4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ ПОЛОМ
Основой любого расчета системы отопления является расчет тепловых потерь помещения, выполненный в соответствии с нормативными методиками. Основой такого расчета являются: масштабные планы этажей, вертикальные сечения, данные об использованных материалах и строительных конструкциях, данные о желаемой либо соответствующей СНиП температуре внутри помещения и климатической зоне, в которой находится здание, а также о наличии и тепловой мощности дополнительных и паразитных источников тепла, если их влияние существенно. Для расчета системы отопления полом дополнительно должны быть известны половые покрытия и их тепловые сопротивления R^, либо для расчета принимаются соответствующие нормам теплового сопротивления Rx=0.1 m2K/W для жилых помещений и Rx=0.0 m2K/W для ванных комнат.
Возможны случаи, когда при недостаточном утеплении помещения либо малой эффективной площади выясняется, что отопление полом не может полностью покрыть все теплопотери, и требуется установка дополнительных нагревателей. Обычно это связано с нарушением норм проектирования или строительства. В этой ситуации система отопления полом работает совместно с иными источниками тепла. Возможно применение отопления стен и межкомнатных перегородок, что позволяет добиться желаемого результата.
Выбор монтажного расстояния
Полученная на основании теплового расчета требуемая полная мощность полового нагревателя (равная теплопотерям помещения либо соответствующей их части при наличии других источников тепла) Q[W] является основанием для определения поверхностной плотности теплового потока
Q [W] - полная тепловая мощность (тепловой поток);
q [W/m2] - удельная тепловая мощность (плотность теплового потока);
Fp [м2] - полезная площадь (эффективная площадь зоны, занимаемой змеевиком). Исходя из выясненных плотностей теплового потока и тепловых сопротивлений применяемых покрытий следует по диаграммам мощности или аналогичным таблицам рассчитать монтажное расстояние между трубками b[m] для каждого змеевика.
Теплоотдача системы отопления пола в помещении является суммой тепловых потоков частичных зон, которые могут включать разные змеевики и иметь различные монтажные расстояния и плотности теплового потока в зависимости от необходимости.
Не рекомендуем монтировать отопление полом, в змеевиках которого значительно нарушается условие: b > 0.3 m, т.к. при этом неравномерность нагрева поверхности пола становится ярко выраженной и проявляется эффект полосатого пола.
Требуемое для отопления одного помещения количество змеевиков определяется несколькими параметрами:
• необходимой длиной трубы змеевиков, которая, включая соединительные участки между распределителями и змеевиком, не должна существенно превышать 120м для СОП и 180м для климатического пола. Данные величины приведены для того, чтобы помочь избежать ошибок в проектировании тем, кто не имеет возможности с достаточной точностью посчитать гидравлическое сопротивление всей системы и каждой ветви в отдельности.
• Тепловыми потерями помещения: рекомендуемое ограничение мощности одного змеевика
Не следует монтировать отопительные контура, имеющие потери давления больше, чем
Число контуров = (120 m, 30 kPa, 1800 W)
Потери давления в контурах
Потери давления в отопительном контуре определяются суммой потерь давления на местных сопротивлениях и линейных потерь, которые в свою очередь зависят от скорости потока теплоносителя в трубе и длины трубы с учетом соединительных участков между распределителями и змеевиком.
ΔР - потери довления в контуре, Па;
R-линейная потеря давления на 1 м длинны, Па/м
L - общая длинна трубопровода , м;
Z- падение давления при преодолении местных сопротивлений на изгибах,фитингах и арматуре, Па;
G> - сумма коэффициентов местных сопротивлений на рассчитываемом участке трубопровода
V - скорость теплоносителя в трубопроводе, м/с ρ - плотность воды, кг/м3
Объемный расход теплоносителя:
Объемный расход теплоносителя для всей системы является суммой расходов всех контуров и рассчитывается по аналогичной формуле.
V = GQx 3600 /c x p x Δt , где:
GQ- суммарная тепловая мощность всех контуров магистрали, Вт;
V - объемный расход теплоносителя через магистраль, м3/ч;
с- теплоемкость теплоносителя при данной температуре кДж / (кг°К);
р - плотность теплоносителя при данной температуре, кг/м3 ;
Δt- допустимое падение температуры теплоносителя в контурах магистрали, °К.
Для обеспечения требуемой температуры поверхности попа необходима стабилизация и ограничение температуры циркулирующего в змеевиках теплоносителя. Поскольку в большинстве систем отопления начальная температура теплоносителя значительно выше необходимой для СОП, а иногда, кроме того, не является постоянной, в системе должно быть предусмотрено устройство, осуществляющее такую стабилизацию. Несколько вариантов принципиальных схем таких узлов приведено ниже.
2 - Трехходовой термосмесительный клапан
3 - Термостатический клапан
4 - Вентиль предварительной регулировки
Применение какой-то конкретной схемы подмеса, зависит от конкретного проекта и опыта применения данных узлов. Наш опыт говорит о том, что применение узлов подмеса с прямым регулированием, является наиболее выгодным при использовании в системах со смешанным отоплением, где совмещаются СОР и СОП.
Удельный расход труб Ц (требуемая длина труб для монтажа 1 м2 отопления полом при определенном монтажном расстоянии Ь) численно равен величине, обратной значению монтажного расстояния:
Ц = 1/Ь[м/м2] Соответственно, длина змеевика (расход трубы) пропорциональна занимаемой им площади:
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.
Требуемая площадь термоизолирующего слоя соответствует полезной площади пола Fp. 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.
Средний расход пластификатора на 1м2 отапливаемого пола составляет 0.16 литра. Состав раствора при этом может быть следующим:
• пластификатор GLASCOLITH 500 - 500 г.
6 Монтаж нагревательной пластины
Для создания эффективной системы отопления полом необходимо выполнение определенных технологических требований:
• Поверхность основания пола должна быть чистой и ровной. Допускаются неровности и выступы не более 10 мм. В противном случае необходимо произвести выравнивание "чернового" пола с помощью дополнительной выравнивающей стяжки. Полы в помещениях, примыкающих непосредственно к грунту, должны иметь надежную гидроизоляцию. В целом конкретное решение о необходимости гидроизоляции и выборе соответствующего ее типа принимается на месте строительства и в конкретном случае.
После выравнивания поверхности основания и примыкающих к нему участков стен необходимо вдоль боковых стен уложить краевую ленту Краевая лента должна быть уложена вдоль всех стен, обрамляющих помещение, стоек, дверных коробок, отводов и т.п. Лента должна выступать над запланированной высотой конструкции пола минимум на 20 мм.
Рис 16. раскладка краевой ленты
После этого на бетонной конструкции перекрытия необходимо разложить теплоизоляционный материал с фольгелизированным покрытием и с напечатанной сеткой, облегчающей монтаж спиралей труб с определенным в проекте шагом. Начинать укладку пенопласта необходимо с угла комнаты наиболее удаленного от распределительной гребенки. Теплоизолятор укладывается встык, при этом фольга должна быть сверху.
Рис 17. Раскладка теплоизолятора
В случае если в качестве теплоизоляционного материала используется обычный пенопласт, то перед нанесением стяжки изоляционный слой следует закрыть полиэтиленовой пленкой (толщина 0,2 мм и более). Это необходимо во избежание растекания стяжки по швам изоляционного материала, что приводит к ухудшению тепло и звукоизоляции, и впитыванием изоляционным материалом воды из стяжки, что может ухудшить условия её отвердевания.
В местах стыка полос пленки необходимо обеспечить минимальный перехлест в 8-10 см. Для пенопласта без фольги укрытие пленкой сверху обязательно, пенопласт с фольгой может не накрываться, а пленка может подкладываться под пенопласт, при этом края ее у стен заворачивают и кладут сверху на теплоизолятор. При нанесении плавающей стяжки защитную пленку лучше приклеить или приварить, чтобы обеспечить водонепроницаемость.
Трубы раскладываются непосредственно на пенопласте и крепятся при помощи якорного крепежа, вбитого в пенопласт. Для крепления труб можно также использовать направляющие с самоклеющейся пленкой, либо использовать плиты из пенополистирола, уже имеющего выступы для крепления трубы. Направляющие накладываются на пленку или фольгу основанием с самоклеющейся лентой с шагом не менее 1 м. друг от друга. Якорный крепеж устанавливается на расстоянии 0,3-0,5 м. друг от друга. Он удерживает трубу на изоляции за счет зубцов на концах крепления. Вдавливание якорного крепежа в теплоизолятор возможно в ручную, либо с использованием специального инструмента. Перед укладкой трубы один ее конец крепится к распределителю, после чего производится укладка трубы согласно параметрам контура, начиная с внешней стороны змеевика. Доведя трубу до гребенки, ее отрезают с небольшим запасом).
В случае применения половых покрытий из керамики или мраморных плит рекомендуется разложить на трубах сетку с толщиной проволоки 3 мм или больше и размером ячейки 100x100 мм. с целью армирования бетона. Армирование должно быть прервано в районе разделительных швов. Разделительные швы необходимо применять, если длина бетонной плиты превышает 8 м, минимальная ширина шва должна составлять 5 мм. Перед бетонированием труб необходимо провести испытания продолжительностью 24 часа при давлении 6 бар (см. раздел 1.1.6. испытания). Во время бетонирования трубы должны быть под давлением около 3 бар температура воды около 20С. Эта температура должна оставаться на все дни затвердевания бетона (21-28 дней).
Рис 19. Испытание на герметичность
Указания к заливке раствором нагревательной пластины
Пластификатор необходимо использовать при заливке раствором нагревательной пластины. Он придает раствору пластичность, предотвращая возможность разрушения бетонного слоя. Поскольку ни уложенная теплоизоляция, ни система теплового распределения не предназначены выдерживать большую нагрузку, должен быть смонтирован слой, распределяющий нагрузку. Чаще всего этот слой состоит из цементно-песочного раствора. Такой настил называется плавающим [отопительным] настилом и должен соответствовать требованиям DIN18560 часть 2. Толщина и класс жесткости либо твердости настила для обычно планируемой при квартирном строительстве интенсивности до 1.5 kN/m2 должны выбираться в зависимости от вида выполняемых работ в соответствии с DIN18560 часть 2 таблица 2.
• Регулировка и запуск системы отопления осуществляется после затвердевания бетона, т.е. после 3-4 недель. Начальная температура не должна превышать температуры воздуха в помещении, т.е. около 20оС, после каждого дня эксплуатации необходимо повышать ее на 5оС, пока не будет достигнута проектная величина. Основная задача при запуске системы — удаление из нее воздуха.
• Общая толщина настила должна быть как минимум 45 mm. Возможно применение и настилов иной толщины. Однако толщина настила должна быть не меньше, чем 30mm над трубой. Для строительства помещений другого типа при более высокой интенсивности нагрузки требуются другие установки к толщине и качеству настила.
• Следует, однако, иметь ввиду, что увеличение толщины настила снижает теплоотдачу СОП.
• Армирование цементной стяжки не является обязательным, но желательно. Посредством армирования нельзя замедлить процесс образования трещин и деформаций, но можно предотвратить распространение возникших трещин.
• В соответствии с требованиями DIN4725 часть 4 контуры полового отопления до начала заливки нагрузкораспределяющего слоя должны быть испытаны водяным давлением. Герметичность должна быть гарантирована как до, так и во время укладки настила. В момент заливки нагрузкораспределяющего слоя и во время его становления система отопления полом должна находиться под давлением.
• После укладки настил должен быть выдержан в течение 21 дня, в этот период недопустимы механические и интенсивные термические воздействия (в первую очередь, включение СОП).
7. Применение изоляционных материалов
К системам отопления полом, вернее к поверхностям на которых монтируются данные системы, например, тепло и звукоизоляционные материалы предъявляются определенные требования и нормативы. Наиболее полно удовлетворяют этим требованиям плиты из пенополистирола с плотностью более 25 кг/мЗ. Возможно использование специальных плит из пенополистирола со специальным полимерным покрытием металлизированной пленкой, плотность которых не менее 25 кг/мЗ, или специальные плиты с выступами ("бобышками") с плотностью не менее 30 кг/мЗ.
Толщина тепловой изоляции зависит от назначения перекрытия:
- для перекрытия над отапливаемым помещением необходимо принимать толщину изоляции соответственно сопротивлению теплопередаче R=0,75 м2К/Вт, пенопласт толщиной 3 см.
- для перекрытия над не отапливаемым подвалом - соответственно сопротивлению теплопередаче R=2,00 м2К/Вт, пенопласт толщиной 5 см.
- для перекрытия на грунте - соответственно сопротивлению теплопередаче R=2,25 м2К/Вт, пенопласт толщиной более 5 см.
Технические параметры теплоизоляционных плит из пенополистирола представлены в таблице.
8. Регулировка и запуск системы отопления полом.
• Правильно рассчитанная система отопления полом практически не нуждается в регулировке. Необходимо предварительно отрегулировать расход на тех ветвях системы, которые не могут быть перекрыты термостатами полностью. К ним относятся ветви с ветви полотенцесушителей и собственно байпасные линии. Каждая такая ветка обязательно снабжается запорным краном, который в рабочем положении на 70...80% закрыт.
Применение выделенной байпасной линии является обязательным условием в тех случаях, когда в конструкции системы отопления полом при отсутствии узлов подмеса отсутствуют ветви полотенцесушителей. В противном случае возможен выход из строя циркуляционных насосов ввиду отсутствия циркуляции. Не рекомендуется выключать насос на время межсезонья. Дело в том, что после нескольких месяцев нахождения в нерабочем состоянии насос может сам не запуститься, и ротор придется «раскручивать» принудительно. Если же запуск будет производить не специалист, он может не заметить отсутствия вращения ротора, и насоса выйдет из строя.
• До начала заливки системы следует обратить внимание на давление накачки экспансомата (подробнее см. «Экспансомати его подбор»).
• Основная задача при запуске системы - удаление из нее воздуха. При отключенных насосах система заполняется до давления, на 15% превышающего статическое давление столба теплоносителя в вертикальной части трубопроводов - Р0. Поддерживая подпиткой этот уровень давления, стравливают воздух из воздухоотводчиков. Только после этого включают насосы на малой скорости. Затем вручную клапанами перекрывают все ветви, оставляя открытой одну, и добиваются ее полного обезвоздушивания. Таким образом «продавливают» каждую из ветвей — в особенности это относится к ветвям отопления полом, для которых эту операцию необходимо проделывать несколько раз в течение нескольких дней ввиду того, что невозможно выгнать воздух из достаточно длинных змеевиков сразу.
• После этого повышают температуру в системе котлового контура до рабочей (85°С) и поднимают давление до уровня срабатывания аварийного клапана, выдерживают в течение 30 мин., после чего производят контроль герметичности соединений.
• Система должна быть испытана давлением в 1,5 раза превышающим рабочее (но не менее 0,6bar) в течение не менее 2,5 часов, все соединения должны при этом сохранять герметичность. Затем давление уменьшают до минимума (Р0) и производят контрольную протяжку всех резьбовых фитингов. Рекомендуется повторить этот цикл дважды, второй раз - при комнатной температуре. После этого устанавливают рабочее давление в системе: Р=1.2хР0 при комнатной температуре или Р=1.5хР0... 1.8хР0 при рабочей (85°С).
• Необходимо провести контрольные замеры параметров системы по истечении 7-ми и 14-ти дней с начала эксплуатации в рабочем режиме. Снижение давления за вторую неделю должно быть в несколько раз меньшим, чем за первую (замеры делаются при одной и той же температуре).
• Для проверки корректности работы автоматики котельного оборудования, необходимо несколько раз проверить срабатывание рабочих и аварийных термостатов при перегреве и выполнение всех режимов цикличности на разных температурах.
.jpg){kind=logo}
