Настройка теплого пола

Н аконец-то система отопления моего дома собрана. Запущен котел. Напомню, что я решил отапливать свой дом только теплыми полами. Хотя комнат в доме не много, для того, чтобы комфорт во всех помещениях был одинаковым, необходима настройка теплого пола. Вот о том, как происходит настройка теплого пола, мы и поговорим в этой статье.

Настройка теплого пола не так сложна, как может показаться на первый взгляд. Если говорить в общем, то настройка теплого пола состоит из трех этапов. Сначала балансировка петель напольного отопления, потом настройка насосно-смесительного узла и наконец настройка контроллера если вы решили автоматизировать систему отопления. Я решил полностью автоматизировать систему отопления в своем доме. Поэтому приобрел контроллер, сервоприводы и термодатчики. Давайте подробно разберем первый этап настройки, так как от того, на сколько он будет сделан качественно, зависит успех всей настройки.

Балансировка петель теплого пола

Готовя эту статью я прочитал множество различных мнений специалистов по настройке теплого пола. И вот с чем я не согласен:

Зачастую можно услышать, что правильно сбалансировать систему теплого пола можно только с помощью расчетов, посчитав сопротивление всех петель и вычислив настроечное положение регулирующих клапанов. Не спорю, что грамотный гидравлический расчет ускорит процесс наладки и защитит от ошибок в монтаже. Но на практике, настройка теплого пола может происходить без теоретических расчетов, хотя это и займет больше времени. Самое главное, что проект с гидравлическим расчетом стоит денег, а мы с вами нацелены на грамотную экономию.

Многие специалисты считают, что расход теплоносителя во всех петлях должен быть одинаковым. На практике, расход жидкости в петлях в основном зависит от тепловой мощности, которую передает в помещение каждая конкретная петля.

Бытует мнение, что систему теплого пола вообще не надо балансировать, а расход теплоносителя в петлях выровняется сам за счет работы термостатов, контроллеров и других приборов автоматики. Не соглашусь с этим утверждением, так как рано или поздно наступят условия, когда все петли теплого пола будут вынуждены открыться на максимум. В этом случае распределение теплоносителя в системе должно быть таким, чтобы вся жидкость не уходила в одну петлю, а равномерно распределялась по всем контурам.

Настройка теплого пола

И вот, система отопления заполнена и испытана, котел запущен. Все готово к настройке системы отопления.

Перед началом настройки отопления, необходимо определиться с ее целями и задачами. Основная задача балансировки заключается не в том, чтобы установить требуемый расход в каждой петле, а установить соотношение расходов по петлям или баланс расходов. Стоит помнить, что окончательный расход устанавливается во время настройки насосно-смесительного узла. Изменяя общий расход теплоносителя через коллектор, соотношение расходов через петли сохранится.

Настройка теплого пола с помощью расходомеров

Существенно влияет на балансировку наличие на коллекторном блоке расходомеров. Расходомеры, значительно ускоряют балансировку и позволяют ее сделать без включения котла. Это возможно потому, что расходомер показывает расход теплоносителя по каждому контуру в реальном времени.

Распределение потоков теплоносителя необходимо осуществлять таким образом, чтобы соотношение расходов по петлям и соотношение требуемых тепловых мощностей совпадали. Чтобы это получилось, желательно знать требуемые тепловые нагрузки на петли. Но даже, если этих данных нет, можно выставить расходы пропорционально длинам петель. В большинстве случаев, такой подход не дает большой погрешности из-за того, что петли с большими длинами имеют так же и большие мощности.

Балансировка начинается с самой длинной петли или петли с самой большой мощностью, если это известно. Далее регулирующий клапан на этой петле открывается в максимальное положение. В дальнейшем относительно него будут выставляться расходы всех остальных петель.

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

Как мы уже говорили, настройка начинается с большей петли, имеющей длину 100 м. Она открывается на максимум. Допустим, что при полностью открытом клапане расход на этой петле установился на уровне 4 л/мин.

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

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

Проблемы при настройке теплого пола

На практике, может получиться так, что на третьей петле расход при полностью открытом клапане установится на уровне 2,5 л/мин, хотя нам нужен расход 3 л/мин. Это говорит о том, что данная петля имеет большее гидравлическое сопротивление, чем вторая петля той же длины. Как правило это бывает из-за наличия большего количества отводов, калачей или подводящих участков. Если такое случится, то вам придет, все же включить котел и дальнейшую балансировку проводить с включенным котлом и хотя бы с минимальным теплосъемом в помещении.

При этом первая петля настроится 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.

После того, как все расходы в петлях выставлены, балансировка петель теплого пола может считаться законченной. Следующим этапом идет настройка насосно-смесительного узла.

Настройка теплого пола без расходомеров

Если на коллекторе не установлены расходомеры, то о расходах в петлях придется судить только по косвенным признакам.

Балансировка без расходомеров производится только с включенным котлом и хотя бы с минимальным теплосъемом в помещении. Лучше, если на улице будет температура не ниже +5 ºС, при этом в помещениях не должно быть открытых окон и каких-либо значительных тепловых выделений, например, работающего камина. После этого систему необходимо оставить прогреваться на несколько часов, до тех пор, пока температура в петлях не стабилизируется, после чего необходимо выполнить оценку правильности выполненной настройки.

Правильность настройки системы определяется одним из следующих способов:

• По температуре теплоносителя в обратном трубопроводе;
• По средней температуре пола.

Настройка 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.

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

Снимать показания температуры удобнее при помощи специальных термометров, которые монтируются между трубой и обратным коллектором.

Эталонная температура измеряется на самой длинной петле. После этого все остальные клапаны подстраиваются в зависимости от отклонений от этой температуры. Если температура на какой-то петле будет ниже эталонной, значит и расход в этой петле тоже низкий. Следовательно, клапан этой петли необходимо приоткрыть. Если расход теплоносителя будет выше эталонного, то клапан необходимо закрыть. После регулировки необходимо подождать пол часа, а за тем повторить операцию. И так повторять до тех пор, пока температура теплоносителя у всех петель перед обратным коллектором будут равны.

Настройка отопления по средней температуре пола

Описанный в предыдущей главе способ настройки теплого пола не учитывает финишное покрытие пола. Если в помещениях дома будет разное покрытие пола, то для того, чтобы температура поверхности пола во всех помещениях по ощущениям была одинаковой, необходимо, чтобы расход теплоносителя в петлях учитывал этот фактор.

Учесть в настройках системы финишное покрытие можно, если замерить температуру поверхности пола в разных помещениях. Таким образом, можно выровнять расходы теплоносителя в разных петлях так, чтобы средняя температура поверхности пола во всех помещениях стала одинаковой. Измерить температуру пола можно, либо контактными термометрами, либо пирометрами.

Принцип настройки клапанов происходит по тому же принципу, что и в предыдущем случае. Стоит иметь ввиду, что замерять температуру пола необходимо, как минимум, в шести точках: над трубами, между ними, в начале петли, в середине и в конце петли. После этого посчитать среднее значение температуры. Как только температура поверхности пола во всех помещениях будет одинаковой или расхождение будет незначительным, настройку можно считать оконченной.

Чтобы настройка клапанов не могла случайно сбиться, на коллекторах предусмотрен механизм фиксации настроенного положения. Для этого нужно закрутить фиксирующий винт до упора. Винт находится внутри шестигранника. Фиксирующий винт ограничивает открытие клапана до настроенного уровня и не позволяет ему открыться сильнее. После настройки всех петель можно закрутить все фиксирующие винты до упора, при этом в дальнейшем, можно перекрывать отдельные петли этим же клапаном.

Уверен, что теперь настройка теплого пола не будет для вас сложной. О настройке радиаторного отопления вы можете почитать в моей предыдущей статье. В следующей статье я расскажу о гравитационном отоплении.

Способы регулировки температуры теплого водяного пола

Выделив немалое количество средств на создание системы водяного теплого пола (ТП), пользователь порой не получает ожидаемого уровня комфорта или экономии, о которых наперебой твердят сторонники подобного отопления. И если расчет коммуникаций был выполнен верно, а монтаж проведен без ошибок, то, скорее всего, причина неэффективности тепловой установки в её некорректных функциональных настройках. К ним в первую очередь относится регулировка температуры теплого водяного пола. При этом она опирается на понятия температуры теплоносителя в системе и поверхности напольного покрытия, а также температурного режима в помещениях.

Разберем, как на практике связываются воедино эти понятия, при различных способах управления ТП.

Оптимальные температурные параметры

Предпочитаемая температура теплого пола подбирается под индивидуальные запросы. Ведь кому-то нравится бодрящая свежесть в доме, а кто-то желает нежиться в согревающих энергетических потоках. Тем не менее, существуют общепринятые нормы по подготовке теплоносителя, прогреву напольных покрытий и, соответственно, воздуха в помещениях. Они обуславливаются санитарными и технологическими требованиями. Об этих нормах уже упоминалось здесь, однако, напомним кратко:

• оптимальной считается температура поверхности пола 28 0 С;
• если помещение рассчитано на длительное пребывание жильцов или в нем имеются другие источники отопления, то целесообразно снизить температуру до 22-26 0 С – такой энергетический режим является оптимальным с медицинской точки зрения. Кроме того, нагрев покрытий незаметен при телесном контакте с ними, что не вызывает тактильного дискомфорта;
• для помещений, где ТП является единственным источником отопления, а также, где жильцы находятся лишь периодически (ванная, туалет, прихожая, лоджия, крытая веранда), температуру поверхности напольного покрытия допустимо поднять до 32 0 С.

Способы управления температурой теплого пола

Для обеспечения указанных требований санитарных и технологических норм, предпочтений пользователей, настройка теплого пола может осуществляться способами регулировки:

• температуры теплоносителя, поступающего на входе в систему ТП. Основное управление интенсивностью теплового потока осуществляется изменением установок теплогенератора (котла). Оно подходит только при подаче низкотемпературного теплоносителя, когда на компенсацию теплопотерь напольного обогрева работает отдельный котел. Этот метод регулирования является наиболее простым, хотя и низкоэффективным, поэтому в небольших частных системах ТП используется редко;
• коллекторов и смесительных узлов. Подобная регулировка может быть ручной или автоматической, осуществляться индивидуально по каждому контуру или в целом по всей группе нагрева – на общей гребенке, через которую идет снабжение теплоносителем нескольких веток ТП.

Точками отсчета для изменения настроек системы могут стать замеры температуры теплоносителя в подающем или обратном распределителях. Ведь для водяного обогрева, в отличие от электрического, не характерна установка тепловых датчиков в конструкцию пола – их монтируют непосредственно на коллекторах. Чаще всего такие датчики или чувствительные элементы являются частями термостатических клапанов, посредством которых и осуществляется регулировка теплого пола.

Управляющие сигналы на автоматические устройства также могут поступать с воздушных термодатчиков, размещенных в отапливаемых помещениях.

Ручная регулировка коллекторов ТП

Наиболее простой, хотя и затратный по времени способ настройки – это регулировка температуры теплого пола с использованием ручных вентилей. Задача несколько упрощается с установкой на гребенку расходомеров (ротаметров).

Расходомеры упрощают дозировку количества циркулирующего теплоносителя (расхода) в одном отдельно взятом контуре системы теплого пола. В случае группового контроля температуры, по всему коллектору, ротаметр может также использоваться для балансировки поступления теплоносителя (сглаживания разницы в гидравлических сопротивлениях) по петлям различной длинны.

Основные элементы расходомерного клапана, это:

• корпус с запорно-регулирующим клапаном. Он вкручивается в соответствующее техническое отверстие коллектора;
• колба из прозрачного пластика или стекла с нанесенной шкалой;
• поплавок указатель, позволяющий визуально контролировать расход жидкости через ротаметр.

Ручная регулировка коллектора теплого пола осуществляется путем прикручивания/откручивания ручных вентилей или настройкой пропускной способности расходомеров.

Важно! Улучшение эффективности работы системы напольного отопления, в результате её ручной настройки, будет заметно лишь в случае интенсивной циркуляции теплоносителя по ней. Добиться этого возможно только, при использовании отдельного теплонасоса.

Последовательность ручной настройки температуры теплого водяного пола

В начале настроечных операций необходимо убедиться, что трубопроводы системы ТП (вторичного контура) полностью заполнены теплоносителем и не имеют воздушных пробок. Их наполнение осуществляется вслед за основной системой отопления (первичным контуром). В это время вся запорно-регулирующая арматура на коллекторах должна быть закрыта.

После открытия коренных кранов на подачу и обратку распределителей для теплого пола, последовательно открываются запорные устройства на каждой из петель. Стравливание воздуха осуществляется через краны Маевского или автоматические воздухоотводчики гребенок. Заполнение очередной ветки рекомендуется выполнять, только после полного заполнения предшествующей и её гарантированного обезвоздушивания.

Завершив заполнения первой петли необходимо включить теплонасос вторичного контура отопления и прогнать теплоноситель по его системе. Эффективность циркуляции жидкости проверяется встроенными или накладными термометрами. В крайнем случае, можно просто одновременно приложить руки к трубам подачи и обратки – они должны быть теплым, но с небольшой разницей в нагреве.

Заполненную первую петлю, следует отсечь с обоих концов от коллекторов, используя локальную запорно-регулирующую арматуру. Затем, вышеперечисленные действия осуществляются со следующей петлей.

После последовательного заполнения всех контуров ТП, их запорные устройства открываются, а теплонасос включается в рабочий режим. Температура теплого водяного пола настраивается через подачу теплоносителя в каждую его ветку. Она устанавливается изменением расхода жидкости (вентилем либо ротаметром), а контроль осуществляется по изменению градиента температур между подающим и обратным потоком. В конечном итоге, эта разница для различных контуров должна оказаться одинаковой, в пределах 5-15 0 С. Чем длиннее петля, тем интенсивнее будет остывать теплоноситель и тем больший расход его требуется.

Важно! Теплообмен в напольных водяных системах отопления осуществляется с большой инерционностью. Задержка прогрева поверхности покрытия особенно заметна, если трубы уложены в слишком толстую бетонную заливку (свыше 60-70 мм). Иногда эффект от изменения интенсивности подачи теплоносителя становится заметным только через несколько часов.

Для контроля правильности регулировки теплого водяного пола рационально, использовать бесконтактные лазерные или контактные электрические термометры. Их монтаж для замера температуры труб подачи и обратки поможет сократить время получения результата изменения настроек с нескольких часов до 10-15 мин.

Автоматическая регулировка температуры ТП

Автоматическая регулировка теплого пола может осуществляться термомеханическим или электронным способом с применением электромеханических исполнительных устройств, управляющих работой запорной арматуры.

Термомеханическая система управления

Основывается на работе термостатических клапанов или кранов с термоголовками, реагирующих на изменение температуры теплоносителя. Различные модели подобной запорно-регулирующей арматуры сегодня предлагает множество производителей, например, Oventrop. Однако независимо от названия и типа используемого в них термореактивного вещества (жидкости или газа), это термомеханические саморегулирующиеся механизмы, которые наиболее целесообразно устанавливать для контроля температуры одного, отдельно взятого контура.

Принцип действия термоклапанов прост, что делает их весьма надежными и отказоустойчивыми. Медный, латунный или бронзовый сердечник, установленный в корпусе устройства, разогреваясь проходящим потоком теплоносителя, передает температуру термореактивному наполнителю. В свою очередь, увеличивающийся в объеме термореактивный элемент толкает сердечник, который перемещая клапан, постепенно блокирует циркуляцию нагретой жидкости.

Термостатический клапан для теплого пола, помимо установки на распределительной гребенки, может монтироваться в отдельную сборку типа «унибокс». Подобные сборки включают также автоматические воздухоотводчики, которые совместно с термостатами помещаются в компактные коробки (боксы). Использование «унибокса» позволяет для регулировки температуры в отдельно взятой ветке ТП не привязываться к громоздким коллекторным шкафам, что особенно удобно при небольшом количестве контуров.

Кроме того, термомеханические регуляторы тёплого пола могут иметь выносные воздушные чувствительные элементы. Они позволяют настраивать их на управление потоком теплоносителя не по его температуре, а по температуре воздуха в помещениях. Принцип их действия тот же, только термореактивное вещество гораздо чувствительней. Воздушную термоголовку целесообразно устанавливать для одновременного контроля нескольких контуров в одном помещении, где водяной напольный обогрев является единственным источником отопления.

Электронная система управления

В ее состав входят электронные термометры, контроллер и электроприводы (исполнительные устройства, сервоприводы). Механизмы электроприводов могут крепиться к смесительным головкам обычных регулировочных вентилей (клапанов) или являться частью их конструкции. Изменение интенсивности подачи теплоносителя осуществляется в соответствии с заданными пороговыми значениями. Средой измерения для датчиков температуры автоматического регулятора температуры теплого пола может служить как теплоноситель, так и воздух в помещениях.

Важно! Подобная регулирующая аппаратура является достаточно дорогим удовольствием, но при этом она способна обеспечить оптимальные режимы работы напольного обогрева и максимальную экономию энергоресурсов. Кроме того, электронные регуляторы позволяют программировать ТП с привязкой режимов его работы к различным временным периодам, что гарантирует пользователю максимальный тепловой комфорт.

Влияние способа подачи теплоносителя на выбор технологии регулировки

Контроль разогрева водяных теплых полов, оборудованных собственными теплонасосами, происходит в условиях непрерывной подачи теплоносителя с большой скоростью и в больших объемах. Такие системы используют подмес охлажденной жидкости к потоку подачи, чтобы привести его энергетические параметры к заданным. Подмес осуществляется в насосно-смесительных узлах (НСУ), которые понижают температуру теплоносителя из первичного высокотемпературного контура отопления до расчетных. Дальнейшая регулировка температуры теплого пола осуществляется на гребенках и уже была описана выше. НСУ блоки обеспечивают оптимальные условия работы напольного обогрева, а также позволяют устанавливать его на неограниченных площадях.

Тем не менее, при небольшой квадратуре ТП имеется возможность уйти от использования дорогих смесительных узлов. Температура теплоносителя для теплого пола, в этом случае, поддерживается способом ограничения потоков или по RTL схеме. Функциональный принцип действия схемы заключается в порционной подаче теплоносителя в контуры. В каждой ветке активный элемент термостатического клапана, установленный на обратке, разогревшись до установленного температурного максимума, перекрывает поток рабочей жидкости. Тепло, постепенно отдаваемое теплоносителем, рассеивается в бетонной стяжке. После охлаждения системы до минимального температурного порога, клапан открывается, и цикл порционной подачи повторяется.

Простота RTL регулировки нагрева теплого пола делает её особенно привлекательной. Ведь для неё достаточно использования набора термомеханических клапанов, установленных на гребенке, либо компактных сборок типа «унибокс». Однако, выбирая RTL схему, не стоит забывать и о её ограничениях:

• она применима только в теплых полах, выполненных под толстую бетонную стяжку, играющую роль теплового аккумулятора;
• для эффективного функционирования, помимо хорошего теплоотвода, трубопроводы контуров должны обладать минимальным гидравлическим сопротивлением. Это необходимо для быстрого обновления теплоносителя. С учетом отсутствия теплонасоса в системе ТП подобные условия соблюдаются, если длина веток не превышает 50 м при диаметре трубопроводов 16 мм. Если же необходимо несколько увеличить длину прокладки контуров, то рекомендуется использовать трубы Ø 20 мм.

Важно! Использование труб разных диаметров в одной системе (на одном коллекторе) теплого пола с RTL регулированием настоятельно не рекомендуется.