Водяной теплый пол − это сложная теплотехническая система. От правильного выбора ее схемы во многом зависит экономичность, управляемость и надежность отопления. Перед тем, как мы подробно рассмотрим монтажные схемы в частном доме, приведем ограничения, за которые очень нежелательно выходить.

1. Температура теплоносителя в трубах теплого пола должна находиться в диапазоне 40-50⁰С. В противном случае будет очень некомфортно, а то и невозможно ступать по нему. Да и никакие напольные покрытия такой тепловой нагрузки не выдержат. Отсюда следует, что напрямую подключать эту систему к высокотемпературному котлу нельзя. Необходимо устройство для понижения температуры воды.
2. Скорость циркуляции теплоносителя должна быть в диапазоне 0, 2 – 1,5 м/с. При меньших показателях вода будет остывать и разница температур будет больше 10 ⁰С. При больших показателях из под пола будет доноситься неприятный шум.
3. Разница температур на входе и выходе в теплый пол не должна превышать 10⁰С. В противном случае очень сложно соблюсти ограничение по скорости циркуляции теплоносителя, не увеличивая резко тепловую мощность котла. Самое важное – тактильно будет ощущаться разница температур на отдельных участках пола, что вызовет дискомфорт.
4. Схема подключения теплого пола к системе отопления не должна сказываться на работоспособности иных систем. Например, радиаторного обогрева и ГВС.

Схемы подключения

Рассмотрим существующие варианты, рассказывая о необходимом для этого оборудовании, об их преимуществах и недостатках.

Прямая схема подключения теплых полов от котла

Это наиболее простой в монтаже и используемом оборудовании вариант, но он имеет и наиболее существенные ограничения:

1. Можно использовать только низкотемпературные котлы (помним про ограничение в 40-50⁰С) с возможностью регулирования температуры воды. Следовательно, в этом случае невозможно применять радиаторное отопление. То есть водяной пол – это единственный способ обогрева помещений. Поэтому там, где по теплотехническим расчетам требуется мощность обогрева свыше 100 Вт/м² она неприменима.
2. Схема довольно капризна, то есть сложна в регулировании. Ее работоспособность зависит от многих нюансов и требует опыта в таком монтаже.

Прямое подключение от котла может быть реализовано в двух вариантах. С использованием трех- или двухходового клапана;

Трехходовой клапан

Трехходовой означает, что такое устройство имеет три входа/выхода. Это позволяет ему осуществлять постоянный подмес остывшего теплоносителя (воды) из обратного контура в подающий (горячий) контур. Этим обеспечивается снижение температуры воды, идущей от котла до нужных значений. То есть в данном случае трехходовой клапан выступает как  термостат.

                                                   Схема подключения трехходового клапана

Данный вариант имеет недостатки:

• плохо работает при длине труб свыше 35-40 метров из-за высокого гидравлического сопротивления клапана;
• невозможно раздельно регулировать по каждому контуру температуру.

Но эти проблемы решаемы. Первая − решается путем установки дополнительного циркуляционного насоса. Вторая – монтажом термодатчиков и клапанов с приводами на каждый контур. Но все это значительно усложняет изначально простую схему.

Двухходовой клапан

В этом случае подача горячей воды в подающий контур будет производиться периодически. Для этого в конструкцию клапана входит термодатчик. То есть работа клапана заключается в периодической смене двух режимов работы − отсечка горячей воды от теплого пола или пропуск ее в него. Подмес же остывшей воды в горячий контур будет происходить постоянно.

                                                                                                     Схема подключения двухходового клапана

Но главный недостаток этой схемы – невозможность подключения системы радиаторного обогрева остается.

Схема теплого водяного пола в частном доме с использованием насосно-смесительного узла

Этот минус устраняется при варианте, где используется насосно-смесительный узел и появляется возможность использовать водяной пол как дополнительное отопление.

Для этого в систему отопления монтируется коллекторный узел с насосно-смесительным узлом (НСУ). Его можно купить в сборе (цена 15 -30 тыс. рублей). При наличии опыта такое устройство можно собрать самому.

Использование НСУ позволяет использовать высокотемпературный котел (может нагревать теплоноситель до 80-90⁰С). Задача НСУ – автоматическая балансировка при помощи запорно-регулирующей арматуры и циркуляционного насоса, входящих в его состав, дозированного подмеса теплоносителя из обратной линии.

Другими словами, наличие НСУ позволяет выставить температуру воды в подающем и обратном контуре и автоматически поддерживать эту разницу. Существует несколько схем таких узлов. Приведем наиболее распространенную.

Комплектация насосно-смесительного узла

1. Клапан-термостат с выносным погружным датчиком – на нем выставляется температура первичного контура (температура воды Т11, поступающей в теплый пол).
2.  Балансирный клапан вторичного контура – отвечает за объем воды из вторичного контура, подмешивающейся к воде первичного контура.
3. Циркуляционный насос.
4. Термометр.
5. Байпасный клапан – для безаварийной работы всей системы в случае недостаточной циркуляции или ее отсутствия в теплом поле.
6. Балансирный клапан вторичного контура – отвечает за объемы воды, поступающие к котлу из вторичного контура.
7. Воздухоотводчики поплавкового типа.
8. Дренажные клапаны.
9. Обратные клапаны.

Работа НСУ происходит следующим образом. Допустим, клапан термостат 1 настроен на температуру 40⁰С. При этом клапана 2 и 6 отрегулированы таким образом, что температура воды в обратном контуре составляет 30⁰С. В случае, если из-за повышенной теплоотдачи теплого пола (понизилась температура в помещении), в обратном контуре температура воды будет ниже 30⁰С. Соответственно, после подмеса ее в первичном контуре температура потока после насоса будет ниже 40⁰С. Это уловит выносной датчик клапана 1 и тот дополнительно откроется, пропуская больший объем горячей воды от котла. В результате начнем расти температура воды после насоса и воды в обратном контуре. Если температура на входе в теплый пол превысит 40⁰С, это опять уловит датчик и клапан 1 уменьшит объем поступающей к насосу горячей воды.

В этой схеме отбор теплоносителя из первичного контура систему отопления с радиаторами производится перед клапаном 1. В месте разветвления ставится или трехходовой клапан, или комбинация из двух обычных вентилей.

Обращаем внимание, что на схеме не показан коллектор (так называемая «гребенка») с помощью которой происходит регулировка объема и скорости потоков теплоносителя, поступающих в разные контуры теплого пола (для каждой комнаты свой контур, а для больших помещений может быть несколько контуров). Коллектор устанавливается после циркуляционного насоса на продолжении трубы Т12. В доме он монтируется у какой-нибудь стены с таким расчетом, чтобы расстояние до каждого контура было примерно одинаковым.

Насосно-смесительный узел подбирается исходя из необходимой производительности и давления циркуляционного насоса. Производительность подбирается из следующего соображения. Насос должен в течение 60 минут перегнать объем теплоносителя, в три раза превышающий объем отопительной системы «Теплый пол». Плюс запас 10-20%. Если у вас длина труб теплого пола составляет 500 м (примерный показатель для отопления частного дома площадью 100 м² из расчета 5 погонных метров труб на 1 м²), а их внутренний диаметр 20 мм. То объем теплоносителя составит 160 литров. Значит, производительность насоса должна быть 3 х 1, 2 х 220 = 0,57 м³/ч.

Другой вариант расчета производительности – по формуле Q = 0,86*P/(Tпр — Tобр), где

Q – производительность насоса в м³/ч

P — мощность отопительного контура в кВт,

Tпр — температура в подающей линии.

Tобр — температура воды в обратной линии.

Например, при Р = 10 кВт (100 м² отапливаемой площади при теплоотдаче 0,1 кВт /м²), Tпр = 40 ⁰С, Tобр = 30 ⁰С, получим Q = 10х0,86/(40-30) = 0,86 м³/ч.

При расчете гидравлических сопротивлений необходимо учитывать длину и схему укладки труб (это определяет количество и характеристики углов), потери на клапанах и другой арматуре, скорость потока. Все эти величины можно найти в Интернете.

Например, гидравлическое сопротивление 1 погонного метра для труб:

• 16 х 2мм –160 Па;
• 20 х 2мм ― 50 Па.

Сопротивление поворота на 90⁰ для труб:

• 16 х 2мм –35 Па;
• 20 х 2мм ― 20 Па.

Для помещений до 100 м² гидравлические потери в среднем составляют 1-1,5 атм. В интернете существуют калькулятор расчета водяного теплого пола, учитывающий множество параметров, даже материалы и толщины стяжки. Подставив в таком калькуляторе необходимые данные можно рассчитать необходимую производительность и напор циркуляционного насоса.

В этой схеме с использованием НСУ есть один недостаток. В системе имеется два циркуляционных насоса (один в котле, другой в смесительном узле), связанных между собой гидравлически. В ряде случаев их одновременная работа может привести к общему сбою. Не будет хватать теплоносителя для радиаторного отопления или теплого пола. Этот недостаток устраняет следующая схема теплых водяных полов.

Гидравлический разделитель

Суть этого варианта – гидравлически разделить циркуляционные насосы. Говоря проще, чтобы насосы качали разные теплоносители. Достигается это путем применения теплообменника. В этом случае теплый пол выступает в качестве вторичного контура. То есть посредством теплообмена он берет тепло непосредственно не от котла, а из первичного (радиаторного) контура.

В теплообменнике теплоносители этих двух контуров обмениваются теплом, но непосредственно физически не смешиваются. Поэтому циркуляционные насосы не конфликтуют между собой.

Недостаток этой схемы – на вторичный контур (теплый пол) может не хватить тепла. Поэтому для больших площадей она неприменима. Или необходимо устанавливать мощные теплообменники.

Хорошо эта схема работает, если необходимо с помощью теплого пола дополнительно прогреть какие-то небольшие помещения – ванную, туалет. Главный недостаток – использование теплообменника, довольно дорогого узла. Но для небольших помещений можно без него обойтись, забирая горячую воду непосредственно из радиатора отопления.

Прямое подключение от радиатора отопления

Обратите внимание, такая схема запрещена в квартирах многоквартирных домов, где отсутствует автономное отопление. То есть подключать теплый пол к центральному отоплению запрещено. Этот вариант предназначен, когда трубы укладывают, чтобы подогреть пол в небольшом помещении (до 10 м²). Например, в ванной комнате, гардеробной и т.д.

Есть два варианта реализации такой схемы:

1. С термостатическим клапаном с выносным датчиком.
2. С термостатическим клапаном и циркуляционным насосом.

В первом случае по команде датчике клапан увеличивает/уменьшает поток воды, идущий от радиатора на теплый пол. Недостаток схемы – невозможно добиться достаточной скорости движения теплоносителя, в результате разность температур в подающем и обратном контуре вместо необходимых 5-10⁰С, может достигать 20-40⁰С.

Наличие циркуляционного насоса устраняет этот минус. Но усложняет и удорожает схему. Также необходимо предусмотреть фильтр грубой очистки, воздухоотводчик и шаровый кран в обратном контуре.

                                                                                                       Схема подключения теплого пола к радиатору отопления

Выводы

Представленные схемы подключения водяного теплого пола имеют свои преимущества и недостатки, оптимальную область применения. Необходимо тщательно проанализировать конкретные исходные данные по вашему дому, какие задачи должен решать теплый пол и, сообразуясь с этим, выбрать лучший вариант.