Що потрібно для правильної циркуляції водяної теплої підлоги?

Що потрібно правильної циркуляції водяної теплої підлоги?

Водяна тепла підлога - ефективна та комфортна система опалення, яка забезпечує рівномірний прогрів приміщення та створює приємний мікроклімат. Однак для того, щоб тепла підлога працювала справно та економічно, необхідно забезпечити правильну циркуляцію теплоносія у системі. Від цього залежить швидкість та рівномірність прогріву, рівень тепловтрат, довговічність обладнання.

Що ж потрібно врахувати під час проектування та монтажу системи циркуляції водяної теплої підлоги? Які компоненти вибрати та на що звернути увагу? Розберемо це питання докладно, спираючись на рекомендації фахівців та актуальні технічні рішення.

Конструкція трубопроводу

Трубопровід – це основа водяної теплої підлоги, від якості та правильного монтажу якої залежить вся система опалення. Розглянемо ключові моменти, пов'язані з вибором труб та їх укладанням.

Вибір труб

Для теплої підлоги рекомендується використовувати труби зі зшитого поліетилену (PE-X) або поліетилену підвищеної термостійкості (PE-RT). Ці матеріали мають ряд переваг:

• Висока гнучкість та пластичність, що спрощує монтаж та знижує ризик пошкодження труб під час укладання.
• Стійкість до високих температур (до 95°С) та тиску (до 10 бар).
• Хімічна стійкість до розчинених у воді речовин та кисню.
• Тривалий термін служби (50 років і більше).

Найбільш ходові діаметри труб для теплої підлоги – 16х2 мм та 17х2 мм. Вони оптимальні з погляду співвідношення тепловіддачі та гідравлічного опору. Для стандартних приміщень із кроком укладання 20-25 см такого діаметру достатньо, щоб забезпечити комфортну температуру підлоги.

У нашому інтернет-магазині ви можете купити високоякісні труби для водяної теплої підлоги:

• KAN-therm Blue Floor PE-RT 16x2 - 5-шарова труба з антидифузійним шаром EVOH, 200 та 600 м у бухті.
• Rehau Rautherm S 17x2,0 - універсальна труба із зшитого поліетилену PE-Xa, 500 м у бухті.
• Uponor Comfort Pipe PLUS 16x2,0 - гнучка труба з PE-Xa з киснезахисним шаром, 120, 240 та 640 м у бухті.
• Heat-PEX PE-RT EVOH 16x2.0 - 5-шарова труба з підвищеною термостійкістю, 120, 240, 480 та 600 м у бухті.
• Kermi x-net PE-Xc 16x2 - труба із зшитого поліетилену PE-Xc, 240 та 600 м у бухті.

Схеми укладання

Від схеми укладання трубопроводу залежить рівномірність прогріву підлоги та зручність монтажу. Найбільш поширені три варіанти:

1. Послідовна (змійка). Труби укладають паралельними лініями по всій площі приміщення, з'єднуючи вхід одного контуру з наступним виходом. Це найпростіший і економічний спосіб, але він не завжди забезпечує рівномірне прогрівання - на вході підлога виходить гарячіше, ніж на виході.
2. Паралельна (подвійний меандр). Труби укладають паралельно один одному з чергуванням лінії подачі і зворотної. Це дозволяє досягти більш рівномірного розподілу температури за площею підлоги, але вимагає вдвічі більше труб і фітингів.
3. Змішана (равлик). Це комбінація послідовної та паралельної схем, коли приміщення ділять на зони, у кожній з яких укладають труби по спіралі від центру до периферії. Така схема оптимальна для великих та складних конфігурації приміщень.

Вибір схеми укладання залежить від геометрії приміщення, тепловтрат, максимальної довжини контурів (не більше 100-120 м), допустимих гідравлічних втрат у системі.

Способи кріплення труб

Для фіксації труб на підлозі або в стяжці використовують різні елементи кріплення:

• Скоби та дюбеля. Це пластикові скоби у формі букв П або Ф, які вбивають у утеплювач або закріплюють у стяжці за допомогою дюбелів. До них клацають труби із заданим кроком. В інтернет-магазині teploradost.com.ua ви можете купити дюбель-гаки та скоби для труб діаметром 16-17 мм від Penoroll та TECE.
• Кріпильні рейки. Це металеві профілі з выштамповками для труб, які закріплюють на підлозі за допомогою дюбелів або шурупів. Відстань між выштамповками зазвичай становить 5 см, що дозволяє змінювати крок укладання в діапазоні від 5 до 30 см.
• Монтажна сітка. Це арматурна сітка з коміркою 50х50 або 100х100 мм, яку розкочують на підлозі та до якої прив'язують труби пластиковими хомутами. Сітка також служить для армування стяжки та запобігання утворенню тріщин.

Крок кріплення труб вибирають залежно від товщини стяжки та діаметра труби. Оптимально кріпити труби 16-17 мм з кроком 50-70 см при товщині стяжки 5-8 см. У місцях поворотів та переходів крок кріплення зменшують удвічі. Чим надійніше зафіксовані труби – тим менший ризик їх спливання при заливанні стяжки та утворення повітряних кишень.

Циркуляційний насос

Циркуляційний насос - серце водяної теплої підлоги, що забезпечує рух теплоносія трубопроводом із заданою витратою та напором. Від правильного вибору та налаштування насоса залежить ефективність та надійність роботи всієї системи опалення.

Головне завдання циркуляційного насоса – подолати гідравлічний опір трубопроводу та забезпечити рівномірний розподіл теплоносія по всіх петлях теплої підлоги. Насос створює перепад тиску на своїх патрубках, який рухає воду в замкнутому контурі опалення.

Сучасні циркуляційні насоси мають мокрий ротор, тобто ротор та імпелер знаходяться безпосередньо в потоці теплоносія. Це спрощує конструкцію насоса та підвищує його довговічність за рахунок водяного мастила підшипників. Управління швидкістю обертання здійснюється за допомогою частотного перетворювача чи перемикання числа полюсів електродвигуна.

Типи насосів для водяної теплої підлоги

Для циркуляції в системі теплої підлоги використовують дві основні групи насосів:

1. Стандартні циркуляційні насоси. Це компактні насоси без додаткових функцій, які мають фіксовану або регульовану швидкість обертання. Їх монтують безпосередньо на трубопровід або колектор та підключають до електромережі через окремий автомат захисту. Приклади таких насосів – Wilo Star-RS, Grundfos UPS, DAB VA.
2. Насосно-змішувальні вузли. Це комбіновані пристрої, які поєднують у собі циркуляційний насос, триходовий змішувальний клапан із сервоприводом, байпас, термометри та запірну арматуру. Вони призначені для підтримки постійної температури теплоносія в низькотемпературному контурі теплої підлоги (35-45 ° С) за рахунок підмішування гарячої води з котла. Приклади таких вузлів – Meibes Thermix, Huch EnTEC, HERZ Floorfix.

Критерії вибору насоса

При підборі циркуляційного насоса для водяної теплої підлоги потрібно враховувати два основні параметри:

• Розрахункова витрата теплоносія (м3/год). Він залежить від площі та тепловтрат приміщення, кроку укладання труб, питомої теплової потужності підлоги. Для розрахунку витрати можна скористатися спеціальними програмами чи онлайн-калькуляторами. Як правило, для стандартної петлі теплої підлоги довжиною 100 м достатньо витрати 0,2-0,3 м3/год.
• Необхідний натиск (м вод. ст.). Це різниця тисків на вході та виході насоса, яка повинна бути достатньою для подолання гідравлічних втрат у найдовшому контурі. Для точного розрахунку напору потрібно знати діаметр і довжину труб, кількість фітингів та арматури, тип та характеристики колектора. У середньому, для петель завдовжки до 120 м і діаметром 16-17 мм потрібно напір 2-4 м вод. ст.

Також при виборі насоса зверніть увагу на:

• Енергоефективність (індекс EEI). Чим він нижчий - тим менше електроенергії споживає насос за тієї ж продуктивності. Найкраще вибирати моделі з індексом EEI≤0,20.
• Режими керування. Сучасні насоси можуть автоматично регулювати свою потужність залежно від перепаду тиску (режим ∆p-v) або підтримувати постійний напір (режим ∆p-c). Це дозволяє оптимізувати роботу системи та знизити енергоспоживання.
• Наявність нічного режиму. У ньому насос знижує свої оберти за таймером або сигналом кімнатного термостата, коли немає потреби в інтенсивному опаленні.

Колектори та запірно-регулююча арматура

Колектор - це розподільний вузол, який поєднує всі петлі теплої підлоги та забезпечує їх підключення до загальної системи опалення. Він складається з двох паралельних труб - подавальної та зворотної, до яких за допомогою фітингів приєднують контури обігріву. На колекторі також монтують запірно-регулюючу арматуру для керування потоками теплоносія.

Роль колекторів у системі теплої підлоги

Колектор виконує кілька важливих функцій:

1. Розподіл теплоносія по петлях обігріву. Кожен контур підключається до колектора через індивідуальний вентиль або витратомір, що дає змогу регулювати витрату в широких межах.
2. Балансування та регулювання системи. За допомогою вентилів на колекторі можна зрівняти гідравлічні втрати в різних петлях і досягти рівномірного прогріву всієї площі підлоги. Для цього використовують або ручні балансувальні вентилі, або автоматичні витратоміри з динамічним обмеженням потоку.
3. Зручність монтажу та обслуговування. Колектор збирає всі петлі теплої підлоги в одному місці, що спрощує їх підключення, опресування, промивання та налагодження системи. У разі ремонту або реконструкції можна швидко відключити потрібний контур, не зливаючи теплоносія зі всієї системи.

Типи колекторів та їх характеристики

Колектори для теплої підлоги випускають із різних матеріалів та з різною кількістю виходів:

• Латунні колектори. Мають компактні розміри, високу міцність та корозійну стійкість. Підходять для високотемпературних систем, можуть комплектуватися вбудованими витратомірами та термостатичними вентилями. Приклад – колектори Frankische profi-therm.
• Колектори із нержавіючої сталі. Мають підвищену довговічність і стійкість до агресивних середовищ. Рекомендуються для систем із антифризом або жорсткою водою. Приклад – колектори Kermi x-net.
• Пластикові колектори. Мають малу вагу, не схильні до корозії, прості в монтажі. Але за міцністю та термостійкістю поступаються металевим аналогам. Застосовуються переважно для гребінок Tacker. Приклад – колектори Rehau HKV.
• Колектори з міжосьовою відстанню 50 мм. Найбільш компактні та недорогі, підходять для малих петель обігріву 40-60 м. Приклад – Henco TOP S 50.
• Колектори з міжосьовою відстанню 100 мм. Універсальний варіант для більшості систем, зручні у підключенні та обслуговуванні. Приклад – Oventrop Multidis SF R553.
• Колектори з міжосьовою відстанню 150 мм. Застосовуються в основному в промислових та комерційних будинках з великою довжиною петель. Приклад – Onda TRM2 150.

Запірно-регулююча арматура

На колекторах теплої підлоги встановлюють такі елементи запірно-регулюючої арматури:

• Кульові крани. Служать для повного відкриття або закриття потоку теплоносія через колектор. Монтуються на вході подачі та виході зворотної лінії. Для зручності обслуговування краще вибирати крани із термометрами та зливними кранами.
• Витратоміри (ротаметри). Дозволяють візуально контролювати та регулювати витрату теплоносія через кожну петлю обігріву. Шкала ротаметра градуйована в л/хв, налаштування виконується за допомогою спеціального ключа. Приклад – витратоміри Євроконус 3/4" ВР Giacomini R73.
• Термостатичні вентилі. Автоматично підтримують задану температуру подачі завдяки зміні витрати. Встановлюються на зворотну лінію колектора, керуються термостатичною головкою або сервоприводом сигналу кімнатного термостата.
• Сервоприводи. Призначені для дистанційного відкриття/закриття вентилів за допомогою кімнатних термостатів. Можуть бути нормально закритими (НЗ) або нормально відкритими (АЛЕ), живитися від мережі 220В або батарейок. Приклад – електротермічні сервоприводи Kermi x-net 230B.

При виборі колектора та арматури обов'язково перевіряйте їх сумісність з діаметром та типом труб, робочим тиском та температурою теплоносія, характеристиками насоса та вузлів регулювання. Бажано використовувати обладнання одного виробника або однієї системи – це гарантує надійне з'єднання елементів та коректну роботу всього вузла.

Термостатика та автоматика управління

Для того, щоб водяна тепла підлога забезпечувала комфортну температуру в приміщенні і при цьому витрачала мінімум енергії, необхідна система автоматичного керування. Її головні завдання – підтримувати задану температуру підлоги чи повітря, регулювати роботу насоса та сервоприводів, оптимізувати режими обігріву залежно від часу доби та присутності людей.

Призначення системи керування теплою підлогою

Система управління теплою підлогою складається з кількох основних елементів:

1. Кімнатний термостат. Вимірює фактичну температуру повітря в приміщенні та порівнює її із встановленою. Якщо температура нижче заданої – термостат посилає сигнал на відкриття сервоприводів та увімкнення насоса. Як тільки температура досягає уставки – термостат відключає обігрів.
2. Термостат теплої підлоги. Встановлюється в конструкцію підлоги (у стяжку або під покриття) та вимірює її середню температуру. Цей термостат виконує функцію обмежувача та не дає підлозі нагрітися вище 27-29°С. Це важливо для запобігання пошкодженню підлогових покриттів та забезпечення безпечного обігріву.
3. Сервоприводи на колекторі. Отримують сигнал від термостатів та відкривають/закривають вентилі, регулюючи витрату теплоносія через петлі обігріву. Завдяки цьому температура підлоги змінюється плавно і точно відповідно до заданих параметрів.
4. Блок керування насосом. Вмикає та вимикає циркуляційний насос за командою термостатів або таймером. Також блок керування може регулювати швидкість обертання насоса в залежності від кількості відкритих контурів або перепаду тиску в системі.

Таким чином, система керування дозволяє задавати індивідуальний температурний режим для кожного приміщення, економити енергію за рахунок зниження температури в період відсутності людей, захищати систему від перегріву та замерзання.

Кімнатні термостати

Кімнатні термостати - це пристрої, які контролюють температуру повітря в приміщенні та керують роботою сервоприводів на колекторі теплої підлоги. Вони бувають кількох типів:

1. Дротові. Мають виносний датчик температури, з'єднаний з блоком керування двожильним кабелем. Прості та надійні, але вимагають прокладання проводів від місця встановлення до колектора. Приклад – Kermi x-net RT.
2. Бездротові. Передають сигнал на приймальний пристрій радіоканалом, що спрощує монтаж і дає свободу у виборі місця установки. Можуть працювати від батарейок або від мережі через адаптер. Приклад – Danfoss Link RS.
3. Програмовані. Дозволяють задавати індивідуальний графік температури на кожен день тижня та для різних періодів доби. Наприклад, знижувати температуру вночі або в робочий час, коли нікого немає вдома. Приклад – Uponor Smatrix Wave.
4. Самонавчання. Автоматично запам'ятовують звички мешканців та підлаштовують графік обігріву під їх ритм життя. Деякі моделі також враховують прогноз погоди та інерційність приміщення. Приклад – Tervix EVOLUTION.

Для керування температурою в декількох приміщеннях використовують комплекти, що складаються з кількох термостатів та центрального контролера. Кожен термостат встановлюється у своїй кімнаті та керує відповідними контурами на колекторі. А центральний контролер координує їхню роботу, включає насос та захищає систему від аварійних режимів.

Сервоприводи та виконавчі пристрої

Сервоприводи - це пристрої, які перетворюють електричний сигнал від термостата на механічне переміщення штока вентиля на колекторі. Таким чином вони регулюють витрату теплоносія через контури обігріву та підтримують задану температуру підлоги.

Сервоприводи бувають двох основних типів:

1. Трипозиційні (відкрито/закрито). Мають два фіксовані положення - повністю відкрите або закрите. Отримуючи сигнал термостата, вони за 3-5 хвилин переміщують шток вентиля в потрібне положення. Приклад – сервопривід Valtec 220В.
2. Пропорційні. Мають плавне регулювання положення штока в діапазоні 0-100%. Це дозволяє точно дозувати витрату теплоносія та підтримувати комфортну температуру з мінімальними коливаннями. Приклад - сервопривід Oventrop 24 0-10 Ст.

Для коректної роботи сервоприводів важливо враховувати їхню сумісність з термостатами та колекторами:

• За типом сигналу (230 або 24В, двопозиційний або аналоговий).
• За типом підключення (різьбове М30х1, 5 або накидна гайка).
• За швидкістю та зусиллям закриття вентиля.
• За функцією захисту від заклинювання.

Деякі виробники пропонують готові комплекти термостатів та сервоприводів, повністю сумісні один з одним. Наприклад, бездротовий комплект Tervix Pro Line ZigBee 8S або дротовий комплект Rehau NEA Smart 2.0.

Теплоносій та гідравлічне балансування

Для заповнення та циркуляції в системі водяної теплої підлоги використовують спеціальні теплоносії, які повинні мати певні властивості. Від якості теплоносія залежить довговічність та ефективність роботи всієї системи обігріву.

Вимоги до теплоносія

Теплоносій для водяної теплої підлоги повинен відповідати таким вимогам:

• Мати низьку температуру замерзання (до -30 ° С). Це важливо для запобігання руйнуванню труб та колекторів при аварійному відключенні опалення в зимовий період.
• Володіти високою теплоємністю та теплопровідністю. Це забезпечує ефективну передачу тепла від теплоносія до підлоги та повітря у приміщенні.
• Бути хімічно нейтральним та сумісним з матеріалами елементів системи. Не викликати корозії металів, руйнування пластику, набухання гумових ущільнень.
• Не утворювати накип та відкладення на внутрішніх поверхнях труб та арматури. Це допоможе уникнути зниження пропускної спроможності контурів та погіршення теплообміну.
• Бути безпечним для людей та навколишнього середовища. Не містити токсичних речовин, неприємних запахів, не викликати алергічних реакцій при контакті зі шкірою.

Цим вимогам найбільше відповідають три типи теплоносіїв:

1. Демінералізована (знесолена) вода. Виходить шляхом очищення водопровідної води від солей жорсткості та розчинених газів. Має низьку електропровідність і не утворює накипу. Але при контакті з повітрям може спричинити корозію сталевих елементів системи. Рекомендується для заповнення системи опалення із повністю пластиковими колекторами та арматурою.
2. Суміш води з етиленгліколем (антифриз). Є розчином етиленгліколю (від 30 до 50%) в демінералізованій воді з додаванням пакету присадок. Має хороші антикорозійні та протипінні властивості, низькою температурою замерзання (-25...-30°С). Але має більш високу в'язкість та меншу теплоємність, ніж вода. Використовується в системах із металевими елементами, а також у заміських будинках із сезонним проживанням.
3. Суміш води з пропіленгліколем. За властивостями аналогічний етиленгліколю, але абсолютно безпечний для людей та тварин. Чи не токсичний, не має запаху, дозволений для застосування в харчовій промисловості. Рекомендується для заповнення теплої підлоги в дитячих та медичних закладах, спортивних та SPA-комплексах.

Вибір конкретного теплоносія залежить від конструкції та призначення будівлі, кліматичних умов регіону, вимог до екологічності та безпеки. У будь-якому випадку перед заповненням системи потрібно ще раз перевірити сумісність всіх елементів з вибраним теплоносієм.

Підготовка та заповнення системи

Перед заповненням теплоносієм систему теплої підлоги необхідно ретельно підготувати:

1. Промити. Усі контури обігріву промивають під тиском, щоб видалити з них бруд, залишки флюсу, пісок та інші забруднення. Для цього використовують спеціальні насоси чи компресори. Промивку проводять доти, доки з системи не піде чиста вода без домішок.
2. Опресувати. Після промивання систему заповнюють водою та піднімають тиск до 4-6 бар (залежно від робочого тиску). Витримують під тиском 24 години, контролюючи герметичність всіх сполук. При виявленні протікання їх усувають і повторюють опресування.
3. Провести гідравлічні випробування. Вимірюють фактичну витрату теплоносія через кожен контур і порівнюють із проектним значенням. При необхідності проводять балансування петель на колекторі, досягаючи рівномірного розподілу потоку.
4. Видалити повітря. З системи видаляють розчинені гази та повітряні пробки. Для цього послаблюють різьбові з'єднання, відкривають відвідники повітря і зливні крани на колекторі. Заповнення проводять знизу нагору, щоб витіснити повітря через верхні точки системи. Циркуляцію включають лише після повного видалення повітря.

Для приготування та заповнення системи розчином антифризу використовують спеціальні установки – наприклад, Flamco Flexcon Top 1. Вони автоматично змішують концентрат антифризу з водою у потрібній пропорції, заливають готовий розчин у систему та підтримують у ній постійний тиск.

Якщо теплоносій залитий і система працює, то раз на 2-3 роки потрібно перевіряти його склад і при необхідності додавати інгібітори корозії. Періодично (раз на 5-7 років) теплоносій повністю змінюють на новий.

Гідравлічне балансування

Гідравлічне балансування - це розподіл витрат теплоносія між усіма контурами обігріву відповідно до проектних значень. Вона потрібна для того, щоб зрівняти втрати тиску в різних петлях і досягти рівномірного прогріву підлоги по всій площі.

Необхідність у балансуванні виникає тому, що контури теплої підлоги, як правило, мають різну довжину та конфігурацію. Тому в коротких петлях витрата виявляється вищою, а в довгих - нижче за розрахунковий. Це призводить до появи "гарячих" та "холодних" зон на підлозі.

Балансування виконують за допомогою вентилів або витратомірів, встановлених на колекторі. Процес складається з кількох етапів:

1. Попереднє налаштування. За таблицями чи номограмами визначають орієнтовну кількість обертів відкриття вентилів кожного контуру. За основу беруть найдовшу петлю – її вентиль відкривають повністю.
2. Вимірювання витрати. За допомогою витратомірів (ротаметрів) вимірюють фактичну витрату теплоносія через кожну петлю. Вентилі на зворотній лінії прикривають або відкривають, поки не доб'ються відповідності проектним значенням.
3. Контроль температури. Після установки витрат вимірюють температуру поверхні підлоги в різних зонах за допомогою інфрачервоного термометра. Якщо температура відрізняється більше ніж на 2°C - проводять додаткове тонке регулювання.