Перспективы развития напольного отопления
Во многих городах России в последнее время интенсивно идет уплотнительная застройка старых и новых районов города. В ряде случаев тепловые сети не рассчитаны на снабжение теплоносителем вновь строящихся зданий.
Замена трубопроводов теплосети на больший диаметр создает большие неудобства для граждан города, а для застройщика — существенные дополнительные затраты. Устройство котельной на крыше здания не всегда возможно, а если возможно, то требуются существенные дополнительные капитальные вложения. Это резко увеличивает стоимость возводимого сооружения в целом. Такая ситуация характерна, например, для Санкт-Петербурга.
В подобных условиях привлекательным вариантом является устройство в домах напольного отопления. Рассмотрим некоторые стороны данного способа отопления зданий, причем не только жилых, но и общественных.
Для систем напольного отопления требуется теплоноситель с параметрами значительно ниже, нежели в системах традиционного отопления, т. е. до +50 0С. Теплоноситель таких параметров можно взять из обратной магистрали теплосети. Используя теплоноситель из обратной магистрали, можно получить ряд преимуществ по сравнению с традиционным подключением потребителя к тепловой сети.
Во-первых, такое подключение не окажет влияния на снабжение теплоносителем уже существующих зданий, поскольку перепад давления между подающей и обратной магистралями сохранится прежним.
Во-вторых, на несколько градусов (до 10 0С)понизится температура воды, возвращаемой на ТЭЦ. Следовательно, частично увеличится КПД теплосети и ТЭЦ.
Применение напольного отопления способствует экономии тепловой энергии. Причиной этого факта является то, что радиационная составляющая передачи теплоты в помещение составляет до 50% от общих теплопоступлений. В связи с этим можно уменьшить температуру воздуха в помещении на 1,5–2 0С и сохранить комфортные условия. Снижение внутренней температуры помещения приведет к уменьшению потерь теплоты через наружные ограждения.
Рис. 1. Распределение температуры воздуха по высоте помещения
Одним из факторов создания комфортных условий в помещении является распределение температуры по его объему. Напольное отопление ближе других систем подходит к идеальному распределению температуры по высоте помещения (рис. 1). (Идеальное распределение обеспечивает приятное тепло ногам и прохладный воздух на уровне головы.) При напольном отоплении отсутствует градиент температур по высоте помещения, а следовательно, снижается перепад температур в верхней зоне, что приводит также к уменьшению потерь теплоты. Использование низких параметров теплоносителя позволяет применить для систем напольного отопления тепловой насос. Причем уже в ряде случаев теплоту можно забирать из окружающего воздуха и удаляемых из здания отработанных воды и воздуха. Возможно также применение коллекторов солнечной энергии. Такое решение позволяет сделать систему отопления автономной, не зависящей от поставщика тепловой энергии.
Создание качественного микроклимата в помещениях требует применения современной автоматики для регулирования температурных параметров. Однако следует отметить, что система напольного отопления является отчасти саморегулирующейся системой. Это связано с тем, что на поверхности теплого пола поддерживается температура не выше +28 0С. Если в помещении температура воздуха равна 20 0С, то перепад температур составляет до 8 0С. При увеличении температуры воздуха снижается температурный перепад, а следовательно, и поступление в помещение теплоты. Долговечность системы напольного отопления определяется сроком службы полиэтиленового трубопровода, применяемого для перемещения теплоносителя. Пока что еще нет полной информации о долговечности этих труб в такой конструкции. Однако следует учесть то, что на старение полиэтиленовых труб влияет в основном высокая температура теплоносителя и ультрафиолетовые лучи. На трубы напольного отопления эти факторы не оказывают влияния, поскольку они скрыты от воздействия дневного света и работают при температурах, значительно ниже предельных. (Предельная температура для применяемых полиэтиленовых труб составляет 90 0С.)
Рис. 2
Тепловой поток, передаваемый в помещение от поверхности теплого пола, зависит от нескольких факторов:
- температуры теплоносителя;
- глубины бетонирования и сопротивления теплопередаче настила пола;
- размещения труб;
- температуры воздуха в помещении.
Система напольного отопления может полностью покрывать потребности в тепловой энергии для отопления помещения или частично — только для улучшения комфортности помещения. Если тепловые потери компенсируются только системой напольного отопления, следует обратить особое внимание на сопротивление теплопередаче наружных ограждений с целью их уменьшения.
Рис. 3
Напольное отопление создает возможность учета потребляемой теплоты индивидуально для каждого потребителя.
Конструкция теплого пола включает следующие элементы (рис. 3):
1 — несущую подоснову (бетонную плиту перекрытия);
2 — звуко- и теплоизоляционный слой;
3 — изоляционную полосу вдоль стен (на стыке стен и пола);
4 — гидроизоляцию;
5 — слой бетона с уложенными в нем трубами;
6 — настил пола.
В системах напольного отопления решающую роль в экономии теплоты играет прохождение теплоты от уровня обогрева вниз. Суммарное сопротивление теплопередаче складывается из сопротивлений теплопередаче теплоизоляции, перекрытия и сопротивления теплообмену на нижней поверхности перекрытия. Поскольку коэффициент теплопроводности железобетона на порядок больше, чем теплоизоляционного материала, особые требования предъявляются к теплоизоляционному слою. Т. е. материал теплоизоляции должен иметь малый коэффициент теплопроводности и он не должен увеличиваться в процессе эксплуатации здания. Слой теплоизоляции может быть выполнен из пенополистирольных плит либо из жестких минераловатных плит. Во избежание излишних потерь теплоты теплоизоляционные плиты необходимо укладывать вплотную друг к другу.
Возможен вариант укладки бетонной плиты непосредственно на грунт или устройство тепловой изоляции только по периметру здания (рис. 2). В этом случае существенное значение приобретает глубина грунтовых вод. При глубине грунтовых вод 4 м потери теплоты увеличиваются до 10%, а при глубине 2 м — до 20%.
Большое значение имеет правильный выбор конструкции греющей плиты. Ее толщины, шага и глубины укладки трубопровода, расположения деформационных швов.
Трубопровод крепится к сетке специальными зажимами. Зажимы могут устанавливаться с любым шагом. Устанавливать зажимы на прямых участках рекомендуется через каждые 50 см. При малом радиусе изгиба, для более прочного закрепления трубы, рекомендуется устанавливать зажимы через 10 см.Сетка укладывается на гидроизоляционную пленку, которая предотвращает увлажнение теплоизоляционного слоя. Имеются и другие варианты крепления трубопровода к теплоизоляционному материалу. Например, при помощи пластмассовых гарпунных фиксаторов.
Для повышения теплопроводности, прочности на выдерживаемое давление и изгиб в раствор, из которого изготавливается греющая плита, добавляются химические и биологические вещества. Они придают раствору улучшенные свойства текучести, за счет чего заливаемые цементом трубы прочно охватываются раствором.
Полиэтиленовая труба, укладываемая в греющую панель, должна быть цельной, т. е. нахождение соединений внутри бетона не допускается. Присоединение к системе осуществляется через распределительный коллектор, который крепится к стене с помощью специального крепежного материала. Размеры коллектора зависят от числа присоединяемых контуров. Коллекторы размещаются в распределительном шкафу.
Для устройства напольного отопления большое значение имеет выбор напольного покрытия. Термическое сопротивление напольного покрытия должно учитываться при теплотехническом расчете. Как правило, термическое сопротивление пола, независимо от его типа, не должно превышать значения R=0,15 кв. м•К/Вт.
Наиболее подходящими материалами для устройства «теплых полов» являются камень или керамическая плитка. Для напольных систем отопления можно использовать также покрытие на пол из ПВХ. Одним из вариантов может быть устройство паркетных полов. Однако в этом случае необходимо оборудовать деформационные швы. Паркетный щит можно наклеивать на греющую плиту. При выполнении работ необходимо обратить особое внимание на влажность материалов. Если используется текстильное покрытие, то для улучшения теплопроводности рекомендуется его приклеивать. Толщина коврового покрытия не должна превышать 10 мм. При проклейке следует соблюдать требования завода-изготовителя. Ковровые покрытия должны иметь соответствующий пиктограммный символ годности для использования в системах напольного отопления.
Для создания комфортных условий и экономии тепловой энергии система напольного отопления оснащается соответствующей автоматикой. Задача системы состоит в том, чтобы компенсировать влияние внешних факторов (например, воздействие солнечных лучей) на температуру в помещении с целью изменения теплопоступления от напольного покрытия таким образом, чтобы не допустить перегрева помещений, обеспечить нагрев помещения к нужному моменту, использовать теплоту альтернативных источников, отключить отопление в нужный момент.
| Автор: А. Ф. Смирнов Дата: 03.11.2006 Журнал Стройпрофиль 7-06 Рубрика: теплоснабжение. жкх. отопительные системы Внимание: Публикация является архивной и на текущий момент может быть не достоверной. |