На рис. 2, а) представлено тепловизионное фото інтенсивності теплового (інфрачервоного) випромінювання статі незабаром після його включення. На цьому етапі теплова картина нерівномірна - видно максимальний нагрів в місцях прокладки труб з теплоносієм. Коли перепад температур між теплоносієм і приміщенням найбільший, то передача тепла в більшій мірі відбувається за рахунок теплового випромінювання. У міру прогріву масивного статі теплова картина вирівнюється, частка передачі тепла променистою енергією зменшується, і зростають вклади від теплопереносу з поверхні підлоги до нагрівається повітрю і від конвекції.

Отже, в «теплих підлогах» задіяні всі три фізичних механізму передачі тепла. При цьому важливо враховувати, що для формування мікроклімату приміщення велика роль відводиться конвекционной мікроциркуляції повітря (рис. 2, б). Тому такі підлоги, набагато ефективніше в кімнатах, які не заставлених меблями, з великою площею відкритої поверхні підлоги. Водяні системи «теплої підлоги» здобули заслужену популярність в умовах помірного клімату нашої країни завдяки комфорту і достатньою економічності, які вони забезпечують. Однак слід пам'ятати, що енергоефективність такого опалення безпосередньо пов'язана з тим, наскільки добре утеплено сама будівля. Необхідна теплова потужність статі, в залежності від властивостей теплоізоляції будинку, може знизитися в рази - від 120 до 50 Вт / м2. Дослідження показали, що втрати тепла через перекриття пропорційні периметру будівлі і приведеним опором теплопередачі зовнішніх стін, особливо в місцях розташування міжповерхових перекриттів. Особливу увагу потрібно приділити також утепленню підлоги першого поверху.

«Сухі» і «мокрі» системи

Водяні «теплі підлоги» підрозділяється на два типи за способом монтажу: «сухі» і «мокрі». Монтаж системи з бетонною стяжкою прийнято називати «мокрим». Якщо тепловипромінюючі елементи змонтовані без заливки цементним розчином, то цей спосіб монтажу і самі такі системи називають «сухими». У «мокрих» водяних системах труби вбудовуються в цілісний багатошаровий «пиріг» з великою теплоємністю. Це традиційна схема (рис. 3). Її застосовують уже багато десятиліть. Зараз пропонуються також полегшені рішення з «тонкою стяжкою». Це дає можливість значно зменшити вагу будівельних конструкцій та знизити навантаження на перекриття. У всякому разі, при використанні «мокрого» монтажу при реконструкції потрібно обов'язково проконсультуватися з професійним інженером-будівельником і з'ясувати, чи достатня несуча здатність і жорсткість наявного міжповерхового перекриття для застосування «мокрого» «теплої підлоги». У більшості будинків сучасної споруди є можливість облаштування систем «теплої підлоги» способом мокрої укладання для експлуатації, як в цілях опалення, так і для підвищення комфорту. Для зручності і прискорення монтажу «мокрим» способом зараз пропонуються різні системи кріплення труб і теплоізолюючі профільовані підкладки (рис. 4), що фіксують труби перед заливкою. Також виробники пропонують спеціальні мати з попередньо вигнутими і вже прикріпленими до них трубами, які розгортаються прямо на місці проведення робіт.

Останнім часом, поряд з удосконаленням «мокрих» схем монтажу, застосовуються т. Зв. «Сухі» системи. Основна причина - їх швидкий і відносно недорогий монтаж. Такі конструкції значно легше по загальній вазі. «Сухі» системи менш інертні і швидше виходять на сталий тепловий режим, але, в порівнянні з «мокрими» системами, мають меншу теплоаккумулирующей здатністю. У той же час, оскільки в них між нагрівальними елементами і власне нагрівається підлогою є повітряний прошарок, то «сухі» системи монтажу характеризуються більш високою температурою теплоизлучающих елементів. Як правило, в «сухих» підлогах використовуються різні профільовані підкладки. Їх застосування кілька збільшує вартість, але покращує передачу тепла, теплоізоляцію від перекриття, шумоізоляцію, а виготовлення статі стає істотно менш трудомістким. Таким чином, застосування «сухий» укладання більш зручно, ніж «мокрою». Однак мінусом таких систем є менша теплова потужність. Тому і застосовуються «сухі» «теплі підлоги» більше в цілях підвищення комфорту. Наприклад, широке поширення вони отримали в кухнях і санвузлах новобудов.

підведення теплоносія

У водяну систему «теплої підлоги» нагрітий теплоносій подається з джерела тепла (водонагрівальні котли, теплові насоси, сонячні колектори і т. П.). Регулювання подачі тепла до контурів теплої підлоги здійснюється зміною об'ємної подачі насосів, дросселированием зворотної лінії, тимчасовим відключенням циркуляції в контурі, підмішуванням більш холодного теплоносія (вкрай рідко), інше. Сигнал управління для регулюючої і розподільної арматури формується по температурі теплоносія; по температурі повітря в приміщенні; одночасно за цими двома параметрами; за даними датчиків зовнішньої і внутрішньо-кімнатні температури; налаштувань термостатів; по заздалегідь запрограмованому режиму часу або спільним управлінням по оптимізованим алгоритмам. Гнучкий підхід дозволяє задовольнити індивідуальні вимоги або компенсувати особливості тієї чи іншої конкретної схеми. Витрати на установку водяного «теплої підлоги» варіюються в досить широких межах. Вони залежать від розміру будинку, типу монтажу, числа контурів, схеми трубної розводки (див. Рис. 5), довжини і перетину використовуваних труб, характеристик арматури, загальної продуктивності насосів, виду підлогового покриття, віддаленості ділянки, вартості робочої сили і т. Д . на що встановлюється потужність системи і, отже, на загальні витрати дуже впливає рівень утеплення будівлі. Водяний «тепла підлога» можна влаштувати не тільки в котеджі, але і в квартирі багатоповерхового будинку. Особливо, якщо будинок зведений за проектом, де така можливість заздалегідь передбачена. Слід розуміти, що в спорудах старої споруди такі системи не можна безпосередньо підключати до системи централізованого радіаторного опалення без суттєвої реконструкції схеми підведення тепла. Це може розбалансувати теплову схему всього будинку і просто відбере тепло у сусідів. Також ні в якому разі не можна підключати «тепла підлога» до загальної лінії ГВП. Потрібно враховувати, що теплова інерційність поверхневих систем обігріву, особливо виконаних способом «мокрого» монтажу, визначає їх повільний вихід на постійний тепловий режим. Це перешкоджає оперативному реагуванню на зміну температури зовнішнього повітря навіть в системах з погодозалежним управлінням. В цьому плані системи вимагають індивідуального підходу в розрахунках і підборі, в залежності від особливостей об'єкта. Чи не кожен будинок можна опалювати лише «теплими підлогами», але найчастіше це можливо.

Як свідчить досвід застосування, при товщині стяжки 3-4 см над трубою (мінімальна висота для водяного «теплої підлоги»), час реакції на зміни температури системи становить 3-4 години. Сучасна автоматика здатна управляти такими змінами: передбачати піки продуктивності і згладжувати їх. Для компенсації значних температурних коливань (наприклад, в сильні морози) можна додатково застосовувати системи опалення інших типів, що мають суттєво менший час відгуку на регулювання (фенкойли, радіатори, локальні електрообігрівачі та ін.). У цьому випадку також потрібно розрахунки і уточнення в залежності від об'єкта.

Тепла підлога і ВДЕ

Водяні «теплі підлоги» використовують низькопотенційне тепло і дуже добре підходять для роботи в системах з відновлюваними джерелами енергії (ВДЕ). Наприклад, вони добре поєднуються з сонячними колекторами, які мають періодичний характер генерації тепла. Шар бетону довго нагрівається і також довго остигає, що вирівнює мінливість подачі тепла від сонячної енергії. Теплові насоси - інше джерело низько потенційного тепла - також відмінно підходять для роботи з водяними підлогами. Вони характеризуються меншою нерівномірністю вироблення тепла протягом доби, ніж геліоколектори. Таким чином, застосування «теплих підлог» відповідає загальному напрямку розвитку комбінованих систем опалення. Виробники пропонують все більше комплексних рішень, розрахованих на роботу водогрійних котлів разом з тепловими насосами, сонячними колекторами та поверхневими системами опалення (докладніше див. Статтю «Комбіновані системи опалення: рекомендовано виробниками», журнал AW-Therm, № 2, березень-квітень 2016 - прямуючи. ред.). Наприклад, на рис. 6 показана схема для використання теплового насоса, бака-акумулятора і працює на три різних контуру «теплої підлоги» в різних приміщеннях. Використання буферної ємності виключає часті включення / відключення (тактованія) теплового насоса, таким чином, збільшується термін служби обладнання.

Для регулювання температури в контурах «теплої підлоги» в схемі застосовуються датчик зовнішньої температури і сигнали від регуляторів температури в кожному приміщенні. Регулювання подачі тепла за цією схемою здійснюється за допомогою зміни подачі насосів і шляхом підмішування теплоносія з зворотної лінії через триходовий керований клапан. Погодозалежне управління істотно підвищує енергоефективність всієї системи і дозволяє уникнути перегріву при відлиги і, навпаки, швидко відреагувати і подати більше тепла в приміщення при зниженні температури.

Водяна підлога для охолодження

Важлива особливість і безперечна перевага водяних «теплих підлог», в порівнянні з електричними, - можливість використання для охолодження в жарку пору року. Якщо через трубний контур пропускати не гарячу, а холодну воду, то перекриття буде так само добре тримати прохолоду влітку, як і тепло взимку. Величезна теплоємність статі дозволяє йому виконувати роль акумулятора і, таким чином, стабілізувати температуру в приміщенні цілий рік. Це суттєво економить кошти на кондиціонування приміщень. Є комплектні рішення, які передбачають використовувати для охолодження і обігріву не тільки підлогу, а й стіни. Реверсивні моделі теплові насосів (див. Статтю «І взимку, і влітку», журнал AW-Therm, № 3, травень - червень 2016 - прим. Ред.) Можна використовувати не тільки для обігріву за допомогою теплих підлог в опалювальний сезон, а й для охолодження приміщень в жарку пору року.

Таким чином, водяний «тепла підлога» - це більш комфортна система опалення, в порівнянні з традиційними системами. З урахуванням того, що вона адаптована до використання низько потенційного тепла від поновлюваних джерел енергії, вона також є економною і екологічною.

У той же час, «тепла підлога» - це складна інженерна система, облаштування якої є капітальною інвестицією в нерухомість. Її проектування вимагає ретельного теплового розрахунку. Виходячи з теплової потужності, визначаються параметри гідросистеми, підбираються потрібних перетин і довжина труб контурів, тиск і подача насосів, які типорозміри арматур і регуляторів. В тому числі, враховується максимальна швидкість потоку в трубах, що позначається на гучності системи (допустимий рівень - не більше 40 дБА).

Параметри систем «теплої підлоги» дуже індивідуальні. Практично не може бути двох однакових рішень. Тому розрахунок і підбір їх елементів повинні здійснювати фахівці з досвідом роботи.

Варто також пам'ятати, що неякісні матеріали і труби або неправильний монтаж залишають можливість появи яких важко протікання. Тому економія на більш дешевих, але менш довговічних компонентах системи, матеріалах і на рівні виконання монтажних робіт, як то кажуть, може згодом обійтися «собі дорожче».

Автор: М. Гусалов
За матеріалами медіа-ресурсу AW-Therm