Подключение теплого пола к системе отопления — варианты, схемы, узлы системы

Применение водяных подогреваемых полов — один из наиболее популярных методов отопления индивидуальных домов. При их монтаже основная задача — произвести правильное подключение теплого пола к системе отопления.

Чтобы не совершить ошибок при прокладке системы напольного обогрева, специалисту необходимо знать принцип ее функционирования, конструкцию и назначение основных узлов. Также важно правильно подобрать нужные комплектующие для теплых полов с учетом конкретных условий функционирования, особенностей помещений, режимов работы.

Рис. 1 Подключение теплого пола к системе отопления и примеры прокладки петель из разных материалов

Что такое теплый пол

В основу функционирования теплых полов положен принцип нагрева массивной цементно-песчаной плиты водой, проходящей по встроенному в нее трубопроводу.

Стандартная схема монтажа данного типа обогрева: укладка на бетонное перекрытие теплоизолирующей подложки, прокладка трубопроводной магистрали и заливка ее стяжкой.

В качестве теплоизолятора обычно используют пенополистирольные плиты толщиной 40 — 60 мм или их более практичные и современные аналоги — панели с бобышками. Иногда, для снижения тепловых потерь из-за инфракрасного излучения, под плиту помещают подложку из вспененного полиэтилена с фольгированным слоем.

Для облегчения монтажа трубопровода и повышения прочности конструкции поверх теплоизолирующих плит укладывают металлическую стальную сетку. При монтаже контура на ровных пенополистирольных панелях к ее прутьям привязывают гибкий полимерный трубопровод.

Для полов чаще берут трубы из сшитого, термостойкого полиэтилена, металлопластика. Собственники с высокими доходами нередко используют медный трубопровод, обладающий наилучшей теплопроводностью и соответственно более эффективно отдающий тепло, чем полимеры.

Иногда в контуре применяют гофрированные трубы из нержавейки, однако их ребристая внутренняя поверхность обладает довольно высоким гидравлическим сопротивлением, что приводит к неоправданным потерям в производительности.

После спиральной укладки контура (она обеспечивает равномерную теплоотдачу по всей площади), трубопровод закрывают стяжкой толщиной не менее 50 мм.

В настоящее время у собственников высокой популярностью пользуется немецкая технология полусухой заливки. Она позволяет получить плиту с идеально ровной поверхностью, минимальной усадкой, относительно быстрым временем высыхания и набора технологической прочности.

После укладки и заливки трубопровода торцы труб подключают к системе отопления различными способами. Так как в индивидуальных домах обычно присутствует несколько контуров нагреваемых полов, чаще используют их коллекторную разводку.

Рис. 2 Схема укладки нагреваемого пола

Эксплуатационные и физические характеристики теплых полов

При организации напольного отопления к нему предъявляют следующие требования:

Температура поверхности пола должна находиться в диапазоне от 26 до 31 °С.

Температура теплоносителя должна располагаться в границах от 35 до 50 °С., его максимальное значение — 55 °С.

Максимальная разница между температурами подачи и обратки — 10 °С, оптимальным считается показатель в 5 °С.

Максимальная скорость движения теплоносителя — 0,6 м/с. Стоит отметить, что чем выше скорость рабочего тела, тем равномернее прогревается пол.

При укладке трубопровода обычно используют спиральную схему улитка, обеспечивающую более равномерный прогрев площади в сравнении с змейкой. При этом расстояние между витками может располагаться в диапазоне от 100 до 300 мм.

Обычно для теплых полов применяют трубы из сшитого, термостойкого полиэтилена, металлопласта или меди. Наиболее часто используемый при прокладке диаметр труб — 16 мм.

Рис. 3 Автоматический воздухоотводчик и принцип его работы

Приборы в системах теплых полов и принцип их работы

Для организации отопления помещений при помощи теплых полов, помимо трубопровода, используют ряд приборов различного функционального назначения, основные из них:

Воздухоотводчики. Типовой автоматический воздухоотводчик имеет корпус в виде бочонка, внутри которого расположен поплавок и снаружи имеется выпускное отверстие.

Поплавок плавает в воде, поступающей в бочонок, и связан через коромысло с запорным клапаном или игольчатым золотником, перекрывающим выходное отверстие. Как только в бачке накапливается воздух из системы, он выдавливает воду и поплавок опускается вниз. Коромысло оттягивает запорный клапан и через ниппель происходит стравливание воздуха. После этого вода снова поднимается вверх и через коромысло и запорный механизм происходит закрывание выпускного отверстия.

Воздухоотводчики выпускают и с ручным управлением, когда стравливание воздуха происходит за счет откручивания вручную пробки на спускном ниппеле.

Рис. 4 Термостатический клапан — конструкция

Термостатический клапан. Устройства бывают двух и трехвходовыми, в последнем варианте прибор реагирует на смешанную с разными температурами жидкость, поступающую на каждый из входов. Конструкция термостатического клапана довольно сложна отличается у разных производителей. Его исполнительным элементом является деталь в виде небольшого бочонка, внутри которого помещено парафинообразное или иное фирменное вещество, изменяющее свой объем в зависимости от приложенной температуры.

В состав терморегулирующего узла входит шток с клапаном, выдвигающимся при расширении парафинового наполнителя. В итоге клапанный затвор перекрывает проходной канал, уменьшая его сечение и ограничивая таким образом поток теплового носителя. Как результат — снижение температуры нагрева подключенного к терморегулятору теплообменного прибора. Термостатические клапаны работают по температуре теплоносителя, имеют регулировочный механизм.

На радиаторы чаще устанавливают терморегуляторы аналогичного принципа действия, реагирующие на температуру воздуха в помещении. При превышения температурных параметров, заданных регулировочной головкой, клапан начинает перекрывать проходной канал и снижает таким образом объем отопительной жидкости, поступающей в батареи.

Выше был рассмотрен принцип работы автоматических термостатических клапанов. Существуют и ручные устройства механической регулировки температуры, в которых сечение проходного канала подающего теплоноситель на радиатор трубопровода изменяется поворотом головки с температурной шкалой (аналог вентильного крана).

Рис. 5 Конструктивное устройство циркуляционного насоса

Циркуляционные насосы. Данные приборы предназначены для прокачивания теплоносителя по контуру теплых полов, основные разновидности — с сухим и мокрым ротором.

В бытовых системах обычно используют модели циркуляционных насосов с мокрым ротором, имеющие небольшие габаритные размеры и низкий уровень шума при работе. Циркуляционные электронасосы — приборы центробежного принципа действия, в которых водный поток поступает на центральную ось рабочего колеса и выталкивается его лопастями через боковой отвод.

Читайте также:  Почему в трубах отопления журчит вода и как избавиться от этого звука

Все циркуляционники имеют наружный переключатель скоростей на три положения, позволяющий управлять скоростью движения теплового носителя по контуру.

Средние показатели циркуляционных насосов: напор не более 10 м при объеме прокачки 5 метров кубических в час.

Коллектор (смесительный узел). Основное назначение коллектора — подключение к системе нескольких петель теплых полов. При этом в каждой из них можно установить отдельно от других свои температурные параметры.

Типовой коллектор состоит из двух трубчатых деталей с рядом отводов (гребенок). К одной из них подключают ветви подачи (часто имеют красную цветовую маркировку), а к другой обратки (не имеют окраски или иногда отмечаются синим цветом). В подающей ветви над каждой из гребенок устанавливают расходомер с внутренней шкалой, позволяющий вручную задавать объем жидкости, проходящий по контуру.

Рис. 6 Подключение петли через коллекторные гребенки с сервоприводами и радиоуправлением

Над каждой из гребенок ветви обратки помещают клапан с возможностью ручной или автоматической регулировки. Если его заменить аналогичным узлом с сервоприводом, то можно автоматически (дистанционно) задавать температуру нагрева каждого из контуров при помощи выносного пульта управления (рис. 6).

Обязательным элементом любой гребенки является воздухоотводчик, для проталкивания жидкости по контуру в узел устанавливают циркуляционный насос. Многие коллекторные распределители имеют температурные датчики в линии подачи и обратки, встроенный манометр.

Так как коллекторные распределители рассчитаны на работу с высокотемпературным теплоносителем от котла, в них обязательно присутствует узел подмеса жидкости от обратки. Для этого в коллектор устанавливают перемычку (байпас) или трехходовой термостатический клапан, в котором смешиваются прямой и обратный потоки.

Также в большинство коллекторов устанавливают терморегулятор на входе вместе с подсоединяемым датчиком, которым можно задавать объем входного потока. Прибор защищает коллекторный узел и электронасос от перегрева при повышении температуры рабочего тела в случае возникновения аварийных ситуаций. Также терморегулятор позволяет добиться в смесительном узле нужных температурных параметров отопительной жидкости, поступающей в петли полов (важно при ее слишком высоких температурах от 80 °С).

Гребенки коллекторов рассчитаны на подключение к ним гибких эластичных трубопроводов из сшитого и термостойкого полиэтилена, металлопластика. Для этого их отводы конструктивно выполнены под компрессионные соединения Евроконус, реализуемые при помощи накидной гайки. При таком методе монтажа труба одевается на штуцер и прижимается к его поверхности резьбовой гайкой через зажимное кольцо с прорезью.

Рис. 7 Конструкция коллекторного распределителя с насосно-смесительным узлом и байпасом

Как подключить теплый пол к системе отопления — варианты

Существует несколько способов подключения теплых полов к отопительным системам, выбор варианта зависит от ряда факторов. Обычно учитывают количество контуров, площадь напольного обогрева в помещениях, требования к комфортности. Также нельзя сбрасывать со счетов и тот фактор, что практически все теплые полы работают в системе одновременно с радиаторными теплообменниками.

Параллельно радиаторам

Это самый простой и практически никем неиспользуемый метод в силу того, что радиаторное и половое отопление работают с разными температурными параметрами теплового носителя. Еще один существенный недостаток такой схемы — невозможность выставления температуры нагрева пола, зависящей только от скорости потока и физических параметров петли — ее длины, диаметра, гидравлического сопротивления внутренних стенок.

Для подсоединения контура может использоваться как двухтрубная, так и однотрубная система.

Рис. 8 Параллельное подсоединение петли к радиатору

К котлу через двухвходовой термостатический клапан

В данной схеме теплый пол подключают между трубопроводом обратки и подачи через двухвходовой термостатический клапан. Сам прибор настраивают на нужную температуру и устанавливают в линию обратки.

Система работает следующим образом. В контур теплого пола от котла поступает вода высокой температуры, примерно 60 — 70 °С. Проходя по трубопроводу она постепенно остывает и на выходе петли ее температура опускается до определенного порога, к примеру, до 30 °С. Если термостатический клапан настроен на аналогичную температуру в 30 °С и теплоноситель в контуре охладился до этого порога, запорный механизм прибора открывается и жидкость начинает циркулировать по ветви. В трубопровод попадает новая порция горячей воды и пол снова подогревается.

К недостаткам подобной системы относят довольно резкие перепады температур пола после закрытия и открытия термостатического клапана. К тому же на входе в контур температура воды слишком высокая, а на выходе слишком низкая.

Вариант неплохо работает при небольших площадях обогреваемых помещений и в толстых стяжках, где температура от рядом проложенных трубопроводов с горячей водой примерно в 60 – 70 °С и холодной в 30 — 40 °С распределяется по площади более равномерно.

Рис. 9 Подключение теплого пола к системе отопления через двухвходовой клапан к котлу — схема

После радиатора через двухходовой термостатический клапан

В данной схеме подключение водяного теплого пола к системе отопления производят последовательно в линию обратки после радиатора. Саму термостатического головку устанавливают за батареей или перед котлом за контуром. Разница состоит лишь в настройке термоголовки. Если она размещена за радиатором, то температуру на ней устанавливают в 35 — 45 °С, а если после трубопровода пола, то температуру срабатывания выставляют в 30 — 40 °С.

Так как в контур после радиаторного теплообменника поступает более холодный теплоноситель, температурная разница между проложенными ветвями значительно меньше, что соответствует более равномерному прогреву. По такой схеме можно обогревать помещения большей площади.

Существует возможность подключения контура по данной схеме после полотенцесушителя.

Стоит отметить, что такая прокладка петель связана с радиаторами и может привести к их недостаточному нагреву. Также имеются существенные ограничения по регулировке температурного диапазона из-за невозможности управлять скоростью перемещения рабочего тела (отсутствует циркуляционный насос).

Рис. 10 Схема подключения петли от радиатора

При помощи терморегулирующего монтажного комплекта

В торговой сети реализуют специальные узлы для подключения теплых полов, носящие название термомонтажные комплекты. Приборы состоят из терморегулятора (регулирует поток теплоносителя в зависимости от температуры воздуха в помещении), термостатического клапана (реагирует на температуру теплоносителя) или балансировочного клапана, ручного воздухоотводчика.

Читайте также:  Расширительные бачки для системы отопления закрытого типа — виды, выбор, монтаж

Конструктивно модели всех приборов отличаются местом расположения терморегулятора.

Термомонтажный комплект рассчитан на подключение одной петли теплого пола для помещений ограниченной площади в 15 — 20 метров квадратных. Так как во время работы такой системы возможны перепады температур нагрева полов, их практичней использовать помещениях с временным нахождением проживающих — коридорах, ванных комнатах, прихожих. Не рекомендуется размещать узлы в спальнях.

Прибор встраивается в стену и подключается к линии обратки теплого пола. Сама петля подсоединяется к существующей системе отопления: параллельно радиаторам, стояку или коллекторам.

Система функционирует следующим образом. Горячий теплоноситель попадает в петлю и проходя через нее охлаждается. Как только температура отопительной жидкости достигает значений, установленных на терморегуляторе, термостатический клапан открывается, и вода из контура вытекает в обратку. Петля снова заполняется горячей водой, которая удерживается в ней до тех пор, пока ее температура не достигнет порога срабатывания термоклапана.

Преимущество данного узла — простая и бюджетная схема подключения водяного теплого пола без дорогих коллекторных разводок.

Рис. 11 Вид и варианты подключения термомонтажного комплекта VT.ICBOX

Через распределительный коллектор от котла

В данной схеме отопительная жидкость поступает на гребенки коллектора теплого пола и распределяется по контурам, а после охлаждения по обратке возвращается обратно в котел. При этом котел должен быть настроен на входную температуру теплового носителя для теплого пола в 35 — 50 °С.

Понятно, что эта схема является нерабочей, если помимо обогрева полами в доме имеется высокотемпературное радиаторное отопление. В этом случае, чтобы снизить температуру отопительной жидкости для напольного обогрева, придется дополнительно использовать буферную накопительную емкость.

Также для низких температур теплового носителя наиболее производительными является конденсаторные котлы, газовое нагревательное оборудование будет функционировать со слишком низким КПД.

Еще один существенный недостаток данной схемы — отсутствие помимо управления на котле дополнительных регулировок температуры теплоносителя.

Рис. 12 Схема коллекторной разводки с термостатическим клапаном с тремя входами и принцип ее работы

От трехходового клапана

Система с трехходовым термостатическим клапаном отлично функционирует при комплексном обогреве помещений радиаторами и теплыми полами. Прибор позволяет снижать температуру поступающей в полы отопительной жидкости за счет перемешивания потоков подачи и обратки.

При функционировании системы на батареи поступает теплоноситель температуры 70 — 80° С, а на теплые через термостатический клапан перемешанная отопительная жидкость.

Если термоклапан используют в коллекторном узле, его устанавливают на подаче, после него монтируют циркуляционный электронасос, проталкивающий жидкость по контуру.

На один из входов термостата подают теплоноситель от котла (температура 70 — 80 °С), а на второй — от обратки теплого пола с температурой 25 — 35 °С. После перемешивания в контур направляется жидкость средних температурных параметров в 35 — 45 °С.

К недостаткам схемы относят отсутствие возможности регулировки объема жидкости, поступающей из обратки в смесительный узел термостатического клапана. В результате осложняется настройка рабочего режима системы теплых полов, возможны температурные колебания жидкости на входе контуров.

Преимуществами системы является простота монтажа, низкая стоимость оборудования при эффективной работе нескольких контуров теплых полов в коллекторе. Ее работа рациональна при отоплении нескольких помещений небольших площадей, невысоких требованиях заказчика по комфорту.

Рис. 13 Применение для подсоединения петли трехвходового термостатического клапана VTA — схемы

Схема подключения теплого пола через насосно-смесительный узел

Особенность данной схемы — подмес в высокотемпературную отопительную жидкость, поступающую с котла, холодного потока от обратки через балансировочный клапан или байпас (рис. 7).

Отличие от предыдущей сборки — возможность регулировки потока теплоносителя от обратки самим клапаном балансировки. В итоге удается достичь точных температурных параметров отопительной жидкости на входе петли нагреваемого пола.

Схема эффективно работает при обогреве любых площадей, обеспечивает высокий уровень комфорта.

Подключение теплого пола к системе отопления своими руками

Иногда возникают ситуации, когда у потребителя с полностью смонтированной отопительной системой в доме возникает потребность проложить теплый пол в каком-либо из помещений. При этом на коллекторной гребенке, если она была установлена заранее, отсутствуют свободные выводы, или контур от нее придется тянуть слишком далеко. Также следует учитывать, что дополнительно приобретать и устанавливать коллекторный распределительный узел с электронасосом слишком накладно и нерационально.

Поэтому оптимальный выход из положения — приобрести и смонтировать термомонтажный комплект вместе с петлей теплого пола в нужном помещении. Его можно подключать к радиаторам, стоякам подачи и обратки, коллекторным распределителям.

Рис. 14 Этапы монтажа термомонтажного узла

Врезка в стену и подключение прибора к петле состоят из следующих операций:

Укладывают ветку теплого пола под стяжку, концы труб заводят на стену в штробу.

Выбивают в настенной штукатурке площадку, устанавливают в нее коробку термомонтажного узла. Фиксируют ее гипсовым, клеевым или штукатурным раствором.

На два резьбовых патрубка прибора диаметром 3/4 дюйма одевают концы труб теплого пола и зажимают их накидными гайками, реализующих компрессионное соединение типа Евроконус.

Прикручивают узел винтами к коробке, устанавливают на него термоголовку для регулировки температуры теплоносителя в контуре по параметрам воздуха.

Заполняют петлю отопительной жидкостью и стравливают из нее воздух при помощи внутреннего ручного воздухоотводчика.

По окончании развоздушивания перекрывают воздухоотводной канал и закрывают прибор декоративной крышкой.

Рис. 15 Сравнение эффективности некоторых методов подключения непосредственно от котлов и с помощью различных приборов (+ — положительные параметры, — отрицательные, ± — средние)

Обычно в индивидуальных домах при большом количестве контуров теплых полов используют для их подключения коллекторный распределитель с гребенками, запитанный от прямой линии котла и подключенный к его обратке. Если необходимо в уже смонтированную отопительную систему добавить еще одну петлю теплого пола, лучший вариант — приобрести специально предназначенный для этих целей терморегулируемый монтажный комплект.