как работает система теплого пола

01.01.202422.05.2022 admin 0 Comments

Как работает водяной теплый пол: принцип действия, устройство разных видов подключений

Сегодня нагревательные полы встречаются в помещениях довольно часто. Они могут выступать в качестве основного или дополнительного обогрева.

Однако, чтобы данная система функционировала эффективно, важно разбираться в принципе работы водяных тёплых полов, и правильно произвести их монтаж.

Как работает водяной тёплый пол, его устройство

Тёплый водяной пол — надёжная и экономичная система, создающая комфортные условия человеку. Благодаря особенностям конструкции, температура в нижней части помещения всегда будет на несколько градусов выше, чем в районе головы.

Сама система представляет собой устройство из труб, размещённых между черновым полом и финишным покрытием. Контур включает в себя подачу и обратку. Конструкция может заливаться бетонной стяжкой, или быть уложена настильным методом.

Кроме того, сооружение обустраивается коллекторным узлом, который оснащён приборами для регулировки. Нагрев осуществляется за счёт горячего теплоносителя циркулирующего внутри контура, а движение самого теплоносителя обеспечивается за счет специального циркуляционного насоса.

Для монтажа водяных греющих конструкций требуется получить разрешение, так как осуществляется врезка в общую отопительную систему. В основном, тёплые полы устанавливаются в частных домах, в квартирах они кладутся реже — есть риск подтопления соседей снизу. Помимо этого, в своём доме возможно подключение к автономному котлу.

«Пирог» водяного тёплого пола выглядит следующим образом:

К сведению! Стандартный размер труб составляет 16 мм, при этом допустимая длина контура 80 см, при диаметре 20 — 120 см.

Средняя толщина «пирога» водяного пола колеблется от 18 до 23 см.

Водяной тёплый пол является низкотемпературным устройством, степень нагрева циркулирующей жидкости составляет от 35 до 45 градусов. Мощность его зависит от температуры теплоносителя. При нагревании воды до 45 градусов, мощность будет составлять 140 Вт. Поэтому, при отапливании дома только водяным теплым полом, площадь покрытия должна быть не менее 70%.

Помимо экономичности, водяной контур залитый бетонной стяжкой долго держит тепло. К минусам можно отнести продолжительное время, которое требуется на прогрев слоя бетона, и тяжесть конструкции. Её могут выдержать не все перекрытия.

Существует ряд схем подключения тёплого пола, принцип работы некоторых из них мы рассмотрим подробнее в данной статье.

Как работает теплый пол в комбинации с радиаторами

Бывают случаи, когда обустроить конструкцию пола с обогревом можно только в комбинации с радиатором. В качестве основного источника отопления будут выступать батареи, они чаще устанавливаются у окна. А как дополнительный обогрев помещения, по центру комнаты или зонально, устанавливаются греющие полы.

При правильно выбранном половом покрытие комбинированная система может укладываться в помещениях, которые имеют любое предназначение, и в зданиях с любым количеством этажей.

Плюсом обустройства водных полов на первом этаже является то, что тёплые воздушные потоки будут подниматься к потолку, и обогревать не только этот этаж, но и пол следующего, где устанавливаются лишь радиаторы.

Для реализации такой схемы есть несколько способов. Одним, является установка на входе и выходе Т-разъёма, с одной стороны к нему присоединяется радиатор, а с другой тёплый пол.

Кроме того, половое отопление легко подключить к уже имеющейся радиаторной системе. Это можно сделать при помощи беспроводного термостата, он способствует облегчению и ускорению как процесса монтажа, так и процедуры подключения тёплого пола.

Устройство и принцип работы системы при подключении к котлу

Котёл — оборудование, отвечающее за нагрев теплоносителя. При обустройстве тёплых водяных полов, в нём отпадает необходимость, если система подключается к центральному отоплению.

Важный момент, на который следует обращать внимание при работе пола с автономным котлом — нагрев воды не должен превышать в среднем 45 С. Особенно это касается газового котла, так как:

Чтобы избежать этих моментов, рекомендовано приобретать котёл с необходимыми температурными перепадами (конденсационный).

Ещё один вариант, установить тёплый пол от котла, который работает от электричества, но это дорогой ресурс. Электрокотлы бывают:

Если рассматривать водяные тёплые полы работающие от котла с точки зрения экономичности, то после газовых, идут устройства работающие от пеллетов и брикетов. При использовании твёрдого топлива требуется постоянная уборка золы и шлака из топки. Можно приобрести котёл длительного горения, он стоит дороже, зато заправка проводится в среднем 1 раз в неделю, и продукты горения убираются гораздо реже.

Сегодня, в продаже есть и комбинированные модели котлов, они работают от твёрдого топлива и электричества. Есть автоматические ТЭНы, которые при достижении заданной температуры выключаются, а затем снова включаются.

К сведению! Жидкотопливные котлы в тёплых полах используются редко, так как их нужно располагать в отдельном помещении, из-за наличия запаха и шумной работы агрегата.

Принцип работы со смесительным узлом (трех и двухходовым клапаном)

Смесительный узел включает в себя два основных элемента: циркуляционный насос и регулирующий клапан. Насос способствует движению теплоносителя, а с помощью клапанов осуществляется регулировка поступления горячей воды, для поддержания отопления на нужном уровне.

Узел подмеса может размещаться в коллекторном шкафу или в котельной, на гребёнке.

Смесительные устройства бывают двух разновидностей:

Однако, данный смесительный узел не заменим в помещениях большой площади, больше 200 м2.

2. С двухходовым клапаном — самый оптимальный вариант, так как происходит постоянное подмешивание холодного теплоносителя, а регулируется лишь вода идущая от котла. Поэтому, пол не перегреется и тем самым, продлится срок его работы.

Такая конструкция применяется только на небольших площадях — до 200 м2.

Это основные смесительные узлы, которые используются при монтаже водяных тёплых полов.

К сведению! Бывают трёхходовые клапаны оснащённые термостатической функцией. Есть модели с электротепловым приводом, с плавной регулировкой, что идеально подходит для тёплых полов.

Как работает система при подключении через насосно-смесительный узел

Ещё один вариант обустройства тёплого пола в частном доме от отопления — установить насосно-смесительный узел. Он монтируется за радиатором, который служит источником тепла. Возможно осуществлять подключение и от котла.

Принцип действия водяного тёплого пола с насосно-смесительным узлом заключается в подмешивании горячего теплоносителя, который поступает от источника обогрева, к холодной отработанной воде. Весь этот процесс происходит в смесительном узле. С помощью балансировочных вентилей, возможно регулировать подачу холодного и горячего теплоносителя.

Тёплый водяной пол с насосно-смесительным узлом считается одним из наиболее эффективных в работе, он способен без труда поддерживать комфортные условия в помещении. Его можно купить готовым или собрать своими руками.

Распределительные коллекторы

Распределительный коллектор — важнейшее устройство, которое отвечает за регулировку тёплых полов. Он предназначен для равномерного распределения теплоносителя по петлям. Оснащён отверстиями для подачи горячей воды и сбору остывшей.

На всех контурах коллектор должен иметь термоклапаны, с их помощью можно менять температуру в каждой петле тёплого пола, и регуляторы расхода. Такая конструкция, в комплекте с температурным датчиком, позволяет поддерживать температуру в помещении на заданном уровне, чутко реагируя на изменения погоды за окном.

В каждой комнате устанавливается термостат, который управляет несколькими приводами, по одному приводу на каждую ветку. Есть модели термостатов с функцией программирования, что позволяет устанавливать нужный режим работы, или время включения и выключения обогрева.

Кроме того, коллектор обеспечивает выход воздуха из системы через спусковой клапан, а запорный кран служит для балансировки и слива воды.

Для удобства, коллекторный узел прячется в специальный металлический шкаф, который устанавливается на стене, или в нише.

Монтаж водяного тёплого пола

Перед работами по монтажу водяного тёплого пола подготавливается схема укладки труб и составляется список необходимого материала.

Пошаговый процесс установки греющего пола выглядит так:

Бывает теплоизоляционный материал с фольгированным слоем, он способствует отражению тепла в нужном направлении.

Укладка труб — это сердце тёплого пола, поэтому к их выбору нужно подходить серьёзно.

Монтаж труб производится согласно запланированной схеме («улитка» или «змейка»), и с установленным шагом. Фиксация контура может осуществляться к предварительно установленной армирующей сетке пластиковыми хомутами.

При укладке в качестве теплоизоляции мат с бобышками, трубы прокладываются между пазами, и тем самым надёжно закрепляются.

К сведению! При монтаже пола «сухим способом», процесс сооружения конструкции заключается в установке деревянных лаг, поперёк которых фиксируются рейки, а между них прокладывается трубопровод.

Устройство и принцип действия системы водяного теплого пола

Водяной теплый пол – самая популярная система, как основного так и дополнительного, отопления частного дома. Комфортное распределение температуры в помещении, скрытое размещение оборудования и возможность использовать любой энергоноситель ( газ, дрова, электричество) — это основные преимущества технологии водяного теплого пола. Давайте разберемся как устроены теплые полы.

Как работает водяной теплый пол

Все начинается с котла, который нагревает теплоноситель. Это может быть практически любой котел электрический, газовый или дровяной. Его функция нагрев теплоносителя для системы отопления.

Далее нагретый ( до

80° ) теплоноситель, с помощью циркуляционного насоса, поступает в смесительный узел. В системе насос предназначен для циркуляции теплоносителя по всему контуру теплого пола. Смесительный узел предназначен для смешивания горячего теплоносителя (

80°) с уже более остывшим (

30°), для получения жидкости с оптимальной температурой (

45°) для теплого пола.

Принцип работы водяного теплого пола

Уже готовый теплоноситель поступает в распределительную гребёнку (коллектор подачи). Которая имеет выходы под трубы теплого пола и расходомеры. Расходомеры предназначены для контроля уровня теплоносителя в каждом контуре. Коллектор как раз и предназначен для эффективного распределения теплоносителя по трубам контуров, так как длинна у них может быть разная.

После поступления теплоносителя в гребенку, он распределяется по подключенным к ней трубам и уходит в определенное ему помещение. По различным схемам укладки. теплоноситель проходит по всей длине труб, отдавая тепловую энергию в пол и возвращается к распределительному узлу.

Другой конец труб теплого пола подключается к ещё одной гребенке (обратный коллектор), которая также имеет входы, а так же регулировочные клапана, установленные над каждым входом коллектора, предназначенные для регулировки подачи теплоносителя. После как остывший теплоноситель попал в коллектор обратки его часть попадает в смесительный узел, для разбавления горячего теплоносителя, а другая его часть попадает в котел для последующего нагрева.

Также в системе используется байпас, необходимый для предотвращения перегрева циркуляционного насоса, в случае когда все контуры перекрыты. Воздухоотводчик для стравливания воздуха из системы. Термометры для контроля температуры.

Схемы теплого водяного пола

Теперь рассмотрим три основных схемы раскладки труб водяного теплого пола.

Улитка (спираль) — самый эффективный с точки зрения теплоотдачи способ укладки, так как способствует более равномерному прогреву пола.

Змейка — эта схема больше подходит под небольшие помещения, и позволяет сосредоточить больший прогрев в определенной зоне например у окна или у наружных стен. Однако такой способ не позволяет равномерно прогреть помещение из за постепенного остывания теплоносителя во второй половине контура.

Комбинированная схема подразумевает смешение способов укладки теплого пола или их дублирование, например два витка улитки или несколько змеек подряд. Если планировка комнаты позволяет, то можно смешивать способы укладки теплого водяного пола. Например, при входе или у окон, где прогрев должен быть лучше положить змейку, а в центре помещения, дабы сконцентрировать полезную энергию, уложить улитку.

Устройство пола под водяной теплый пол

Конструкция водяных теплых полов может быть различна, но суть остаётся такой чтобы максимально эффективно и равномерно передавать тепло от труб контура напольному покрытию и сократить тепло потери. Есть две основные технологии монтажа теплого водяного пола:

Устройство водяного теплого пола на бетонном основании

Пирог тёплого пола на бетонном основании, вне зависимости от того плиты перекрытия это или стяжка, частный дом или квартира выглядит следующим образом:

При армировании стяжки запоминаем такое правило: металлическая сетка не должна просто лежать на слое утеплителя. Чтобы она включилась в работу, сетка должна находиться в толще бетонной стяжки. Для этого используем специальные проставки.

Пирог водяного теплого пола по грунту

Пирог теплого пола по грунту отличается от пирога по бетонной стяжке только тем, что эта технология имеет дополнительные слои.

Для компенсации теплового расширения стяжка отделяется от стен при помощи демпферной ленты – материала, обладающего пружинящим эффектом, способным восстановить свою форму после снятия нагрузки.

Водяной теплый пол на деревянное основание

По деревянному полу (деревянным лагам) также есть несколько способов укладки водяного теплого пола. Такие полы устраивают чаще всего в деревянных частных домах.

Теплый пол с термораспределительными пластинами

Алюминиевые пластины с пазами плотно облегают трубы и увеличивают теплоотдачу. Минус такой технологии – дороговизна этих металлических прокладок, их использование увеличивает стоимость всей системы.

Теплый пол по финской технологии

ДСП, ОСП (OSB), фанера на теплы пол – по теплоотдаче такая конструкция получается хуже, так как дерево и его производные выступают изолятором.

Источник

Как сделать водяные теплые полы в частном доме

Чтобы навсегда избавиться от батарей под окнами

Вместо батарей я сделал теплые полы и не жалею.

В конце 2011 года я приобрел 14 соток под Санкт-Петербургом и начал строить двухэтажный дом площадью 140 м². Отапливать дом я планировал тепловым насосом, который, как я выяснил, отлично работает с водяными теплыми полами.

Расскажу подробнее, какие есть способы обустройства теплых полов, как рассчитать такую систему и сколько она будет стоить.

Теплый пол как основная система отопления дома

Теплый пол работает по тому же принципу, что и обычные радиаторы, просто он иначе расположен. Батареи стоят вертикально под окнами. Теплый пол — это, условно, большая положенная на бок батарея: он расположен горизонтально и занимает всю площадь помещения. За счет этого дом отапливается более равномерно. В трубы водяного теплого пола, как и в радиаторы, подается жидкость — обычно это вода, но ее температура меньше, чем в радиаторах.

Часто теплый пол дополняет радиаторную систему, но современные технологии позволяют использовать теплый пол и как основное отопление. У меня именно так: на первом этаже водяной теплый пол вмонтирован в бетонную стяжку, а на втором сделан «сухим» способом на деревянном перекрытии.

Отапливать дом целиком теплыми полами я решил главным образом потому, что планировал поставить тепловой насос. Тепловой насос — это современное и технологичное решение. К тому же это было чуть дешевле, чем платить 500 000 Р за подключение газа. Я присмотрел недорогой тепловой насос мощностью 8 кВт.

Что такое тепловой насос

Это аппарат, который использует геотермальное тепло — то есть забирает его из земли. Грунт ниже уровня промерзания круглогодично имеет положительную температуру. Я живу под Санкт-Петербургом, где такая температура — около +6 °C. Тепловой насос использует эту энергию и способен отапливать дом. Устройство работает от электричества. На каждый потребляемый 1 кВт электричества тепловой насос выдает 3—4 кВт тепловой энергии.

Наибольшую эффективность насос показывает как раз при отоплении теплыми полами. Это связано с тем, что в последние нужно подавать воду с низкой температурой: +30…35 °C. В случае с радиаторами пришлось бы греть воду до +70 °C и не факт, что мощности теплового насоса хватило бы для обогрева всего дома в морозы.

Но позже от теплового насоса пришлось отказаться: я выходил за рамки бюджета. В итоге решил обогревать дом электричеством по ночному тарифу. Для такой системы теплые полы тоже хорошо подошли.

Я сразу отказался от электрокотла, так как он показался мне дорогим и ненужным для моего случая.

Принцип действия моей системы такой: с 23:00 до 07:00 включается ТЭН — своего рода большой кипятильник, который нагревает буферную емкость объемом 1000 л. Вода в ней нагревается до +90…95 °C и затем в течение дня подмешивается в теплые полы. Полы постепенно забирают тепло, и к концу дня в буферной емкости температура воды обычно опускается до +30…40 °C.

Если погода не слишком морозная или мы затапливаем в доме камин, полы расходуют меньше энергии и температура воды в баке опускается не так сильно.

составляет мощность ТЭНа в буферной емкости

В качестве теплоносителя, то есть жидкости, которая циркулирует в системе отопления, у меня используется вода. Иногда в частных домах вместо воды заливают антифриз, но это более дорогой вариант и он больше подходит, например, для дач, где зимой не живут: антифриз точно не замерзнет в трубах, и их не разорвет из-за перепадов температур.

Плюсы и минусы теплых полов

О то, что лучше, теплые полы или радиаторы, сломано немало копий. Оба варианта имеют достоинства и недостатки. И если вам тяжело сделать выбор, всегда можно совместить обе системы.

Вот аргументы в пользу теплых полов.

Равномерное распределение тепла. Больше тепла у ног, а менее нагретый воздух — на уровне головы. Принцип как в известной народной мудрости: «держи голову в холоде, ноги в тепле».

Экономичность. Часто теплые полы более эффективны, особенно если они питаются от возобновляемых источников энергии: тепловые насосы, солнечные батареи, ветровая энергия. Жидкость в теплых полах достаточно подогреть до +30 °C, а в батареях ее температура может доходить до +70 °C. КПД теплых полов выше.

Скрытый монтаж. Батареи занимают пространство под окнами, многим не нравится их внешний вид. Бывает, на батареи вешают декоративные сеточные экраны, но это только ухудшает теплообмен, а выглядит на любителя. Теплый пол в доме незаметен.

30% на все курсы весь октябрь

А вот минусы теплых полов.

Сложности с ремонтом. Трубы теплого пола, например, от финской компании Uponor или немецкой Rehau прослужат не менее 50 лет. Но если использовать менее качественные трубы или нарушить технологию монтажа, отремонтировать теплый пол, который уже залили цементом, будет очень тяжело. Радиаторы ремонтировать гораздо проще: потекший можно просто снять и поставить новый. Если все продумано, не придется даже сливать систему отопления.

Невозможность сверлить пол. Даже если знаешь схему укладки труб, не хочется лишний раз рисковать и ненароком повредить трубу. Если надо закрепить унитаз или шкаф, придется использовать жидкие гвозди.

Дороговизна. В сравнении с радиаторами теплый пол стоит дороже, а рассчитать и смонтировать его сложнее.

Сложности при монтаже в уже готовом здании. Водяные теплые полы лучше всего закладывать на этапе строительства дома. В уже эксплуатируемом здании гораздо проще поставить радиаторы, чем заново заливать стяжку. Например, на даче, которая отапливалась печью и к которой подвели газ, проще, быстрее и дешевле установить радиаторы.

Насчет того, какой способ отопления более здоровый, однозначного мнения нет. С одной стороны, радиаторы создают циркуляцию воздуха и поднимают пыль. С другой — я неоднократно слышал мнение, что теплые полы тоже поднимают пыль и аллергики хуже чувствуют себя при таком варианте отопления.

Электрические и водяные теплые полы

Водяные теплые полы — это гибкий трубопровод, который замурован в полу. По этим трубам непрерывно циркулирует подогретая жидкость.

Существуют также электрические теплые полы: в них нет воды, а подогрев происходит за счет электричества и «напрямую», без котлов и буферных емкостей.

По конструкции выделяют два типа электрических полов:

В электрополах также ставят термодатчик и терморегулятор. Они позволяют устанавливать нужную температуру и экономить на электричестве: как только пол прогреется до нужного значения, нагрев выключится.

Электрические теплые полы — более дорогостоящее решение, чем водяные, особенно в эксплуатации. В среднем 10 м² электрического пола потребляют в час 1,5 кВт электроэнергии, а на дом площадью 100 м² может даже не хватить стандартной выделенной для дома электрической мощности в 15 кВт.

Поэтому электрические теплые полы обычно используют локально, как дополнительный отопительный элемент на небольшой площади. Например, в ванной или на лоджии.

Главное преимущество водяной системы перед электрической — ее можно использовать с любым источником отопления. Жидкость в трубах можно подогревать в газовом или электрическом котле, камине с водяным теплообменником, тепловым насосом, солнечными батареями.

Более того, разные источники отопления для водяных теплых полов можно комбинировать, чтобы они работали параллельно. Например, вы используете газовый котел, но решили затопить камин, который имеет водяной теплообменник и встроен в общую систему отопления.

Тогда огонь в каминной топке будет не только выполнять эстетическую функцию, но и подогревать пол, а газовый котел на время отключится. Также в эту систему может быть встроен электрический котел как резервный источник тепла на случай, если с газом что-то случится.

Р за 1 м² и расходует 170 ватт на 1 м². Чтобы обогреть комнату площадью 40 м², потребуется запас мощности в 6,8 кВт — почти половина от стандартных 15 кВт, которые выделяют для частных домов энергетики. Источник: market-yandex.ru» loading=»lazy» data-bordered=»true»>

Где можно и нельзя делать теплые полы

Ограничения на применение теплого пола. Обустроить водяные теплые полы в квартире с центральным отоплением сложно.

По жилищному кодексу запрещено самостоятельно вносить изменения в схемы инженерных коммуникаций квартиры. Прямой запрет на это есть также в постановлении правительства Москвы.

Запрет связан с тем, что встраивание водяного теплого пола влияет на работу отопления по всему стояку многоэтажного дома. Тепловой баланс между квартирами может нарушиться: у всех соседей ниже квартиры с теплым полом возможно снижение давления в трубах, батареи будут хуже прогреваться.

Кроме того, в случае неисправности теплого пола велика вероятность затопить соседей.

За нелегальное устройство теплого пола можно получить судебный иск от УК или ТСЖ, и суд обяжет демонтировать систему.

Но внести изменения в систему обогрева квартиры все же можно, если добиться разрешения от ЖКХ и теплосетей. На практике это удается только в домах с автономным отоплением.

Электрические теплые полы не запрещено устанавливать в квартире и их монтаж не нужно согласовывать, главное — чтобы проводка справилась.

Нормативные документы. Главный документ в вопросе обустройства теплых полов — СНиП 41-01-2003. Он включает требования к организации систем отопления, включая вмонтированные внутрь пола.

Также существует ряд стандартов ГОСТ для каждого типа напольного покрытия и к клеевым смесям.

Проектирование и расчет теплых полов

На этапе проектирования дома делается теплотехнический расчет. Это нужно в том числе чтобы понять теплопотери, то есть сколько тепла теряет дом при холодной погоде. Например, показатель теплопотерь моего каркасного дома площадью 140 м² — 9 кВт. Это 64 Вт на 1 м².

Расчет делают для самой холодной пятидневки в году для конкретного региона — в моем случае при −26 °C на улице. При этом внутренняя температура в жилых помещениях принималась за +22 °C, в ванной комнате — за +25 °C, в нежилых помещениях, у меня это топочная, — за +20 °C.

Проектирование системы отопления лучше доверить специалистам, но можно сделать и самостоятельно, воспользовавшись примером детального расчета водяного теплого пола.

Здесь я не буду вдаваться в технические детали и только обозначу основные моменты.

Расчет теплого пола производится исходя из теплопотерь, при этом необходимо посчитать теплопотери всех контактирующих с улицей конструкций: стен, окон и дверей.

Чтобы учесть весь «пирог» стены из нескольких слоев различных материалов, удобно воспользоваться теплотехническим калькулятором.

Учебно-методические указания по теплотехническому расчету ограждающих конструкций — Московский архитектурный институтPDF, 1,7 МБ

В результате мы узнаем удельные теплопотери на 1 м² площади. Если значение теплопотерь превышает 100—150 Вт на м², отопление только теплым полом нежелательно: дополнительно к нему нужны батареи. Дело не в том, что теплый пол не справится с нагревом, а в том, что его придется делать настолько горячим, что ходить по такому полу будет неприятно.