Практические советы по настройке систем напольного отопления

Монтаж системы напольного отопления, бесспорно, ответственная операция, однако, то, насколько будет комфортно пользоваться готовой системой отопления, зависит чаще всего от грамотной наладки. Наладка напольной системы отопления не так сложна, как может показаться на первый взгляд.

По большому счёту, наладка системы отопления состоит из трех этапов. Это балансировка петель напольного отопления, настройка насосно-смесительного узла и настройка контроллера при его наличии.

В этой статье будет рассказано о методах, которые используются для балансировки петель напольного отопления. Прежде всего, стоит отметить основные заблуждения, которые имеют место при подобной балансировке.

• Иногда можно услышать то, что правильно сбалансировать систему можно только расчётным способом, т.е., посчитав сопротивление всех петель, вычислив настроечное положение регулирующих клапанов, установить его на коллекторе. Конечно же, проект с грамотным гидравлическим расчётом ускоряет процесс наладки и защищает от ошибок в монтаже. Но, тем не менее, систему напольного отопления можно настроить и без теоретических расчётов, хотя это и займет больше времени.
• Так же заблуждением считается и то, что расходы воды во всех петлях должны быть одинаковы. На самом деле, расход в первую очередь зависит от тепловой мощности, которую передаёт в помещение каждая конкретная петля.
• Нередко можно услышать, что систему напольного отопления вообще не надо балансировать, а расходы воды сами выровняются за счёт работы термостатов, контроллеров и прочих элементов автоматики. Это утверждение так же не верно. Дело в том, что рано или поздно наступит момент, когда все петли теплого пола откроются на максимум, и распределение теплоносителя должно быть таким, чтобы вся вода не уходила в одну петлю, а равномерно распределялась по всему отапливаемому контуру.

Итак, система отопления заполнена и испытана, котел запущен, в руках лежит шестигранный ключ, отдавая приятной тяжестью, переходящей в зуд нетерпения. С чего же начать?

В первую очередь стоит определиться с целями и задачами балансировки.

Задача балансировки заключается не в установке требуемого расхода по каждой петле, а в установке соотношения расходов по петлям или баланса расходов. Окончательно расходы устанавливаются во время настройки насосно-смесительного узла. При этом, изменяя общий расход через коллектор, соотношение расходов через петли сохраняется.

Так же балансировка отличается в зависимости от того, имеет ли коллекторный блок расходомеры. Коллекторные блоки VTc.596 (рис. 1), VTc.589 (рис. 2), VTc.586 (рис. 3) оснащены расходомерами, которые значительно ускоряют балансировку и позволяют её осуществить без включения котла, так как показывают в реальном времени расход воды по каждому направлению.

Распределение расходов необходимо выполнить таким образом, чтобы соотношение расходов по петлям и соотношение требуемых тепловых мощностей совпадали. Для этого желательно знать требуемые тепловые нагрузки на петли. Но даже, если требуемые нагрузки не известны, то можно выставлять расходы пропорционально длинам петель. Как правило, такой подход не даёт большой погрешности, так как петли с большими длинами имеют так же и большие мощности.

Балансировка начинается с того, что выбирается самая длинная петля (или петля с самой большой мощностью, если это известно). Регулирующий клапан на этой петле открывается в максимальное положение, и относительно него будут выставляться расходы всех остальных петель.

Для примера возьмем коллектор с четырьмя петлями. Допустим, что длины петель следующие: 100, 75, 75 и 50 м.

В этом случае настройка начинается с первой петли, имеющей длину 100 м. Она открывается на максимум. Предположим, что при полностью открытом клапане расход на этой петле установился на уровне 4 л/мин.

Расход воды на второй и третей петле должен быть: (75/100) · 4 = 3 л/мин.

Расход воды на четвертой петле должен быть: (50/100) · 4 = 2 л/мин (рис. 4).

Может получиться так, что при настройке третьей петли расход даже при полностью открытом клапане устанавливается на уровне 2,5 л/мин и не доходит до положенного уровня 3 л/мин. Это значит, что петля имеет большее гидравлическое сопротивление, чем вторая петля той же длины (большее количество отводов, калачей, подводящих участков). Балансировку в этом случае можно осуществить только с включенным котлом и хотя бы с минимальным теплосъёмом в помещении. Первая петля – на (100/75) · 2,5 = 3,3 л/мин, вторая петля – на 2,5 л/мин и четвертая петля на – (50/75) · 2,5 = 1,6 л/мин (рис. 5).

После того, как все расходы выставлены, балансировку петель можно считать оконченной и можно приступать к настройке насосно-смесительного узла.

Если настраивать коллекторные блоки без расходомеров, такие как VTc.588 (рис. 6) или VTc.594 (рис. 7), то о расходах в петлях можно судить только по косвенным признакам.

Балансировку в этом случае можно осуществить только с включенным котлом и хотя бы с минимальным теплосъёмом в помещении. Желательно, чтобы на улице была температура ниже +5 ºС. В помещениях не должно быть открытых окон и каких-либо значительных тепловыделений (работающего камина и пр.). Настройка, как и в предыдущем случае, начинается с того, что определяется самая длинная петля.

Затем систему необходимо оставить прогреваться на несколько часов, пока температура в петлях не стабилизируется, после чего необходимо выполнить оценку правильности выполненной настройки.

Правильность настройки определяется одним из следующих способов:
• по температуре воды в обратном трубопроводе;
• по средней температуре пола.

Определение правильности настройки по температуре воды в обратном трубопроводе

Расход теплоносителя, мощность и разность температур между подающим и обратным трубопроводом взаимосвязаны. Если уменьшить расход теплоносителя в петле, то неизбежно вырастет разность температур. Именно по этой зависимости можно определить правильность настройки.

Если все петли будут иметь одинаковую разность температур между подающим и обратным трубопроводом, то это будет означать, что во всех петлях расход воды соответствует текущей мощности. А так как температура в подающем коллекторе для всех петель одинакова, то выравнивать температуры можно только перед обратным коллектором.

Оценку температуры удобнее всего делать при помощи специального термометра, такого как VT.4615 (рис. 8). Такой термометр вставляется между трубой и обратным коллектором через соединение «евроконус» (рис. 9).

Определяется эталонная температура на самой длинной петле, затем все остальные клапаны подстраиваются в зависимости от отклонений от этой температуры. Если температура на петле ниже, чем на эталонной, то это значит, что расход в этой петле тоже низкий, и клапан следует приоткрыть. Если расход, напротив, выше, то клапан следует закрыть. Затем через пол часа данную операцию следует повторить до тех пор, пока температуры воды перед обратным коллектором не будут равны у всех петель.

Определение правильности настройки по средней температуре пола

Предыдущий способ достаточно прост, но не учитывает финишное покрытие пола. Если в помещениях разное покрытие пола, то для того, чтобы температура поверхности пола в этих помещениях ощущалась как одинаковая, необходимо, чтобы расходы по петлям учитывали этот фактор.

Учесть финишное покрытие можно, замеряя температуру поверхности пола в разных помещениях и выравнивая расходы воды по разным направлениям так, чтобы средняя температура поверхности пола в разных помещениях была одинакова. Замерять температуру пола можно разными способами: и контактными термометрами, и пирометрами (рис. 10).

Настройка клапанов происходит так же, как и в предыдущем случае. Клапан, обслуживающий петлю, пол над которой имеет температуру выше, чем в остальных помещениях, прикрывается и наоборот – при низкой температуре пола клапан открывается.

Стоит отметить, что замерять температуру пола нужно, как минимум, в шести точках: над трубами, между ними, в начале петли, в середине и в конце петли, и взять среднее значение.

При достижении температуры поверхности пола во всех помещениях близких значений настройку можно считать оконченной.

Для того чтобы настройку клапанов защитить от несанкционированного вмешательства, на коллекторах VTc.594, VTc.588 имеется механизм фиксации настроенного положения. Для фиксации настройки необходимо закрутить фиксирующий винт до упора (рис. 11, 12). Винт находится внутри шестигранника. Этот винт ограничивает открытие клапана на текущем уровне и не позволяет ему открыться сильнее. Однако, он позволяет полностью закрыть клапан. Таким образом, после настройки можно закрутить все фиксирующие винты до упора, при этом в дальнейшей эксплуатации можно перекрывать отдельные петли этим же клапаном. Далее, для того чтобы вновь настроить эту петлю, следует просто открыть клапан до упора.

Как видно, настройка петель достаточно простая операция, особенно если использовать удобное оборудование для этого. Настройка насосно-смесительного узла (НСУ) у большинства монтажников также не вызывает вопросов. О некоторых особенностях настройки НСУ будет рассказано в отдельной статье.

Технология монтажа водяного теплого пола

В статье рассмотрены практические вопросы монтажа теплых полов и наиболее распространенные гидравлические схемы, от самых простых до более сложных, позволяющие добиться максимального комфорта в помещении. Представленные варианты схем реализованы на базе оборудования торговой марки VALTEC.

Наиболее распространенным способом реализации систем напольного отопления являются монолитные полы, выполненные так называемым «мокрым» методом из цементно-песчаного раствора или бетона. Конструкция такого пола представлена на рис. 1.

Рис. 1. Конструкция теплого пола

Монтаж системы теплых полов начинается с подготовки поверхности. Поверхность должна быть выровнена, неровности по площади не должны превышать ±5 мм. При необходимости поверхность выравнивается дополнительной стяжкой. Нарушение этого требования может привести к «завоздушиванию» труб.

После выравнивания поверхности необходимо вдоль стен или перегородок уложить демпферную ленту толщиной не менее 5 мм для компенсации теплового расширения монолита теплого пола. Лента должна быть уложена вдоль всех стен и перегородок, обрамляющих помещение, стоек, дверных коробок, колонн, отводов и т.п. Лента должна выступать над запланированной высотой конструкции пола минимум на 20 мм. В дальнейшем она будет закрыта плинтусом.

После установки демпферной ленты на перекрытие укладывается полиэтиленовая пленка для защиты от протекания цементного молока из раствора и слой теплоизоляции для предотвращения утечки тепла в нижележащие помещения. В качестве теплоизоляции используются вспененные материалы (полистирол, полиэтилен и т.п.) или фольгированные теплоизоляционные материалы. Важно, чтобы фольгированные теплоизоляционные материалы имели защитную пленку на алюминии. В противном случае, щелочная среда бетонной стяжки разрушает фольгированный слой в течение 3–5 недель. Для придания прочности цементно-песчаной стяжки укладывается арматурная сетка.

Рис. 2. Укладка петель теплого пола «одиночным змеевиком»

Раскладка труб осуществляется с определенным шагом и в нужной конфигурации, заданной проектом. При этом рекомендуется подающий трубопровод укладывать ближе к наружным стенам. Существует несколько способов укладки петель теплого пола.

При укладке «одиночный змеевик» (рис. 2) распределение температуры поверхности пола неравномерное.

При укладке «улиткой» (рис. 3), трубы с противоположными направлениями потоков чередуются, причем наиболее горячий участок трубы соседствует с наиболее холодным. Это приводит к более равномерному распределению температуры по поверхности пола.

Укладка трубы производится по разметке, нанесенной на теплоизоляцию. Трубы крепятся якорными скобами через 0,3–0,5 м, либо удерживаются специальными выступами теплоизоляционных матов. Шаг укладки определяется расчетом и лежит в пределах от 10 до 30 см. Шаг труб не должен превышать 30 см, в противном случае возникнет неравномерный нагрев поверхности пола с появлением теплых и холодных полос. Для удобства расчета расхода трубы в зависимости от шага трубы и площади помещения можно воспользоваться таблицей 1.

Рис. 3. Укладка петель теплого пола «улиткой»

Области вблизи наружных стен здания называют «граничными зонами». Здесь рекомендуется уменьшать шаг укладки трубы, для того, чтобы компенсировать потери тепла через наружные ограждающие конструкции. Длину одного контура (петли) теплого пола не рекомендуется принимать более 100–120 м. Предпочтительно, чтобы потери давления в петле не превышали 20 кПа. После раскладки петель, непосредственно перед заливкой стяжки, производится опрессовка системы давлением, в 1,5 раза превышающем рабочее, но не менее 0.6 МПа (п. 5.25 СП 41-102-98).

При заливке цементно-песчаной стяжки труба должна находиться под давлением воды 0,3 МПа при комнатной температуре. Минимальная высота заливки над поверхностью трубы должна быть не менее 3 см (максимальная рекомендуемая высота, по европейским нормам – 7 см). Цементно-песчаная смесь должна быть не ниже марки 150 на цементе марки не ниже 400 с пластификатором. При заливке стяжки рекомендуется использовать виброрейку для удаления воздушных пузырьков. При длине монолитной плиты более 8 м или площади больше 40 м2 необходимо предусмотреть деформационные швы толщиной не менее 5 мм, для компенсации теплового расширения монолита. При прохождении труб через швы они должны иметь защитную оболочку длиной не менее 1 м.

Таблица 1. Расход трубы теплого пола
в зависимости от площади помещения

Пуск системы теплого пола осуществляется только после полного высыхания стяжки (примерно четыре дня на 1 см толщины стяжки). Температура воды при пуске системы должна быть комнатной. После пуска системы следует ежедневно увеличивать температуру подаваемой воды на 5 °С до расчетной рабочей температуры.

Среднюю температуру поверхности пола, согласно п. 6.4.8 СП 60.13330.2012, рекомендуется принимать не выше:
• 26 °С для помещений с постоянным пребыванием людей;
• 31 °С для помещений с временным пребыванием людей и обходных дорожек плавательных бассейнов.

Температура пола по оси нагревательного элемента должна быть не более 35 °С.

Согласно СП 41-102-98 перепад температуры на отдельных участках пола не должен превышать 10 °С (оптимально 5 °С).

Далее будут приведены основные схемы для монтажа теплого пола. Схема № 1 решена с использованием терморегулирующего монтажного комплекта VT.ICBOX, и позволяет автоматически поддерживать требуемую температуру в помещении.

Схема № 1 на базе терморегулирующего монтажного комплекта VT.ICBOX

Таблица 2. Спецификация материалов «теплого пола» для схемы № 1 (площадь пола 15 м 2 )

Такая схема используется при теплоносителе в подающем трубопроводе с температурой до 60 °С. При более высоких температурах теплоносителя необходимо применять специальные технические решения (частичное использование «теплой стены»; применение поризованных стяжек, теплоизоляция труб). К преимуществам данной схемы относится ее простота и экономичность. Её рекомендуется использовать при укладке теплого пола в небольших помещениях, учитывая, что один монтажный узел VT.ICBOX может обслужить только одну петлю теплого пола протяженностью не более 100 м. Коллектор и насосно-смесительный узел для такой схемы не требуются.

Регулирование температуры теплоносителя в контуре теплого пола осуществляется встроенным терморегулятором, входящим в состав узла VT.ICBOX. При повышении температуры теплоносителя выше установленного значения, терморегулятор уменьшает расход, тем самым снижая температуру пола. Для устройства теплого пола выпускаются монтажные комплекты VT.ICBOX1.0 и VT.ICBOX 2.0. Автоматическое поддержание температуры в помещении в узле VT.ICBOX 1.0 осуществляется при помощи сервопривода или термостатической головки с выносным термочувствительным элементом, а в узле VT.ICBOX 2.0 – только при помощи термоголовки.

Недостатком систем с узлами VT.ICBOX, при подключении их к высокотемпературной системе отопления, является неравномерность распределения температуры теплоносителя по длине трубы, что приводит к существенным перепадам температуры пола над соседними трубами. Поэтому, при использовании теплого пола на базе комплектов VT.ICBOX, рекомендуется:
• в качестве финишного покрытие пола использовать материалы, стойкие к высоким температурам, например керамическую плитку;
• использовать толщину стяжки не менее 50 мм над трубой, что исключит скачкообразное колебание температур на поверхности пола. Чем больше толщина стяжки, тем меньше перепад температур пола между соседними трубами;
• укладывать трубы «улиткой». В этом случае «горячие» трубы равномерно чередуются с «холодными», что позволит избежать наличия перегретых участков пола.

Схема № 2 на базе трехходового смесительного клапана VT.MR01, с насосом в контуре теплого пола

Таблица. 3. Спецификация материалов «теплого пола» для схемы № 2 (на 100 м 2 пола)

В схеме № 2 приготовление теплоносителя с пониженными температурными параметрами осуществляется при помощи трехходового смесительного клапана VT.MR01 (поз. 2), управляемого посредством термоголовки с выносным датчиком (поз. 3) или сервоприводом, работающим под управлением контроллера. Циркуляцию теплоносителя в контуре теплого пола обеспечивает циркуляционный насос (поз. 4). При снижении температуры теплоносителя в контуре теплого пола ниже установленного значения, клапан пропускает в контур теплого пола требуемую порцию высокотемпературного теплоносителя.

Балансировка петель между собой осуществляется регулировочными вентилями, входящими в состав обратного коллектора (поз. 8). Схема является достаточно простой и работоспособной. Регулирование теплоотдачи теплого пола осуществляется настройкой термоголовки или сервоприводом. Автоматическое поддержание температуры в каждом отдельном помещении отсутствует.

Теперь рассмотрим, как изменится стоимость материалов, если требуется автоматически поддерживать температуру воздуха в каждом помещении (схема № 3).

Схема № 3 на базе трехходового смесительного клапана VT.MR01, с насосом в контуре теплого пола, с автоматическим регулированием температуры воздуха в помещениях

Таблица 4. Спецификация материалов «теплого пола» для схемы № 3 (на 100 м 2 пола)

В состав коллекторного блока VTс.586.EMNX (поз. 7) входят подающий и обратный коллекторы, автоматические воздухоотводчики и дренажные клапаны. Подающий коллектор укомплектован ручными регулировочными клапанами с расходомерами, которые облегчают процесс балансировки петель между собой. Настройка расходомеров осуществляется по проектным данным. Обратный коллектор укомплектован термостатическими клапанами, на которые установлены сервоприводы (поз. 8). Сервопривод каждой петли управляется своим комнатным термостатом (поз. 9). Термостат устанавливается в каждом отдельном помещении с теплым полом.

Для возможности автоматического регулирования температуры в помещениях могут использоваться коллекторные блоки VTс.589.EMNX, VTс.596.EMNX, а также блоки без расходомеров – VTс.588.EMNX, VTс.594.EMNX.

Схема № 4 на базе насосно-смесительного узла VT.DUAL, с автоматическим регулированием температуры воздуха в помещениях

Таблица 5. Спецификация материалов «теплого пола» для схемы № 4 (на 100 м 2 пола)

Принцип работы смесительного узла VT.DUAL (схема № 4) следующий: циркуляционный насос (поз. 3) обеспечивает циркуляцию теплоносителя через петли теплого пола. При остывании теплоносителя ниже настроечной температуры, открывается термостатический клапан в составе узла и обеспечивается подпитка вторичного контура теплоносителем из первичного контура с подмесом теплоносителя из подающего коллектора вторичного контура.

В случае превышения заданной температуры вторичного контура, срабатывает предохранительный термостат, останавливая насос. При этом циркуляция теплоносителя во вторичном контуре прекращается, а в первичном она происходит через перепускной байпас. Тем самым узел обеспечивает постоянство расхода в первичном контуре. В случае, когда петли теплого перекрываются, циркуляция теплоносителя вторичного контура происходит через перепускной байпас.

Схема № 5 на базе насосно-смесительного узла VT.COMBI.S, с погодозависимым контроллером и автоматическим регулированием температуры в помещениях

Таблица 6. Спецификация материалов «теплого пола» для схемы № 4 (на 100 м 2 пола)

Узлы VT.COMBI.S (схема № 5) адаптированы для работы с контроллером VT.К200.М, позволяющим производить автоматическое погодозависимое управление температурой теплоносителя вторичного контура по заданному пользователем графику.

Контроллер VT.K200.M осуществляет следующие функции:
• измерение и индикация температуры наружного воздуха;
• измерение и индикация температуры теплоносителя;
• поддержание комфортной температуры в помещениях с любой конструкцией теплого пола и при любых климатических условиях;
• обмен данными, программирование прибора по сети через интерфейс RS-485 (интеграция в системы «умный дом»);
• аварийное отключение циркуляционного насоса при достижении теплоносителем предельно допустимой температуры (60 °С).

Схемы № 3, 4, 5 могут также комплектоваться термостатами с датчиком температуры пола VT.AC709. В этом случае регулирование будет осуществляться по температуре воздуха в помещении, а датчик температуры пола будет играть предохранительную роль. Он отключит подачу в петли теплоносителя при превышении заданной предельной температуры пола. Это важно при покрытии пола из паркета или ламината. Термостат VT.AC709 можно перенастроить на режим, когда рабочим станет датчик температуры пола, то есть регулирование подачи теплоносителя в петли будет осуществляться именно по нему, а датчик температуры воздуха в помещении станет предохранительным. При достижении температуры воздуха в помещении заданного критического значения сервопривод перекроет подачу теплоносителя в петли, независимо от показаний датчика температуры пола.

Все рассмотренные схемы могут комбинироваться друг с другом и дополняться различным оборудованием.