Данная статья посвящена рассмотрению возможности использования системы водяного тёплого пола как самостоятельной системы отопления. В статье рассказано о преимуществах и недостатках напольного лучистого отопления, причинах их актуальности в современном мире и теоретически доказана возможность использования тёплых полов в холодных регионах страны.
Ключевые слова: водяной тёплый пол, внутрипольное лучистое отопление, тепловой поток.
Система водяного теплого пола прочно обосновалась на рынке инженерного оборудования благодаря возможности создания максимально комфортного температурного режима. Многие отечественные компании используют внутрипольное отопление как дополнительный источник теплоты, в то время как зарубежные фирмы применяют тёплые полы как самостоятельную систему отопления не только в коттеджных домах, но и в многоэтажных зданиях.
Преимущества и недостатки водяного тёплого пола по сравнению с радиаторным отоплением
Система «теплый пол» обладает рядом преимуществ:
– Тёплый пол создаёт в помещении оптимальное распределение тепла по вертикали. Нагрев воздуха начинается прямо на уровне пола. Это позволяет обеспечить соблюдение принципа «тёплые ноги — холодная голова», что максимально комфортно для самочувствия и работоспособности людей, находящихся в помещении. При использовании радиаторного отопления такого эффекта нет: комфортная температура 20–21 ºС достигается только на уровне груди человека, на уровне пола температура на 4–5 ºС ниже и составляет только 16–17 ºС.
– Водяной тёплый пол обладает более высокой энергоэффективностью и экономичностью. Температура теплоносителя в системе водяного пола составляет 30−50°C, что значительно ниже, чем в традиционных системах радиаторного отопления. Это снижает энергопотребление жилого дома на 20−30 %. В больших помещениях с высоким потолком за счёт того, что воздух прогревается только на 2−2,5 м от уровня пола, экономия на отоплении может достигать 60 %.
– Тёплый пол надёжен, так как контуры теплого пола монтируется цельным трубопроводом без стыков и соединений в стяжке.
– Водяной тёплый пол обладает эффектом саморегуляции. Он возникает, когда температура в комнате превышает температуру поверхности напольного отопления, и теплоотдача прекращается. И соответственно при снижении температуры в комнате, возобновляется.
– Тёплый пол более интересен с точки зрения эргономичности и эстетики. Монтаж системы водяного тёплого немного уменьшает высоту помещения. Однако, поскольку нагревательные элементы размещены внутри конструкции пола, они не занимают полезную площадь помещения. Это даёт более широкие возможности при проектировании и дальнейшей эксплуатации интерьеров, а также облегчает уборку.
Наряду с преимуществами, устройство систем водяного тёплого пола имеет свою специфику и ряд недостатков:
– Система водяного тёплого пола требует более высоких первоначальных затрат. Специалисты рекомендуют не экономить на материалах и комплектующих для его устройства, чтобы минимизировать риски протечек, поскольку их устранение потребует значительных дополнительных расходов.
– Высокие требования к качеству изготовления и монтажа. Для обеспечения надёжности и долгого срока службы, необходимо учитывать все требования по расчету системы, подбору комплектующих и монтажу.
– Ограничения и риски при ремонтных работах в помещении. В ходе ремонта возможны непреднамеренные повреждения находящихся в стяжке пола нагревательных элементов.
– Неэффективная работа под мебелью. Участки тёплого пола, на которых расположена мебель, работают со сниженной эффективностью. При этом обходить мебель не рекомендуется, так как есть риск образования конденсата, который в свою очередь приводит к образованию плесени.
Возможность применения тёплого пола как основной системы отопления в российских условиях
При проектировании систем отопления в России тёплые полы используют всё чаще, но, традиционно, их рассматривают только как дополнение к радиаторному отоплению. Рассмотрим, насколько тёплые полы способны обеспечить тепловые потребности зданий.
В [3] приведено понятие «удельная характеристика расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания». Эта характеристика численно равна расходу тепловой энергии на 1 м³ отапливаемого объема здания в единицу времени при перепаде температуры в 1 °С, имеет размерность Вт/(м³·°С) и определяется для различных типов жилых и общественных зданий по таблицам 1 или 2 [3 п.10.1].
Таблица 1
Нормируемая (базовая) удельная характеристика расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию малоэтажных жилых одноквартирных зданий
|
Площадь здания, м² |
Удельная характеристика, Вт/(м³ ·°С), при количестве этажей | |||
|
1 |
2 |
3 |
4 | |
|
50 |
0,579 |
- |
- |
- |
|
100 |
0,517 |
0,558 |
- |
- |
|
150 |
0,455 |
0,496 |
0,538 |
- |
|
250 |
0,414 |
0,434 |
0,455 |
0,476 |
|
400 |
0,372 |
0,372 |
0,393 |
0,414 |
|
600 |
0,359 |
0,359 |
0,359 |
0,372 |
|
1000 и более |
0,336 |
0,336 |
0,336 |
0,336 |
Таблица 2
Нормируемая (базовая) удельная характеристика расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию малоэтажных жилых одноквартирных зданий
|
Тип здания |
Этажность здания | |||||||
|
1 |
2 |
3 |
4, 5 |
6, 7 |
8, 9 |
10, 11 |
12 и выше | |
|
1 Жилые многоквартирные, гостиницы, общежития |
0,455 |
0,414 |
0,372 |
0,359 |
0,336 |
0,319 |
0,301 |
0,290 |
|
2 Общественные, кроме перечисленных в строках 3–6 |
0,487 |
0,440 |
0,417 |
0,371 |
0,359 |
0,342 |
0,324 |
0,311 |
|
3 Поликлиники и лечебные учреждения, дома-интернаты |
0,394 |
0,382 |
0,371 |
0,359 |
0,348 |
0,336 |
0,324 |
0,311 |
|
4 Дошкольные учреждения, хосписы |
0,521 |
0,521 |
0,521 |
- |
- |
- |
- |
- |
|
5 Сервисного обслуживания, культурно-досуговой деятельности, технопарки, склады |
0,266 |
0,255 |
0,243 |
0,232 |
0,232 |
- |
- |
- |
|
6 Административного назначения (офисы) |
0,417 |
0,394 |
0,382 |
0,313 |
0,278 |
0,255 |
0,232 |
0,232 |
Согласно [3] расчетное значение удельной характеристики расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания должно быть меньше или равно нормируемого значения.
Второй важный фактор — максимально допустимая температура поверхности пола. Согласно [4], среднюю температуру поверхности строительных конструкций со встроенными нагревательными элементами в расчетных условиях следует принимать не выше, °C:
– 29 — для полов помещений с постоянным пребыванием людей;
– 31 — для полов помещений с временным пребыванием людей;
– 35 — в рантовых зонах (вне зон постоянного пребывания людей) вдоль наружных ограждений шириной до 1 м.
Для расчета удельного теплового потока от теплого пола используем формулу (1):
где q — удельный тепловой поток водяного теплого пола, Вт/м²; a п — коэффициент теплоотдачи, приблизительно равный 8,92; t п.мах — максимальная температура пола; t в — необходимая температура воздуха в помещении.
Примем температуру воздуха в помещении 20°C. Используя формулу (1), получаем значения теплового потока, представленные в таблице 3.
Таблица 3
Максимальный удельный тепловой поток от теплого пола
|
Наименование зоны |
Максимальный удельный тепловой поток, Вт/м² |
|
Постоянное пребывание людей |
100,0 |
|
Временное пребывание людей |
124,7 |
|
Краевые (рантовые) зоны |
175,4 |
Для температуры внутреннего воздуха в помещении 20 °С и высоте 2,8 м рассчитанный требуемый удельный тепловой поток для помещений с постоянным пребыванием людей в жилых зданиях представлен в таблице 4.
Таблица 4
Требуемый удельный тепловой поток для жилых зданий
|
Расчетная зимняя температура, °C |
Требуемый тепловой поток для количества этажей | |||||||
|
1 |
2 |
3 |
4, 5 |
6, 7 |
8, 9 |
10, 11 |
12 и выше | |
|
0,455 |
0,414 |
0,372 |
0,359 |
0,336 |
0,319 |
0,301 |
0,290 | |
|
-15 |
44,6 |
40,6 |
36,5 |
35,2 |
32,9 |
31,3 |
29,5 |
28,4 |
|
-16 |
45,9 |
41,7 |
37,5 |
36,2 |
33,9 |
32,2 |
30,3 |
29,2 |
|
-17 |
47,1 |
42,9 |
38,5 |
37,2 |
34,8 |
33 |
31,2 |
30 |
|
-18 |
48,4 |
44 |
39,6 |
38,2 |
35,8 |
33,9 |
32 |
30,9 |
|
-19 |
49,7 |
45,2 |
40,6 |
39,2 |
36,7 |
34,8 |
32,9 |
31,7 |
|
-20 |
51 |
46,4 |
41,7 |
40,2 |
37,6 |
35,7 |
33,7 |
32,5 |
|
-21 |
52,2 |
47,5 |
42,7 |
41,2 |
38,6 |
36,6 |
34,6 |
33,3 |
|
-22 |
53,5 |
48,7 |
43,7 |
42,2 |
39,5 |
37,5 |
35,4 |
34,1 |
|
-23 |
54,8 |
49,8 |
44,8 |
43,2 |
40,5 |
38,4 |
36,2 |
34,9 |
|
-24 |
56,1 |
51 |
45,8 |
44,2 |
41,4 |
39,3 |
37,1 |
35,7 |
|
-25 |
57,3 |
52,2 |
46,9 |
45,2 |
42,3 |
40,2 |
37,9 |
36,5 |
|
-26 |
58,6 |
53,3 |
47,9 |
46,2 |
43,3 |
41,1 |
38,8 |
37,4 |
|
-27 |
59,9 |
54,5 |
49 |
47,2 |
44,2 |
42 |
39,6 |
38,2 |
|
-28 |
61,1 |
55,6 |
50 |
48,2 |
45,2 |
42,9 |
40,5 |
39 |
|
-29 |
62,4 |
56,8 |
51 |
49,3 |
46,1 |
43,8 |
41,3 |
39,8 |
|
-30 |
63,7 |
58 |
52,1 |
50,3 |
47 |
44,7 |
42,1 |
40,6 |
|
-31 |
65 |
59,1 |
53,1 |
51,3 |
48 |
45,6 |
43 |
41,4 |
|
-32 |
66,2 |
60,3 |
54,2 |
52,3 |
48,9 |
46,4 |
43,8 |
42,2 |
|
-33 |
67,5 |
61,4 |
55,2 |
53,3 |
49,9 |
47,3 |
44,7 |
43 |
|
-34 |
68,8 |
62,6 |
56,2 |
54,3 |
50,8 |
48,2 |
45,5 |
43,8 |
|
-35 |
70,1 |
63,8 |
57,3 |
55,3 |
51,7 |
49,1 |
46,4 |
44,7 |
По итогам расчётов можно сделать вывод, что даже в одноэтажных зданиях внутрипольное отопление способно покрыть теплопотребность. Для создания более комфортной температуры, а также при наличии панорамных окон или недостаточно утеплённых стен, рекомендуется устраивать краевые (рантовые) зоны с меньшим шагом укладки тепловой трубы вдоль наружных ограждений.
Литература:
- Р НП «АВОК» 4.4–2013 Рекомендации «АВОК». Системы водяного напольного отопления и охлаждения жилых, общественных и производственных зданий. М.: ООО ИИП «АВОК-ПРЕСС», 2013. 60 с.
- Афонин А. Н., Сушицкий О. И. Руководство по проектированию, монтажу и эксплуатации систем холодного, горячего водоснабжения и отопления с использованием металлополимерных труб VALTEC. Под редакцией Горбунова В. И. М.: ОАО «НИИ Сантехники», 2015. 242 с.
- СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП 23–02–2003»
- СП 60.13330.2020 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. Актуализированная редакция СНиП 41–01–2003»
