Системы отопления полом. «Теплый пол»
• Системы отопления попом (СОП) бурно развиваются в последние годы и смогли завевать всеобщее признание как идеальные системы отопления. Системы отопления полом наилучшим образом отвечают требованиям, предъявляемым к современным системам отопления.
• Применение современных энергосберегающих технологий для производства тепла при использовании низкотемпературных нагревателей приводит к заметной экономии энергии. Никакой другой тип отопления кроме отопления полом не в состоянии обеспечить столь высокий уровень комфорта, эстетики и экономии энергии в сочетании с практически неограниченным сроком службы.
• Сухие аргументы могут говорить о многом. СОП по сравнению с радиаторными или конвекторными системами, позволяет экономить от 25% до 40% эксплуатационных расходов. Конкретная величина зависит от проектных решений дома и квалификации проектировщика.
• Не отрицая важности стремления разработчиков энергосистем к повышению их экономичности и экологичности, необходимо все же уточнить, что главной идеей систем отопления полом было создание максимально удобной для человека среды. Температурный комфорт для человека достигается поддержанием теплового равновесия между выделяемым его организмом количеством тепла в окружающую среду и теплоотдачей системы отопления.
• На основании теплофизических исследований тела человека была построена идеальная кривая распределения температуры по высоте помещения, соответствующая максимальному тепловому комфорту. Сравнение графиков распределения температур при различных способах отопления показывает, что температурный график систем отопления полом наиболее близко подходит к идеальной кривой, по сравнению с другими системами отопления.
Рисунок 1. Идеальная кривая, а также пола и радиаторов
• Одним из основных факторов при выборе систем отопления являются здоровье и гигиена. В случае отопления полом теплообмен идет преимущественно путем пассивного излучения тепла, что практически исключает циркуляцию пыли, характерную для систем с мощными конвекционными потоками (в частности, отопление радиаторами и конвекторами). Кроме того, подогрев поверхности пола уничтожает питательную среду для бактерий и пылевых клещей.
Таким образом, системы отопления полом в значительной мере способствуют созданию физиологически благоприятного и гигиенически безопасного климата в помещении.
• Нельзя не коснуться эстетической стороны вопроса. Очевидным преимуществом отопления полом является отсутствие видимых нагревательных приборов, снимающее всяческие ограничения со стилевых решений интерьера.
• Очень важно отметить, что ребенок, никогда не получит неприятностей или ожога, что может случиться при касании о радиатор, или конвектор.
2. Конструкция теплого пола
Нагревательным элементом в системе отопления полом является термически изолированная от неэффективных утечек тепла (вниз и в стороны), как правило, бетонная пластина, нагреваемая вмонтированным в нее змеевиком, в котором циркулирует горячий теплоноситель. Существуют различные варианты конструктивного решения такого нагревателя, мы рассмотрим наиболее популярный из них. Его слоистая структура представлена на схеме. Параметрами нагревателя являются:
• полная тепловая мощность (тепловой поток)Q , Вт
• удельная тепловая мощность (плотность теплового потока) q (тепловая мощность, развиваемая единицей площади нагревателя), Вт/м2.
• полезная площадь Fp (эффективная площадь зоны, занимаемой змеевиком), м2.
• температура поверхности пола (покрытия) tp, °C .
• температура теплоносителя (средняя) t, °C.
• монтажное расстояние b , м.
Допустимые температуры поверхности полов tp при отоплении полом зависят от обуви, покрытия пола, частоты использования помещения, а также от активности и времени пребывания людей в помещении. В соответствии с этим определены максимальные допустимые значения для температуры поверхности пола:
• для областей постоянного пребывания людей в жилых либо служебных помещениях: tp=29-31°C
• для ванных комнат: tp=33°C
• для участков, прилегающих к внешним стенам: tp=35°C
Достижение определенной температуры поверхности обуславливается величинами b и t, a также тепловым сопротивлением покрытия пола R.
Рисунок 3. Конструкция пола отопления в разрезе
4. Эластичная щелевая замазка
9. Медная 14х1или металлопластиковая труба 16x2
10. Термоизолирующий настил
12. Раствор для тонкого настила
13. Тонкий настил (Покрытие)
Рисунок 4. Конструкция компенсационного шва в разрезе
1. Компенсирующий шов из пенополиэтиленовой ленты
2. Медная 14х1или металлопластиковая труба 16x2
3. Защитная гофрированная труба
4. Эластичная щелевая замазка 5
7. Раствор для тонкого настила
8. Термоизолирующий настил
Компенсация движения стяжки
В любой пластине отопления возникают движения, которые происходят преимущественно из за усадки и температурных удлинений. Эти движения осуществляются преимущественно в направлении основного удлинения пола т.е. в горизонтальной плоскости.
Появления неконтролируемых трещин и выпячиваний, возникающих в стяжке в результате таких движений, можно избежать путем ограничения площади стяжки и правильного расположения специальных разделительных швов.
Удлинение, вызванное изменением температуры, рассчитывается по следующей формуле:
Где а - коэффициент линейного расширения, К-1
L - начальная длина плиты, который может претерпеть удлинение, м
Δt - разница температуры работы и температуры при монтаже, К
Компенсацию температурных удлинений следует учитывать на стадии проектирования. Необходимо правильно составить план расположения швов.
Рис 5. Деформационный шов
• По краям стяжки для компенсации расширения.
• Для ограничения площади, занимаемой стяжкой (не более 40 м2; максимальная длинна стороны 8 м; соотношение сторон а/b > 1/2).
• Над деформационными швами несущих конструкций.
• При сложной конфигурации пола.
Неправильное расположение и устройство швов является наиболее распространенной причиной появления дефектов стяжки.
Рис 6. Устройство швов в конструкции пола
Необходимо согласовать схему укладки и расположение стяжек:
• Контур должен быть уложен так, чтобы трубы не пересекали деформационные швы.
• Только подводящие трубы могут пересекать деформационные швы.
• В местах пересечения трубы со швом ее необходимо укладывать в защитной гофрированной трубе по 20 см от шва с каждой стороны.
• При использовании твердых покрытий для пола, например керамической плитки шов должен подниматься до поверхности пола.
• При зигзагообразной укладке горячий теплоноситель поступает в змеевик, как правило, у внешней стены помещения и непрерывно охлаждается при протекании по трубам. Поэтому в месте поступления теплоносителя (начале змеевика) достигается большая температура поверхности и, как следствие, большая теплоотдача. Далее вглубь помещения вследствие охлаждения теплоносителя уменьшается температура поверхности пола и плотность теплового потока q. Для достижения достаточной температурной равномерности, требуется повысить скорость теплоносителя в змеевике, следовательно, необходимо применение циркуляционного насоса с большей производительностью, чем при аналогичном нагревателе со спиралевидными змеевиками.
• Второй важной особенностью зигзагообразной укладки является возможность ее применения для обогрева наклонных участков (в т.ч. стен), при этом зигзаги должны быть расположены горизонтально перпендикулярно направлению наклона поверхности, а подводящие трубы отходить от зоны змеевика с наивысшим уровнем.
• Конфигурации змеевиков можно разделить на два основных типа: зигзагообразные и спиралевидные змеевики. Разумеется, возможны любые их сочетания. Каждый из двух типов имеет свои характерные особенности.
• При спиралевидной укладке трубы с противоположными направлениями потоков чередуются, причем наиболее горячий участок трубы соседствует с наиболее холодным. Возникающее при этом термическое взаимодействие приводит к равномерному распределению температуры и равномерной передаче тепловой мощности. Спиралевидная укладка не может быть применена в зонах, имеющих линейный уклон. При неправильном расчете, если для соответствующего напольного покрытия, расстояние между витками больше требуемого, во-первых, мощность нагревателя будет недостаточной, а во-вторых, будет наблюдаться эффект полосатого пола: полоса теплого пола, полоса холодного. Последнее обстоятельство кроме прочего отрицательно сказывается на напольном покрытии. Если следствием неправильного расчета явилось уменьшение расстояния между витками, это существенно скажется на расходе материала. Мощность при этом не возрастет, так как во-первых, она ограничивается термостатикой, а вовторых, при шаге укладки менее 100 mm проявляется эффект теплового моста и температура подачи будет сравнима с температурой на выходе из змеевика.
• Не существует иных ограничений на использование различных типов укладки и их комбинаций. Однако в большинстве случаев спиралевидная укладка является более предпочтительной ввиду более равномерного прогрева пола и использования менее мощного насоса.
Рис 9. Распределение температуры при разных типах укладки
Различные варианты укладки контуров отопления полом
Граничная зона получена за счет того же контура
3. Технологические требования.
Требования к несущему настилу
Несущий настил должен удовлетворять статическим и динамическим условиям нагрузки, зависящей от использования помещения. Высота расположения и ровность поверхности несущего настила должны соответствовать допускам неровности требований DIN18202 "Допуски при строительстве". Согласно этим требованиям в зависимости от расстояния между точками измерения допустимы допуски неровности поверхности. Допуск неровности по площади, занимаемой одним змеевиком не должен превышать ±5 mm. При нарушении данного требования может возникнуть проблема не только с запуском данного участка СОП, но и с его последующей работой.
При неправильном монтаже или недостаточно ровной поверхности несущего пола некоторые участки трубы змеевика могут оказаться выпуклыми вверх. Скапливающиеся в таких местах газы создают газовые пробки, резко увеличивающие гидравлическое сопротивление отопительного контура и снижающие теплоотдачу трубы в этих зонах. Газовые пробки могут стать причиной полной остановки потока в змеевике, если возникающее в контуре падение давления превысит располагаемый напор. Способы и рекомендации по удалению воздуха из систем отопления при запуске и эксплуатации, приведены ниже в пункте"Регулировка и запуск системы отопления полом".
Трубы и электропроводка, которые размещены на несущем настиле, должны быть закреплены. Затем с помощью выравнивающего слоя следует создать плоскую горизонтальную поверхность, так чтобы была возможна укладка теплоизолирующего слоя по всей площади. Для этого следует запланировать требуемую конструкционную высоту. Для выравнивания уровня пола не следует применять сыпучие материалы (как, например, строительные отходы или песок). Если отапливающая полом конструкция должна содержать заметные уклоны (>1.5%), например, в душе, то эти уклоны следует изготовить в несущем настиле, чтобы выполнить требование равномерной толщины отапливающего настила. При этом укладка змеевиков должна быть выполнена таким образом, чтобы исключить возможность их завоздушивания (см. Рис. ). Зазоры подвижки в несущем настиле (строительные зазоры) должны иметь одинаковую по всей протяженности ширину, иметь очерченные канты и пролегать прямолинейно. Максимально допустимые линейные размеры не разделенных зазорами подвижки пластин составляют 8м. Несущий слой перед настилом системы отопления полом должен быть сухим.
Уплотнения против конденсата и грунтовых вод (гидроизоляция) должны быть спланированы архитектором в соответствии с DIN18195, и должны быть установлены перед настилом системы отопления полом. При использовании PVC- либо битумосодержащей гидроизоляции следует под термоизоляционные пластины из жесткого пенополистирола (PS) настелить разделяющий слой (например, картон, полиэтиленовая пленка) для снижения размягчающего действия на эти пластины.
Требования к используемым материалам конструкций пола. Трубы
Труба должна соответствовать, по меньшей мере, следующим техническим требованиям:
• Отсутствие кислородной диффузии
• 100-процентная герметичность
• Коэффициент линейного расширения меньше либо равен 0,025 мм/мК
• Показатель теплопроводности = 0,43 W/mk
• Возможность изгибания вручную
• Иметь достаточную длину для укладки змеевиков нужной длинны без единого стыка
• Срок службы при данных условиях эксплуатации должен быть соизмерим со сроком службы внутренних конструкций здания Для этих целей как нельзя лучше подходят медные и металлопластиковые трубы.
Труба внутри пола должна располагаться строго горизонтально из шагом согласно расчету. Поэтому она должна быть предварительно закреплена на поверхности утепляющего слоя. Для этих целей может быть использован якорный крепеж.
Требуемое количество якорного крепежа для труб пропорционально длине используемой трубы с учетом того, что среднее расстояние между точками закрепления трубы составляет 0.3 - 0.5 м.
Нагревательная пластина должна быть теплоизолирвана как со стороны несущего настила, так и по всему периметру стен. При этом толщина слоя теплоизоляции и его плотность не может быть меньше определенных величин.
В качестве термоизоляции рекомендуется использовать пенопласт плотностью не менее 25 kg/m3. Толщина изолирующего слоя системы отопления полом, монтируемой на грунтовом полу или над не отапливаемым помещением, должна быть не менее 30 mm, над теплым помещением, не менее 22 mm.
По всему периметру, между нагревательной пластиной и наружными и внутренними стенами необходимо прокладывать либо демпферную ленту, либо тонколистовой пенопласт, для того чтобы исключить образование теплового моста между пластиной и стенами.
Обычный состав бетона не совсем подходит для создания пластин отопления полом. Поэтому для улучшения его механических и физических свойств необходимо применять специальную присадку, пластификатор.
• В качестве покрытий для полов со смонтированной СОП могут использоваться как пластины из натурального камня и керамические плитки, так и текстильные и эластичные покрытия. Также возможно использование паркета. Применение паркета в помещениях с отоплением полом требует соблюдения нормы влажности паркета на момент укладки, не менее 4%. Существует специальный тип паркета, инженерный. Он состоит из мелких пластин, на которые наклеен паркет.
• Следует обращать внимание на то, чтобы применяемые материалы, особенно текстильные покрытия, были оценены производителем как подходящие для подобных систем и имели соответствующие обозначения. Половое покрытие является дополнительным слоем, влияющим на теплопередачу, поэтому в соответствии с DIN4725 необходимо проследить, чтобы величина теплового сопротивления материала не превышала допустимого значения R>=0.15m2K/W.
• Применение данного конкретного материала обязательно должно быть согласовано во время проектирования.
• Текстильные половые покрытия, линолеумы, покрытия из дерева в форме паркетной доски либо паркетных пластин должны быть приклеены по всей площади подходящим термоустойчивым клеем. Это даст гарантию полной отдачи тепловой мощности СОП.
Пиктограммы, обозначающие пригодность покрытий для полов отопления.
.jpg){kind=logo}
