Мастер Доброделов » » Монтаж теплого пола

Монтаж, устройство, установка теплых полов

По мнению большинства специалистов, правильный выбор теплоизоляции приводит к заметной экономии электроэнергии при эксплуатации системы подогрева пола, при этом ее первоначальная стоимость увеличивается незначительно. Теплоизоляция снижает бесполезное расходование тепла на обогрев перекрытия, грунта и других конструкций, лежащих ниже отапливаемого помещения. Когда пол устроен в цокольных этажах и на грунте, в качестве теплоизоляции рекомендуется использовать твердые виды пенополистирола толщиной 50-100 мм. Часто применяют теплоизоляционные плиты со слоем фольги с полимерным покрытием. Фольга, в случае если она контактирует с бетонной стяжкой, за счет теплопроводности перераспределяет тепло от кабеля по всей поверхности пола, а также отражает часть теплового излучения обратно в обогреваемое помещение. Кроме того, фольга - хороший пароизолятор. Полимерная пленка защищает ее от щелочного разрушения в результате взаимодействия с бетонной стяжкой.

Весьма эффективным теплоизолятором для устройства подогрева пола в толстой стяжке являются пробковые плиты толщиной от 2 до 10 мм.

Система водяного отопления пола

Система водяного отопления пола в ванной комнате экологична (нет вообще никаких излучений) и экономична (греть пол горячей водой обычно дешевле, чем электричеством, за исключением случая, когда в качестве теплогенератора применяется электрокотел). Главными теплопередающими элементами в водяной системе выступают долговечные и простые в монтаже полимерные трубы (из сшитого полиэтилена, металлополимерные и др.). Отрезки труб (их еще называют контурами) не имеют стыков (целые куски, отрезанные от бухты). Они располагаются в виде змеевиков в теле цементной стяжки пола и подключаются к подающему и обратному коллекторам системы обогрева. В общем случае контуров (по одному, два или три на комнату), подсоединяемых к одному коллектору, может быть несколько. Коллекторы, в свою очередь, монтируются в коллекторном шкафу, устанавливаемом на стене или заподлицо со стеной в ванной или за ее пределами (если водяное отопление устраивается в нескольких помещениях).

Когда по уложенным в пол трубам циркулирует горячая вода, поверхность пола излучает тепло. Поскольку, как уже отмечалось выше, в городских домах с центральным отоплением воду нельзя напрямую забирать ни из системы отопления, ни из системы ГВС, данную установку рекомендуется монтировать в загородном жилье. Там, помимо самого оборудования для теплого пола (отрез полимерной трубы, коллекторный комплект, теплоизоляция, крепеж и другие элементы), используются котел, циркуляционные насосы и расширительный бак, а также устройство управления.

Главным управляющим узлом водяной системы служит многоходовой кран с терморегулятором. Он осуществляет регулирование нагрева пола, смешивая в нужных пропорциях воду, поступающую от котла или другого источника нагрева и возвращающуюся из системы теплого пола с температурой воды в контуре 35-50°С. Удобно пользоваться готовым узлом терморегулятора с уже собранным краном, смесительным и обводным клапанами и циркуляционным насосом. Дополнительные удобства для пользователя предоставляет объединение терморегулятора с таймером, обеспечивающим работу по заданной на день или на неделю вперед программе.

Вести подбор и монтаж оборудования для водяного подогрева пола в ванной комнате собственными силами вряд ли целесообразно - для этого необходимы компьютерные расчеты, специфические знания и инструменты. Лучше прибегнуть к услугам фирм, официально представляющих на российском рынке продукцию и технологии ведущих производителей водяных систем теплого пола - компаний OVENTROP, REHAU, UNICOR, AQUATHERM (Германия), HENCO (Бельгия), PURMO, PEXEP (Финляндия), WIRSBO (Швеция), “ГЕНТА” (Россия) и других. Затраты на обустройство водяного подогрева в ванной комнате площадью 3-4 м² могут легко превысить сумму в € 1000. Однако если в загородном доме водяное отопление пола предусмотрено в нескольких помещениях, то это обойдется пользователю в € 40-60 за каждый метр подогреваемой площади.

Монтаж отопительных металлопластиковых труб для теплого пола

Самая распространенная из применяемых сегодня технологий предполагает так называемый мокрый монтаж, когда отопительные трубы прокладывают в теле бетонной стяжки. Подобную систему можно устроить в ванной, перекрытия которой выдержат дополнительную нагрузку в 250-300 кг на 1 м² помещения. У каждого производителя оборудования для водяного обогрева пола есть свои наработки по выполнению процедуры мокрого монтажа, но принципиальных технологических расхождений, пожалуй, нет.

Собственно монтажу системы предшествует зачастую довольно продолжительный подготовительный период, в течение которого поверхность основания для устройства водяного обогрева делают строго горизонтальной и ровной. При необходимости ее покрывают тонкой бетонной стяжкой, незначительные выбоины (размером не более 0,5 см) в ряде случаев можно заделать сухим песком.

Если выровненная плита основания соприкасается с землей, на нее укладывают гидроизоляцию из гидроизола или другого материала. Далее идет слой теплоизоляции, толщина которой рассчитывается при проектировании системы. При устройстве водяного подогрева к теплоизоляции прибегают не только в ванных, граничащих с грунтом и холодными подпольями, но и в комнатах верхних этажей. В комплекты систем поставщики включают готовые листовые и рулонные теплоизолирующие материалы. Листовая теплоизоляция представляет собой плиты или панели из полистирола, базальтового волокна или вспененного полиуретана толщиной от 30 до 70 мм. Они могут быть покрыты теплоотражающей фольгой с разметкой в виде сетки или снабжаться выступами-бобышками для укладки и закрепления труб. Поверх слоя теплоизоляции рекомендуется укладывать полиэтиленовую пленку, чтобы цементный раствор не проникал между плитами и не создавал температурные и акустические мостики.

Чтобы не допустить деформации, трещин и вспучивания напольного покрытия в результате температурного расширения бетона, а также для защиты от появления тепловых и звуковых мостиков, после монтажа теплоизоляции необходимо сделать окантовку будущей обогреваемой стяжки. Она выполняется краевой лентой из вспененного пенополистирола или другого материала, которая укладывается вдоль стен и других строительных элементов. Устраивать температурные швы следует в помещениях сложной формы и в случае, когда один из размеров плиты перекрытия превышает 8 м.

После укладки вспомогательных материалов (теплоизоляция, пароизоляция, окантовка, температурные швы и т. д.) можно приступать к главной фазе работ. Первым делом необходимо установить подающий и обратный коллекторы. Трубу подсоединяют к подающему коллектору, после чего начинают разматывать бухту и формировать на подготовленной поверхности греющий контур. При устройстве водяного отопления пола используется один из трех основных вариантов укладки трубы. Схема “одиночный змеевик” обеспечивает легкий монтаж и наиболее равномерное распределение температуры по поверхности. Данная технология может быть применена для обогрева наклонных участков. Параллельное расположение подающей и обратной труб гарантирует равномерную среднюю температуру. Ну а параллельная спираль рекомендуется для ванных комнат с большими теплопотерями.

При выборе способа укладки трубы следует помнить, что теплопотери распределяются по площади помещения неравномерно. Например, у наружных стен они выше. В этих местах следует устраивать трубы ближе друг к другу, чем на остальных участках.

Фиксация труб на подготовленном основании проводится с использованием арматурной сетки и проволоки, с помощью монтажных скоб, реек, между элементами профилированной теплоизоляции (бобышками) и т. п. Первый вариант отличается простотой, так как арматурная сетка является еще и графической, а значит, не приходится тратить время на разметку пола, да и бетонная стяжка из-за армирования получается более прочной. Кроме этого, благодаря сетке, труба отопления полностью (всей поверхностью) контактирует с материалом стяжки пола, гарантируя максимальную теплоотдачу. Сетка выполняется из металлического прутка диаметром от 3 до 6 мм. Размер ячейки, как правило, составляет 150 × 150 мм, реже 225 × 225 или 300 × 300 мм. Трубы присоединяются к сетке не реже чем через 0,5-1 м при помощи пластиковых клипс, крепежной проволоки, скручиваемой специальным крюком, или пластиковой крепежной ленты.

Монтаж необходимо выполнять при температуре воздуха не ниже +10°С. Каждый греющий контур должен состоять из одного цельного куска трубы, без скрещиваний, перекручиваний и нахлестов, а также сдавливаний и иных повреждений. Важно применять лишь сертифицированные производителями труб фитинги и инструмент. Отрезать трубу от бухты следует только после укладки петли и подвода ее к обратному коллектору. При большом количестве труб, расположенных близко друг к другу, например, возле коллектора, нужно изолировать некоторые из них, желательно подающие, для того чтобы не допустить местного перегрева.

Следующий этап - заливка греющих контуров бетоном, имеющая целью обеспечение равномерного прогрева поверхности пола. Однако, перед тем как навеки скрыть полимерные трубы под слоем бетона, необходимо провести гидравлические испытания системы. Согласно строительным правилам, проверка напольного отопления на герметичность осуществляется при давлении, в 1,5 раза превышающем рабочее (но не менее 0,6 мПа), и при постоянной температуре воды. Под рабочим давлением труба должна находиться и в момент заливки - это снизит вероятность возникновения в системе нежелательных механических напряжений.

Обычно фирмы, поставляющие профессиональное оборудование и материалы для монтажа водяных теплых полов, дают точные пропорции приготовления раствора для стяжки, от соблюдения которых зависит выполнение поставщиками гарантийных обязательств. Обобщая данные различных производителей, можно сказать, что для устройства стяжки должна применяться цементно-песчаная смесь марки не ниже 400. В раствор часто добавляют так называемый пластификатор, улучшающий текучесть. За счет этого трубы охватываются бетоном более плотно, повышается теплопроводность и прочность стяжки. Чтобы в полу не оставалось воздушных карманов, бетон вокруг труб надо тщательно утрамбовать. При бетонировании важно избегать смещения и вертикального изгиба труб.

Подачу горячей воды в систему следует производить не ранее чем через 3 недели. За это время бетонная стяжка наберет необходимую прочность. Ни в коем случае нельзя пускать в систему напольного отопления горячую воду с проектной температурой до момента затвердения стяжки, ибо ее прогрев приведет к образованию трещин. По истечении указанного срока можно подать теплоноситель с температурой +25°С, а в последующие 4 дня она должна быть постепенно поднята до расчетной.

Теплый пол

С тех пор как словосочетание “теплые полы” вошло в наш обиход, прошло лет 15. И сегодня полы с подогревом перестали быть привилегией только очень обеспеченных людей. На рынке появилось множество различных систем таких полов и желающих их монтировать. Да и цены спустились до приемлемого уровня.

Система напольного отопления прогревает воздух на высоту 2-2,5 метра. При этом обеспечивается наиболее комфортное для человека распределение температур - на уровне пола воздух на 2-4 градуса теплее, чем под потолком. Кроме того, большая обогреваемая поверхность более экономична и эффективна, чем маленький, но интенсивный источник тепла. Такая система может решать проблему как основного, так и дополнительного отопления (в этом случае она прокладывается в отдельных помещениях и обладает меньшей мощностью).

Плюсы и минусы теплого пола

Существует два вида подогрева полов: при помощи труб с горячей водой (метапол) и греющих электрических кабелей.

Основное преимущество метапола заключается в том, что он не требует больших затрат - трубы приваривают к системе центрального отопления или горячей воды. Другое достоинство водяной обогревательной системы: в отличие от электрической она совместима со всеми видами напольных покрытий.

Главный минус - невозможность регулирования температуры (если вы зависите от внешних теплосетей).

Может случиться и так, что давления в общей системе не хватит для того, чтобы прокачать ваши трубы. Кроме того, существует реальная опасность повредить при монтаже трубу и за несколько минут затопить нижних соседей. А если авария произойдет во время эксплуатации метапола (что случается в основном из-за износа соединений труб со стояком), придется перекрывать весь стояк.

Поэтому специалисты советуют использовать метапол там, где имеется автономная система отопления, - в загородных коттеджах.

Систему электроподогрева можно устанавливать в любом помещении и использовать в любое время, независимо от того, есть отопление в квартире или нет. Температуру пола можно регулировать - для этого имеется терморегулятор. Возможность программирования избавляет систему от бесполезной работы, а хозяев - от лишней траты электроэнергии. Кроме того, устройство защитного отключения обеспечивает безопасность в случае каких-либо сбоев в сети.

Среди минусов такой установки специалисты выделяют то, что она, в отличие от парового подогрева, быстро нагревает пол и это ведет к деформации напольного покрытия.

Ну и, разумеется, астрономические счета за электроэнергию.

Как устанавливают полы с подогревом

В основном теплые полы устанавливаются в новых домах и квартирах, купленных без отделки. Но можно утеплить пол и в обыкновенной хрущевке.

Для начала нужно снять старый пол и выровнять поверхность. Затем сделать бетонную стяжку - залить пол раствором бетона. На ровную бетонную поверхность чернового пола укладывается слой теплоизоляции (чаще всего из полипеноуретана) или специальной фольги (фольгаизолом). Этот слой, выполняя роль отражателя тепла, не позволяет ему уходить вниз. Сверху на всю поверхность отапливаемого пола равномерно, на расстоянии 15-20 см друг от друга, змейкой укладывается электрокабель или отопительные трубы диаметром 20 мм. Затем система заливается бетоном толщиной 3-5 см. И наконец, сверху укладывается материал напольного покрытия - плитка, линолеум, паркет, ковролин.

Границы теплых полов не должны выходить за дверные проемы, то есть в каждом отдельном помещении должна быть собственная обогревательная система.

Вновь уложенные теплые полы нельзя включать немедленно, лучше набраться терпения и подождать до полного затвердения бетона (3 недели с момента заливки). После включения системы отопления ее мощность следует увеличивать постепенно, так, чтобы ежедневный прирост не превышал 5 С, пока не будет достигнута нормальная температура.

Считается, что температура поверхности пола не должна превышать +27 С. Но для определенных видов покрытия существуют более жесткие требования. Например, температура лакированного пола должна быть не выше 21 С. А вот в случае, если система укладывается под полом, покрытым ковролином, придется повысить температуру теплоносителя на 4-5 С (а значит, и увеличить энергозатраты как минимум на 15-25%).

При укладывании паркетного пола нелишне поинтересоваться мнением производителя данного вида паркета о его совместимости с системой обогрева.

Особенно капризным считается паркет из бука и клена. В любом случае обогревательная система должна быть водяной и сконструированной таким образом, чтобы тепло распределялось равномерно по всей площади пола. Еще одно обязательное условие - использование барьера (полимерной пленки-изолятора толщиной 0,2 мм). Пленку следует уложить как можно ближе к слою паркета. Следует учитывать и толщину паркетных досок. Оптимальной считается 13-15 мм, у более толстых досок слишком высокое сопротивление теплопередаче, а это может привести к увеличению потребления “теплоэнергии”.

Что нового

Новинка на рынке напольных покрытий - ламинированный пол со встроенной системой подогрева. Отдельная установка системы обогрева для такого пола не требуется. “Тепло” уже встроено в специальную подложку, присоединенную к половым доскам. Обогревательная система настолько тонка, что не увеличивает толщину самого ламината. Процесс настила облегчен максимально: сначала необходимо соединить нагревательные элементы, а затем последовательно соединить доски, защелкивая алюминиевые замки. Укладывать такие полы можно на любую основу. Их можно монтировать локально, размещая в любых местах помещения (например, вокруг кровати).

Что почем

По цене устройство полов разных обогревательных систем особенно не различается.

Комплект электрического теплого пола на кухню площадью в 6 кв. м оценивается в сумму, равную $200-250. В комплект входит кабель, монтажная лента для его фиксации и регулятор с датчиком. Монтаж системы обходится в 30% от стоимости оборудования.

Стоимость водяной системы зависит от вида труб. На 1 кв. м пола уходит 8-9 погонных метров труб. Цена метапластиковых труб - 35 руб. за погонный метр. Полипропиленовые трубы дороже - 55 руб. Монтаж 1 кв. м такой системы стоит $25-30.

При желании и определенной сноровке можно сэкономить на работе, выполнив ее самостоятельно. Если же вы решили доверить профессионалам весь процесс превращения своих старых холодных полов в новенькие теплые, добавьте сюда демонтаж - $3-5 за 1 кв. м, стяжку - $7-10 за 1 кв. м, укладку покрытия (например, плитки) - $12 за 1 кв. м.

Монтаж, установка системы водяного отопления

Система водяного отопления состоит из котла (генератора тепла), трубопроводов, отопительных приборов, контрольно-регулирующей и запорной арматуры. Для каждой из этих составляющих предлагают свою продукцию не менее десятка фирм. Трудность выбора элементов системы заключается в том, что искать надо не самые лучшие или дешевые элементы, а те, которые в сборе надежно обеспечат дом теплом и будут разумны по стоимости. Наиболее достоверными критериями выбора, к сожалению, пока остаются практика и отзывы опытных специалистов (о чем наш журнал постоянно рассказывает на своих страницах). Наш совет: приобретайте комплектующие от одной фирмы-производителя. В этом случае можно ожидать, что производитель широкого ассортимента компонентов систем создает их на основе принципа совместимости. К фирмам, предлагающим на нашем рынке полный набор комплектующих для систем отопления и водоснабжения, можно отнести такие, как OVENTROP, REHAU, AQUATHERM (Германия), HERZ (Австрия), HONEYWELL (США)

Системы отопления

Простейшей и надежной является система с естественной циркуляцией теплоносителя (вода, антифриз). Такая циркуляция возникает за счет разницы плотностей горячей воды в подающем стояке и воды, охлажденной в приборах и обратном трубопроводе. Основное достоинство такой системы заключается в том, что в ней нет электроприборов, предназначенных для принудительной циркуляции теплоносителя. С другой стороны, она требует труб увеличенного диаметра (а они дороже) и сложна в настройке. В ней имеет место инерционность действия и пониженная теплоотдача. И все-таки такие системы продолжают применяться. Для отопления коттеджей сегодня чаще применяют систему с принудительной циркуляцией воды с помощью насоса. Повышенная скорость движения воды в насосной системе позволяет оснащать ее грязесборником, деаэратором воды, закрытым расширительным баком, запорно-регулирующими вентилями на стояках и другими устройствами, которые заметно повышают качество всей отопительной системы. Достоинство насосной системы - независимая регулировка температуры приборов в разных помещениях и быстрый прогрев приборов. Но и ее недостатки тоже связаны с насосом. Во-первых, насосы работают при высокой температуре и склонны к поломкам. Но главное - система перестает поставлять тепло при отключении электропитания (а они у нас почти неизбежны). Слив воды, повторный запуск, а то и замораживание системы в холодное время - весьма реальные перспективы при длительном отсутствии напряжения. Всякие контрмеры типа сдвоенных насосов, источника аварийного электропитания и др. требуют дополнительного внимания к котельной и дополнительных расходов.
Гравитационное давление возникает и в насосной системе. Оно проявляет себя в том, что нарушает ее работу сильнее или слабее, в зависимости от того, как соединены между собой стояки, магистрали и разводные трубы к приборам, т. е. в зависимости от схемы разводки приборов системы. Таких схем насчитывают более десятка. Их делят на две группы: однотрубные и двухтрубные схемы. В однотрубных схемах горячая вода проходит по всем приборам последовательно: охладившись в одном приборе, она поступает в другой и т. д. до обратной магистрали. В двухтрубных схемах горячая вода проходит от подающего трубопровода ко всем приборам параллельно с одинаковой температурой. Из каждого прибора вода возвращается в котел через отводящий трубопровод, не заходя в другие приборы.
Однотрубные системы требуют меньше труб и арматуры. Поэтому они проще в монтаже и настройке. Они дешевле, чем двухтрубные процентов на 40, а если повезет с проектировщиком, то в 1,5-2 раза. Однако, только в некоторых их разновидностях возможна небольшая регулировка температуры приборов, да и красивый интерьер с ними получить сложнее. В двухтрубных системах можно легко контролировать количество тепла, подаваемого и в комнату, и в каждый прибор, установив на них термостатические вентили. Это означает, что в доме можно экономить тепло и одновременно обеспечивать комфортный температурный режим. Про термостатические вентили можно сказать: “мал золотник, да дорог”. Ведь уменьшение средней температуры в доме на 1°С уменьшает энергопотребление на 6-10%. На рынке пользуются популярностью термостаты фирм HERZ, OVENTROP, HEIMEIER (Германия), DANFOSS (Дания) и ПО “ТЕПЛОКОНТРОЛЬ” (г. Казань). Двухтрубные системы более дорогие (надо больше труб и арматуры) и трудоемкие в регулировке. Для качественной настройки разных систем сегодня на рынке предлагаются специальные регулирующие вентили, регуляторы расхода и давления, которые устанавливают на подающем и обратном стояках. На особенности схем разводки влияют архитектура здания и интерьер помещений. Если приборы группируются вокруг вертикальных труб-стояков, схему называют вертикальной. Она требует пробивки отверстий для стояков в перекрытиях. Когда приборы подсоединяют к горизонтальной поэтажной магистральной трубе, схему называют горизонтальной. Такие схемы позволяют выполнять постепенное, этаж за этажом, заполнение системы водой и ее отладку, что важно при запуске системы в зимнее время.

Монтаж систем с полимерными трубами

С применением полимерных труб в системах отопления их компоновочные схемы стали более разнообразными, т. к. трубы оказалось возможным замоноличивать в строительных конструкциях. Для усадебных домов применяют новые горизонтальные схемы разводки приборов, при монтаже которых учитывают особенности разных полимерных труб (см. “Идеи вашего дома”, N9, 10 за 1998 г.).
Двухтрубная горизонтальная система (с лучевой схемой разводки) характерна тем, что каждый прибор соединен подающей и обратной трубами с распределительным коллектором, который устанавливают в каком-либо укромном месте, чтобы не испортить интерьер помещения. Трубопроводы скрывают под стяжкой пола. Трубы укладывают из бухты, без промежуточных соединений. Вид соединения труб с фитингами на приборах и коллекторе может быть любым. Такая схема облегчает проведение регулировочных и ремонтных работ, но требует повышенного расхода труб и арматуры.
Двухтрубная система с разветвленной схемой разводки приборов предполагает, что подающие и обратные магистрали могут подсоединяться непосредственно к стоякам или к общему коллектору, установленному в котельной. Затем от них, через тройники или уголки, отводят трубы к отдельным приборам, соблюдая принцип кратчайшего пути. Такая схема разводки допускает применение труб только с неразъемными (нерезьбовыми) соединениями.
Вне конкуренции здесь трубы из сшитого полиэтилена с прессовыми соединениями. Этот материал при нагревании водой за счет своей молекулярной памяти дополнительно обжимает ниппель соединения, делая его абсолютно герметичным. Трубопроводы с такими соединениями можно замоноличивать в строительных конструкциях. В фоторепортаже мы показали такую разводку с использованим труб фирмы REHAU.
Одно- или двухтрубная горизонтальная система с кольцевой разводкой отличается тем, что трубы укладывают вдоль стен. При этом их можно размещать или над полом, пряча под декоративным кожухом, что очень выигрышно при ремонте дома, или под полом в стяжке. При монтаже над полом тип труб и их соединений не столь важен, как в стяжке, где допустимо применение труб только с неразъемными соединениями.
Вид обвязки прибора, т. е. схемы подсоединения к нему подводящих и отводящих труб, выбирают, исходя из условий уменьшения объема монтажных работ, получения большей теплоотдачи прибора или по требованиям интерьера, но с учетом конструкции прибора. Трубы могут подходить к прибору с одной или с разных сторон. Подводку к приборам можно делать из пола или из стены, сзади или сбоку. В современных системах приборы подключают к обратному трубопроводу через специальные запорные клапаны, которые позволяют производить демонтаж прибора, не спуская воду из системы. Это упрощает проведение отделочных работ, особенно в зимнее время. Приборы закрепляют на местах, подводят к ним трубы, временно их фиксирут, запускают систему и прогревают здание. Потом поочередно снимают приборы, не выключая отопление, трубы закрепляют окончательно и выполняют отделочные работы. Затем приборы ставят на место окончательно.

Описанный процесс непрерывно повторяется и в результате происходит постоянная циркуляция воды в системе. Сила циркуляции, или, как принято говорить, циркуляционное давление, зависит от разности весов столба горячей и столба охлажденной (обратной) воды, следовательно, она зависит от разности температур горячей и обратной воды.

Кроме того, циркуляционное давление обуславливается еще высотой расположения нагревательного прибора над котлом: чем выше расположен прибор, тем больше для него циркуляционное давление.

Это можно доказать следующим образом. В системах водяного отопления наибольшая температура горячей воды обычно равна 95° С, а охлажденной - 70° С. Если пренебречь охлаждением воды в трубах, то можно считать, что в нагревательный прибор вода поступает с температурой 95° С, а уходит из него с температурой 70° С. При этом условии определим сначала для верхнего, а затем для нижнего нагревательного прибора циркуляционное давление, под влиянием которого происходит через них движение воды.

Проведем на рис. 1а пунктирные горизонтальные линии через центры нагревательных приборов и котла. Допустим, что эти линии являются границей между водой с температурой 95° С и водой с температурой 70° С. Очевидно, что на участке БВГДЛ температура воды будет одинакова и равна 95° С, следовательно, здесь не может возникнуть сила, которая заставила бы воду циркулировать. Одинакова и равна 70° С температура на участке АКИЗ, поэтому и тут не может быть создана необходимая сила. Остается рассмотреть остальные два участка - АВ и ЕЗ. На участке АВ температура воды равна 95° С, а на участке ЕЗ она составляет 70° С. При таком соотношении температур налицо необходимое условие для возникновения циркуляционного давления вследствие разности весов воды на участке ЕЗ и АВ и создается циркуляция в кольце АБВГДЛЕЖЗИК. Сказанное относится к верхнему нагревательному прибору.

Для прибора, расположенного в нижнем этаже и включенного в кольцо АБВГДЛМЖЗИК, циркуляционное давление будет создаваться разностью весов столба воды ЖЗ и столба АБ, так как на участке БВГДЛМ температура одинакова и равна 95° С, а на участке АКИЗ температура тоже одинакова и равна 70° С. Но высота столбов воды АВ и ЕЗ соответственно больше высоты столбов воды АБ и ЖЗ. Следовательно, и разница в весе столбов АВ и ЕЗ будет больше разницы в весе столбов АБ и ЖЗ, отсюда циркуляционное давление для прибора второго этажа больше, чем для прибора первого этажа.

Этим объясняется следующее часто наблюдающееся явление: в системах водяного отопления нагревательные приборы верхних этажей прогреваются лучше, чем приборы нижних этажей.

Из приведенных выше рассуждений вытекает, что в двухтрубных системах отопления нагревательные приборы, расположенные на одном уровне с котлом или ниже его, работать не будут или же будут очень слабо прогреваться. Для указанных систем практикой установлено наименьшее расстояние между центром нагревательных приборов нижнего этажа и центром котла в 3 метра. В связи с этим котельные для систем отопления должны иметь достаточное заглубление. Указанного недостатка лишены однотрубные системы отопления. В этом случае гидростатический напор, заставляющий циркулировать воду в системе, будет образовываться изза охлаждения воды в трубопроводах, подводящих нагретую воду к нагревательным приборам, а также отводящих охлажденную воду от приборов к котлу.

Это охлаждение полезно, вопервых, для создания гидростатического напора, а вовторых, для дополнительного обогрева помещения, поэтому указанные трубопроводы прокладывают открыто и не изолируют. Напротив, охлаждение воды в главном стояке (подъемном трубопроводе) вредно, ибо приводит к снижению температуры и увеличению плотности и, как следствие, к уменьшению гидростатического напора. В связи с этим подъемный стояк от котла необходимо тщательно теплоизолировать.

Количество тепла, отдаваемого помещению нагревательными приборами, зависит от количества поступающей в прибор воды и ее температуры. В свою очередь, количество воды, которое может быть пропущено через трубопровод к прибору, зависит от циркуляционного давления, заставляющего воду двигаться по трубе. Чем больше циркуляционное давление, тем меньше может быть диаметр трубы для пропуска определенного количества воды и, наоборот, чем меньше циркуляционное давление, тем больше должен быть диаметр трубы.

Но для нормального действия системы отопления требуется еще одно условие: чтобы циркуляционное давление было достаточным для преодоления всех сопротивлений, которые встречает движущаяся в этой системе вода. Известно, что вода при своем движении в системе отопления встречает сопротивления, вызываемые трением воды о стенки труб, а кроме них, еще и местные сопротивления, к которым относятся отводы, тройники, крестовины, краны, нагревательные приборы и котлы.

Сопротивление вследствие трения зависит от диаметра и длины трубопровода, а также от скорости движения воды (если скорость увеличится в два раза, то сопротивление - в четыре раза, т. е. в квадратичной зависимости). Чем меньше диаметр и больше длина трубопровода и чем выше скорость воды, тем больше сопротивление создается на пути воды, и наоборот. В схеме отопления, изображенной на рис 1 а имеется два кольца: одно, проходящее через ближайший к котлу стояк, и другое, которое проходит через дальний стояк. Так как первое кольцо короче второго, то при одинаковой в обеих кольцах тепловой нагрузке и одинаковых диаметрах труб будет проходить по короткому кольцу больше воды, чем требуется по расчету, и в результате по длинному кольцу будет проходить меньше воды, чем следует по расчету. Чтобы этого избежать, необходимо для дальнего стояка применять трубы большего диаметра, чем для ближайшего стояка, и таким образом уравнять сопротивления в обеих кольцах. При большей длине труб сопротивление возрастает, с увеличением диаметра труб оно падает.

Величина местного сопротивления зависит, вопервых, от скорости воды, следовательно, и от изменения сечения, вызывающего изменение этой скорости (например, в кранах, нагревательных приборах, котлах и т. д.), вовторых, от изменения направления, по которому движется вода, и изменения количества воды (например, в отводах, тройниках, крестовинах, вентилях).

Показанная на рис. 1 а система отопления - это система с верхней разводкой. Здесь горячая вода поднимается через главный стояк в магистральный трубопровод, прокладываемый обычно на чердаке.

На рис. 1 б показана система отопления с нижней разводкой. В этой системе подающая магистраль, питающая восходящие стояки, располагается на первом этаже в подпольном канале или же в подвале здания. Обратные стояки присоединяются к общей обратной магистрали.

По принципу действия система отопления с нижней разводкой не отличается от системы с верхней разводкой. И тут, и там циркуляция создается потому, что горячая вода, как более легкая, вытесняется обратной водой вверх по стоякам; остывая в нагревательных приборах, эта вода опускается вниз через обратные стояки и снова поступает в котел.

В системах с естественным побуждением в зданиях небольшой этажности величина циркуляционного давления невелика, и поэтому в них нельзя допускать больших скоростей движения воды в трубах; следовательно, диаметры труб должны быть большими. Система может оказаться экономически невыгодной. Поэтому применение систем с естественной циркуляцией допускается лишь для небольших зданий.

Перечислим недостатки систем отопления с естественной циркуляцией воды:

сокращен радиус действия (до 30 м по горизонтали) изза небольшого циркуляционного давления;
повышена стоимость (до 5-7% стоимости здания) в связи с применением труб большого диаметра;
увеличены расход металла и затраты труда на монтаж системы;
замедлено включение системы в действие;
повышена опасность замерзания воды в трубах, проложенных в неотапливаемых помещениях.

Вместе с тем, отметим преимущества системы с естественной циркуляцией воды, определяющие в отдельных случаях ее выбор:

относительная простота устройства и эксплуатации;
независимость действия от снабжения электрической энергией;
отсутствие насоса, а соответственно, шума и вибраций;
сравнительная долговечность (при правильной эксплуатации система может действовать 35-40 лет и более без капитального ремонта);
саморегулирование, обусловливающее ровную температуру помещений. В системе при изменении температуры и плотности воды изменяется и расход вследствие возрастания или уменьшения естественного циркуляционного давления. Одновременное изменение температуры и расхода воды обеспечивает теплопередачу приборов, необходимую для поддержания заданной температуры помещений, т. е. придает системе тепловую устойчивость.

Системы водяного отопления с искусственной циркуляцией теплоносителя

В системах водяного отопления с естественной циркуляцией циркуляционные давления измеряются всего лишь десятками миллиметров водяного столба. Столь малые давления не позволяют устраивать данные системы в зданиях, имеющих большую протяженность, кроме того, они требуют применения труб значительных диаметров, что ведет к большому расходу металла.

Перечисленных недостатков лишены системы водяного отопления с искусственной циркуляцией.

В них циркуляция воды создается центробежными насосами. Насосы, действующие в замкнутых кольцах системы отопления, заполненных водой, воду не поднимают, а только ее перемещают, создавая циркуляцию, и поэтому называются циркуляционными.

Циркуляционный насос включают, как правило, в обратную магистраль системы отопления для увеличения срока службы деталей, взаимодействующих с горячей водой.

В системах отопления целесообразно применять специальные циркуляционные насосы, перемещающие значительное количество воды и развивающие сравнительно небольшие давления. Это малошумные горизонтальные лопастные насосы центробежного типа, соединенные в единый блок с электродвигателями и закрепляемые непосредственно на трубах (без фундамента), например насосы типа ЦНИПС (рис. 3) или ЦВЦ

Системы водяного отопления
с вертикальными и горизонтальными стояками

Если нагревательные приборы разных этажей подключаются к единому стояку, то такая система является системой с вертикальными стояками. Если нагревательные приборы одного этажа подключаются к единому стояку - это система с горизонтальными стояками. Преимуществом системы с горизонтальным расположением стояка является меньшая стоимость монтажа и экономия труб. Недостатком является сложность эксплуатации и возможность скопления воздуха в нагревательных приборах с образованием воздушных пробок.

Рекомендации по выбору и эксплуатации
систем водяного отопления

Чтобы облегчить выбор наиболее целесообразной системы отопления, предлагается следующая классификация индивидуальных домов и коттеджей:

тип А - одноэтажные дома с подвалом и без подвала с крутой крышей;
тип Б - одноэтажные дома с плоской крышей с подвалом или без подвала;

тип В - двух и более этажные дома с плоской или крутой крышей и с подвалом.

Для двух и более этажных домов типа В целесообразно использовать двухтрубную систему водяного отопления с вертикальными стояками и верхней или нижней разводкой. При горизонтальной системе отопления невозможно полностью обогреть все помещения дома. Система отопления выполняется с естественной циркуляцией, поскольку для этого вполне достаточен циркуляционный напор. Так как дымовая труба у этих зданий имеет высоту не менее 10 м, то котлы могут работать на любом топливе.