Особенности устройства водяного теплого пола

Концепция обогрева жилища восходящими тепловыми потоками от нагретого пола была реализована еще тысячи лет назад инженерами и строителями Древнего Египта, Римской Империи, Древней Греции, Китая и Кореи. По аналогии с современным устройством водяного теплого пола, в котором равномерность распределения подведенного тепла обеспечивается плотно уложенными гибкими трубами с нагретой водой-теплоносителем, древние строители применяли широко разветвленную систему каналов-тоннелей шахтного образца, расположенных под каменными или мраморными полами.

Основное отличие древних «теплых полов» от нынешних заключалось в теплоносителе — наши предки использовали горячий воздух и даже дым, нагреваемые при сжигании угля или другого топлива в очаге около дома, и подаваемые в подпольные каналы дома. В Древней Греции система обогрева, состоящая из дровяной печи и каменных дымоходов, называлась «гипокаустом». Непрерывность работы древнегреческих «теплых полов» обеспечивалась рабами, доставляющими дрова и присматривающими за печью.

Эффективность применения современных теплых полов

Естественно, что для обогрева пола сейчас дым не используют. В сложившейся обиходной терминологии теплыми полами называют отопительные системы, смонтированные из размещенных в полу нагревательных элементов.

В быту используются три вида систем отопления, встроенных непосредственно в полы:

• Радиаторы-конвекторы, состоящие из нагревателя-теплообменника и каналов-желобов, создающих циркуляцию воздушных масс;
• Внутрипольный электрообогрев, состоящий из специальных электрических кабелей;
• Водоциркуляционный обогрев, представленный гибкими трубами с циркулирующим по ним теплоносителем — нагретой водой.

Радиально-конвекторная аппаратура пользуется популярностью больше в местах социального и общественного предназначения, создавая своеобразные тепловые завесы против проникновения холодного воздуха в помещения большой площадью со стороны подмороженных с улицы стекол окон и витражей.

Для бытовых условий более востребованы и адаптированы теплые полы с электрообогревом и водяным обогревом. Несмотря на различия в энергоносителях, пол с электрообогревом и водяной абсолютно идентичны по принципу действия — электрические кабели или гибкие трубы с теплоносителем передают тепло напольному покрытию, которое равномерно обогревает все помещение.

При этом пол к своей функции декоративного покрытия добавляет функции:

• Теплоизлучателя и
• Теплоаккумулятора.

При сравнении эффективности обогрева помещения традиционными системами радиаторного отопления и системами теплых полов необходимо отметить, что равномерность распределения тепла от теплых полов по объему жилой комнаты однозначно позволяет экономить до 30% тепловой энергии.

Если рассмотреть диаграммы распределения конвективных тепловых потоков по высоте от пола до потолка (слева — для радиаторной системы, справа — для теплых полов), то на них наглядно отображено, как радиатор отопления максимально греет воздух в зоне около себя, причем более всего греется зона ПОЗАДИ (!) радиатора (окрашено белым цветом). Часть нагретых воздушных масс просто вхолостую греет потолок, который в этом совершенно не нуждается. Для системы теплых полов тепловые потоки распределены равномерно, нагретые массы воздуха — вблизи пола, воздух попрохладнее — у потолка.

Для отопления городских квартир целесообразнее применять  технологию  электрических теплых полов, поскольку для водяного теплого пола существуют свои ограничения по подключению гибких труб к централизованным системам ГВС и отопления:

Врезка коммуникаций теплого пола к центральному отоплению категорически запрещена из-за увеличения гидравлического сопротивления;

Врезка к коммуникациям ГВС не допустима из-за охлаждения горячей воды в процессе прохождения по гибким трубам теплого пола;

Высокий риск нарушения герметичности труб от гидроударов;

Некачественные теплоносители быстро засоряют и без того узкое проходное сечение гибких труб, что приводит к повышению гидравлического сопротивления и снижению теплоотдачи.

Для индивидуальных застроек целесообразнее применение водяных полов, поскольку там отсутствуют централизованные системы ГВС и отопления, а сами теплые полы будут входить в общую систему теплоснабжения дома, включающую в себя отдельную подготовку горячего теплоносителя и его принудительную циркуляцию.

Базовые конструкции водяных теплых полов

Устройство водяного теплого пола зависит от нескольких факторов, среди которых основными являются:

• Тип основания, на которое будет укладываться трубопровод с теплоносителем;
• Требования, предъявляемые к полу и напольному покрытию;
• Конструктивные возможности помещения.

В зависимости от этих факторов применяются два типа конструкций водяных систем для теплых полов:

Бетонный тип конструкции, в котором уложенные трубы для теплоносителя заливаются бетоном. Монтаж бетонного типа характеризуется достаточно длительным сроком проведения работ, поскольку до установки финишного напольного покрытия необходимо три-четыре недели выдержать залитую стяжку для практически полного отвердения бетона.

Безбетонный (настильный) тип конструкции, отличающийся отсутствием бетонной стяжки. Тепло от уложенных гибких труб к финишному напольному покрытию передается алюминиевыми пластинами профильного исполнения (для более плотного прилегания к трубам), которые накладываются поверх трубопроводной системы. В результате монтаж безбетонных теплых полов осуществляется намного быстрее бетонного варианта.

Управление системой водяного теплого пола

Основными задачами управления системой водяного теплого пола являются:

• Регулировка и поддержание циркуляции теплоносителя;
• Подпитка горячей водой трубопроводной системы по мере остывания горячего теплоносителя.

Распределение теплоносителя по трубопроводу, контроль расхода и температуры осуществляется специальным коллектором. Устройство коллектора водяного пола предполагает наличие:

• Циркуляционного насоса;
• Регулирующего клапана;
• Фитингов;
• Расходомеров;
• Запорной арматуры.

Размещение коллекторов осуществляется тремя различными вариантами:

• В накладных шкафах;
• Во встраиваемых шкафах;
• В открытом виде.

В коллекторе нагревательные трубы, размещенные в полу, соединяются с подающей и возвратной трубами системы. Подающая труба обеспечивает доставку теплоносителя от нагревателя к коллектору как распределительному устройству. Возвратная труба «отвечает» за бесперебойную доставку остывшей воды обратно к нагревателю. При использовании коллекторного шкафа в нем также размещают циркуляционный насос и регулирующая арматура. На трубах, входящих в коллектор и отходящих от него, устанавливаются запорные вентили для регулировки расхода теплоносителя либо отключения его подачи.

Коллекторный шкаф рекомендуется устанавливать на равном удалении от конечных точек веток теплого пола в целях максимальной оптимизации гидравлических параметров работы.