Системы отопления помещений: теплые полы, стены, потолки

И. Комаренко

Системы отопления типа «теплый пол», которые приобрели заслуженную популярность из-за комфортности и экономичности, относятся к системам панельного отопления. К ним относятся также системы потолочного и стенового лучистого отопления. Водяное панельное отопление имеет ряд особенностей и преимуществ

Панельное отопление – это система обогрева, в которой преобладающее количество тепла передается путем излучения. Поэтому их еще называют системами лучистого отопления. Тепловой поток проходит через трубы, затем они нагревают массивный теплоемкий слой бетона, представляющий собой греющую плиту, а также через покрытие пола, и передается в окружающую среду.

Водяное панельное отопление выполняют внутри зданий со встроенными в стены, потолки и полы нагревательными элементами (стеновое, потолочное и подпольное), системы подогрева открытой поверхности, контактирующей с наружным воздухом (спортивные площадки и поля стадионов, коммуникационные трассы, ступеньки в переходах, подъездные пути и террасы) и пр.

При отоплении внутри зданий используются различные конструкции нагревательных панелей (панельных отопительных приборов) с учетом особенностей здания и его архитектуры, а также в зависимости от предназначения объектов. Например: деревянные полы с воздушной прослойкой, эластичные обогреваемые полы в спортивных залах, подпольное отопление с греющей плитой (заливка бетоном, т. н. «мокрый метод»), теплый пол по «сухому методу» (особенно пригоден при ремонте и реконструкции объектов), стеновое отопление «мокрым» и «сухим методом», потолочные панели, панели отопления помещений неправильной формы (например, наклонные стены в помещениях под скатной кровлей и на мансардах).

Преимущества панельного отопления:

• оптимальное распределение температуры в помещении;
• экономия энергии;
• возможность взаимодействия с экономичными источниками тепла, например, тепловыми насосами и конденсационными котлами;
• максимальное использование поверхности помещений;
• оборудование может быть использовано летом для охлаждения помещений;
• отсутствие сквозняков и активных конвекционных потоков, разносящих пыль в помещении, что благоприятно для аллергиков, и пр.;
• водяные системы панельного отопления могут использоваться и для охлаждения помещений в летнее время.

Комфортное распределение температуры в помещении

При панельном способе отопления поверхность пола/стен характеризуется повышенной температурой, благодаря чему т. н. «ощущаемая температура» (результирующая температура воздуха, температура стен и пола в помещении), которая имеет решающее значение для ощущения теплового комфорта, имеет оптимальные значения.

Общая температура воздуха в помещении 20°C при панельном отоплении обеспечивает такой же тепловой комфорт, как и температура от 21 до 22°C при использовании традиционных отопительных приборов (радиаторов и конвекторов), а колебания внутренней температуры на 1°C практически не ощутимы человеческим организмом.

Подпольному и стеновому отоплению свойственно наиболее благоприятное для человека распределение температуры в помещении, близкое к идеальному, см. рис. 1. При панельном отоплении наблюдается существенное уменьшение конвекционного перемещения воздуха по сравнению с радиаторным (конвективным) отоплением, которое вызывает перенос пыли и т. п.

Рис. 1. Вертикальное распределение температуры для разных типов отопления

Основные элементы панельного отопления

Панельное отопление состоит из трубопроводов подачи и отвода теплоносителя, системы распределителей, вспомогательных конструктивных и монтажных технологических элементов, элементов регистрации температуры и автоматического регулирования, см. рис. 2.

Рис. 2. Элементы панельного отопления:
1) греющие трубы; 2) краевая изоляция; 3) тепловая изоляция и гидроизоляция; 4) распределитель теплоносителя подпольного отопления; 5) монтажный шкафчик; 6) регулятор температуры

Особенности конструкции

Подпольное отопление (или «теплый пол»), выполненное «мокрым методом», основано на непосредственной заливке труб цементным раствором в толще пола. Таким образом получается отопительный прибор, нагревательным элементом которого служит монолитный пол – массивная теплоемкая бетонная плита.

Отопление такого типа широко распространено и успешно применяется как в индивидуальном, так и многоэтажном жилищном строительстве, а также в общественных зданиях, спортивных сооружениях и торговых центрах.

Видео. Монтажный шкафчик: обзор новинки

Стеновое отопление (см. рис. 3) отличается от «теплого пола» установкой нагревательных труб во внутренних слоях вертикальных строительных ограждающих конструкций. Для «теплых стен», как и для напольных систем, применяются два основных способа монтажа – фиксация греющих труб на стене с последующим покрытием их штукатуркой («мокрый метод») или отделка внутренней поверхности стены готовыми гипсоволокнистыми панелями с утопленными в них греющими трубами («сухой метод»). Отопление такого типа не только обеспечивает оптимальный тепловой комфорт, но также ограничивает потери тепла из помещения (передача тепла от более теплой среды к холодной окружающей среде через ограждение с более высокой температурой физически невозможна).

Стеновое отопление идеально подходит для помещений со скошенными стенами (для чердачных помещения и мансард), где имеются большие проблемы с планировкой скошенных поверхностей и внутреннего пространства при организации воздушных потоков от высокотемпературных отопительных систем (радиаторного типа).

Рис. 3. Стеновое отопление:
1) укладка мокрым методом – трубы покрыты штукатуркой; 2) укладка сухим методом – трубы утоплены в гипсоволокнистых плитах

В качестве нагревательного элемента в панельном отоплении используются полимерные трубы, которые делятся на два типа исполнения, «мокрый» метод и «сухой» метод. При устройстве мокрым методом греющие трубы крепятся при помощи пластиковых шин системы KAN-therm Rail.

Для изготовления «теплого пола» в системе KAN-therm применяются два вида полимерных труб: полиэтиленовые трубы PE-Xa, PE-Xc и PE-RT с антидиффузионной защитой или многослойные трубы PE-RT/Al/PE-RT с алюминиевой прослойкой. В зависимости от требуемой тепловой мощности подпольного отопления применяются трубы с диаметрами Ø12−Ø26 мм.

Водяной «теплый пол» может быть как с твердым (керамическим, деревянным, ламинированным покрытием), так и с эластичным наружным покрытием (например, для спортивных сооружений, см. рис. 4). Эластичное покрытие, по большому счету, отличается от «теплого пола» с твердым наружным покрытием только конструкцией верхних слоев.

Рис. 4. Конструкция греющей плиты напольного «спортивного» отопления по системе KAN-therm:
1) стена; 2) слой штукатурки; 3) плинтус; 4) разделительный шов; 5) напольное «спортивное» покрытие; 5a) покрытие из стекловолокна; 5b) эластичный слой 10 мм; 6) стяжка; 7) шпилька для труб; 8) греющая труба KAN-therm; 9) краевая лента с защитным фартуком ПE; 10) системная плита KAN-therm Tacker с металлизированной или ламинированной пленкой; 11) гидроизоляция (только возле грунта!); 12) бетонное перекрытие

Требования к тепловой изоляции в соответствии с нормами PN‑EN 1264:

• R = 0,75 [м²K/Вт] – требуемое сопротивление тепловой изоляции над отапливаемым помещением;
• R = 1,25 [м²K/Вт] – требуемое сопротивление тепловой изоляции над неотапливаемым помещением или на грунте (Tнар ≥ 0°C);
• R = 2,00 [м²K/Вт] – требуемое сопротивление тепловой изоляции на грунте (-5°C ≥ Tнар ≥ -15°C).

Материал тепловой изоляции: пенополистирольные плиты Tacker с металлизированной или ламинированной пленкой толщиной 20, 30, 35 и 50 мм или профилированные пенополистирольные плиты Profil1, 2 и 4 толщиной 11 и 30 мм, которые укладываются на пенополистирольные плиты TBS толщиной 25 мм. В случае укладки пенополистирола на битумный слой используется разделительная пленка PE.

Рис. 5. Монтаж труб с помощью скоб и укладкой в профилированную подкладку

Основные способы монтажа напольного отопления по системе KAN-therm – это KAN-therm Tacker специальными скобами на изоляционные плиты из EPS, покрытые металлизированной или ламинированной пленкой с нанесенной на них сеткой с шагом 5 см; и система KAN-therm Profil − трубы крепятся за счет фиксации их в специально профилированной части плиты Profil.

В подпольном отоплении можно применять трубы PE-Xc, PE-RT Ø16×2 мм, 18×2 мм, 18×2,5 мм или PE-RT/AL/PE-RT Ø16×2 мм. Трубы поставляются в бухтах по 100–600 м, в зависимости от диаметра трубы. Чтобы избежать перекручивания трубы при монтаже, что приводит к росту упругих деформаций, а также к отставанию трубы от пола и к возрастанию физических усилий, рекомендуется использовать приспособление «Размотчик для труб».

Контур укладки трубы разделяется на две зоны: зона постоянной эксплуатации и граничная зона.

Граничная зона – это зона метровой ширины вдоль наружных ограждений. Чтобы компенсировать возможную температурную неравномерность на плитах перекрытия на тех участках, которые расположены ближе к наружным стенам (граничная зона), при монтаже трубы укладывают более плотно, чем в помещениях, ограниченных внутренними стенами и перегородками, см. рис. 6. Для увеличения температуры на поверхности пола граничной зоны в ней обычно уменьшают шаг укладки трубопроводов. Граничная зона может также иметь выделенный контур.

Рис. 6. Схема укладки «теплого пола» во внутренних помещениях и в граничных зонах комнат с наружными стенами

Если шаг трубопроводов в основной зоне (зона постоянной эксплуатации) обычно составляет 150–250 мм, то в граничной зоне трубы обычно укладывают с шагом 100–150 мм. При этом, конечно, при инженерном расчете необходимо опираться не на ориентировочный диапазон шага, а на максимальную температуру, принимаемую как 26°C в зоне постоянного пребывания людей и 31°C – в зонах временного пребывания людей, в граничных зонах, в мокрых помещениях, в прихожих. Наличие граничной зоны является обязательным условием укладки теплого пола в помещениях, где не предусмотрены радиаторы.

Конструкция стеновых панелей, выполненных «мокрым методом», показана на рис. 7. Для стенового отопления используются трубы с диаметрами Ø8−Ø16 мм, которые покрывают сверху специально предназначенным для этого раствором штукатурки («мокрый метод»). Также возможно расположение расположенные в готовых панелях, которые монтируются на стене («сухой метод»), см. рис. 3.

Рис. 7. Конструкция стеновой панели KAN-therm по «мокрому методу»:
1) стеновое покрытие (обои, керамическая плитка); 2) штукатурка; 3) монтажная сетка 7 × 7 мм; 4) греющая труба KAN-therm; 5) шина для фиксации труб; 6) распорный дюбель; 7) стеновая конструкция; 8) теплоизоляция; 9) наружная штукатурка; 10) разделительный шов

Для потолочных систем тоже, как правило, используют готовые нагревательные панели, выполненные «сухим методом».

Схемы укладки труб «теплого пола» водяного

Независимо от вида крепления труб их можно уложить тремя различными способами, см. рис. 8:

Змеевик (меандр) – самый простой способ укладки, когда трубы укладываются по одной из сторон зоны отопления последовательно с поворотами на 180°.
Такой способ монтажа имеет самый неоднородный профиль температур на поверхности пола, поскольку теплоноситель остывает по ходу движения его в трубе, и, следовательно, возникают локальные зоны перегрева и недостаточного нагрева. Змеевик правильнее применять только в ограниченных случаях: укладка в «теплых полах» в санитарных узлах малой площади (до 4 м²); укладка в обогреваемых наклонных пандусах; обогрев ступеней; укладка граничных зон с выделенным отопительным контуром.

Рис. 8. Схемы укладки труб «теплого пола»: меандр, двойной меандр и улитка (спираль)

Двойной змеевик (двойной меандр) – укладка «бифилярного» типа, где рядом с подающим трубопроводом с самой высокой температурой всегда располагается обратный трубопровод с самой низкой температурой. При таком способе укладки профиль температур на полу, хотя и не идеальный, но уже близок к оптимальному. Это самый удобный способ монтажа для правильной и простой укладки температурно-деформационного шва.
Улитка (спираль) – способ укладки, обеспечивает наиболее равномерное распределение температуры по греющей поверхности, потому что подающие и обратные трубопроводы располагаются попеременно, рядом друг с другом. Выбор укладки греющего контура не влияет на общую теплоотдачу, но имеет решающее значение в распределении температуры по его поверхности.

Управление тепловыми потоками и регулирующая автоматика

Системы панельного отопления нуждаются в автоматическом регулировании – все помещения разнятся по площади и конфигурации, имеют ли перекрытия контакт с наружными стенами или нет. Кроме того, перекрытия (напольное отопление) и/или стены (стеновые панели) имеют разную теплоемкость и тепловую инерционность. Поэтому важно иметь устройства, позволяющие поддерживать желаемую настраиваемую температуру в пределах помещения. Без этого добиться нужной степени комфорта и избежать неэкономичного использования тепла не удастся.

Автоматика позволяет с высокой точностью контролировать температуру в помещениях, не допуская общего и локального перегрева, а значит, перерасхода дорожающих энергоресурсов, что повышает энергоэффективность здания в целом. Экономия энергии может составлять до 20% по сравнению с системами без автоматики.

В программном обеспечении комнатных термостатов реализовано множество функций. Они скоммутированы с сервоприводами на распределителях контуров теплого пола, которые перекрывают поток теплоносителя через те контуры, которые уже достигли заданных желаемых температурных параметров.

Рис. 9. Сервоприводы на распределителях контуров «теплого пола» и/или стеновых панелей

Автоматика системы KAN-therm – это мультифункциональная система, которая позволяет не только обогреть помещения в режиме отопления, но и обеспечивает охлаждение помещений в теплый период года. При этом обеспечивается контроль и регулирование температуры в разных зонах отопления и охлаждения, производится управление источником тепла и работой насоса, осуществляется контроль влажности воздуха в режиме охлаждения во избежание образования конденсата. Кроме того, реализуются функции защиты насоса и вентилей (запуск после больших периодов простоя), защиты от замерзания и чрезмерной критической температуры благодаря ограничителю температуры и внешнему управляющему таймеру, подключенному к механической клеммной колодке.

Большой выбор термостатов с различной функциональностью позволяет подобрать оптимальные параметры управления каждым объектом как в ручном режиме (с автоматическим понижением ночной температуры) и минимальным набором встроенной защиты (например, от замерзания), так и в автоматическом.

Автоматика термостатов имеет возможность регулирования систем отопления/охлаждения для работы по программам комфорта, в которых пользователь сам задает соответствующую температуру воздуха по времени суток. Также предусматривается возможность подключения датчика температуры пола для поддержания комфортной температуры поверхности пола после достижения заданной температуры воздуха в помещении.
Термостаты также имеют функции ограничения настроек температуры, защиты системы от замерзания, защиты вентилей, блокировки включения режима отопления или охлаждения. Кроме того, имеется возможность согласованной работы и регулирования теплых полов и радиаторов в одном помещении.

Мощность сервоприводов, применяемых в системе KAN-therm, минимизирована до 1 Вт.

В современных условиях актуальным становится не только надежность и эффективность работы устройств автоматики, но и беспроблемное, легкое обслуживание, возможность разнообразной конфигурации, в том числе дистанционное управление с помощью ноутбука или смартфона, а также, возможность расширения системы в будущем.

Система KAN-therm предлагает для панельного отопления/охлаждения современные решения для управления оборудованием и для автоматической регулировки температуры на базе беспроводных устройств, коммутация между которыми осуществляется по радиосвязи. Это значительно упрощает монтаж автоматики и устраняет проблемы и затраты, связанные с разводкой большого количества проводов в здании. Такой тип автоматики особенно необходим в случае модернизации систем отопления в имеющихся зданиях.

Что важно помнить

Несложные рекомендации по реализации систем отопления сводятся к нескольким пунктам, о которых нужно помнить при выборе систем панельного отопления, приведены ниже:

• «Теплый пол» и «теплые стены» − это система почти на 100% состоящая из трубы. Таким образом, на общую стоимость системы максимально влияет именно стоимость самой трубы.
• Выбор трубы должен быть оправдан технически и экономически, в том числе и с точки зрения долговечности. Поскольку трубопроводы системы полностью скрыты под слоем стяжки, дорогого чистового напольного покрытия или стеновой отделки, то трубы должны быть абсолютно надежны и долговечны. При этом трубы должны быть тонкостенными, но должны выдерживать параметры работы системы (давление и температуру) весь срок ее эксплуатации. Труба должна хорошо гнуться и легко монтироваться без перегибов.
• Необходимо помнить, что перед заливкой стяжки пола система должна пройти гидравлические испытания и не иметь утечек. Перед заливкой бетона или перед оштукатуриванием стен, трубы должны находиться под давлением от 3 до 6 бар.
• Важно полностью соблюдать рекомендованную технологию заливки бетонных стяжек, в частности, применять пластифицирующие добавки для раствора, позволяющие без пустот уложить стяжку, способную выдерживать деформацию и быть стойкой к переменным нагрузкам и вибрациям.

Більше важливих статей і новин в Telegram-каналі та корисні відео на Youtube-каналі та у TikTok.  Долучайтесь!

Переглянуто: 7 214