур создается в одной комнате дома, коллектор оборудуется в данном помещении. Для установки ящика в стене создается специальная ниша. При создании теплых полов во всех помещениях, можно оборудовать коллекторный шкаф на несколько комнат. Коллектор может размещаться как на входе теплоносителя от котла, так и на обратке.

Принцип работы смесительного узла теплого пола заключается в следующем:
1. Разогретый теплоноситель перемещается по отопительному контуру и достигает распределительного коллектора.
2. Далее располагается предохранительный клапан и температурный датчик, замеряющий текущее состояние теплоносителя.
3. Если температура горячей воды чрезмерна, то открывается заслонка, подающая в систему необходимый объем холодной воды, за счет чего и осуществляется смешивание теплоносителя.
4. При достижении теплоносителем определенной температуры подача холодной воды прекращается.

Смесительный узел с коллектором для теплого пола не только регулирует степень нагрева теплоносителя, но и позволяет ему циркулировать по системе – и для реализации этих функций используются следующие элементы:
• Предохранительный клапан. Данный элемент обеспечивает подачу необходимого количества горячей воды. Ее объем варьируется в зависимости от требуемого температурного режима системы.
• Циркуляционный насос. Ключевой элемент системы, делающий возможным движение теплоносителя по каждому контуру отопления, тем самым обеспечивая равномерное распределение тепла на всех участках отопительной системы.
• Дополнительные элементы. Отопление может оснащаться дополнительными деталями – байпасом, воздухоотводчиками, клапанами и вентилями. Необходимость в этих элементах определяется индивидуально в зависимости от особенностей работы смесительного узла.

Расчет теплого пола

Перед подключением теплого пола по разработанной схеме, необходимо сделать его предварительный расчет. Грубый расчет Вы можете сделать самостоятельно по следующим шагам:

1. Определите место расположения коллектора. Чаще всего его монтируют в центре этажа.
2. Попробуйте схематично изобразить разводку труб теплого пола, соблюдая следующую информацию: при шаге 15 см на квадратный метр трубы тратится 6,5 метров трубы, длина трубы не должна превышать 100 метров, контура все должны быть примерно одинаковыми.
3. Определяемся с метражом всех контуров и в целом можно приступать к монтажу.

Так же не забудьте сделать тепловые расчеты здания. В интернете есть множество готовых калькуляторов. Если теплопотери в помещении не превышают 100 Вт на метр квадратный, то теплый пол у вас не потребует дополнительных приборов отопления.