Насос для водяного теплого пола — «сердце» системы

Сейчас все более популярными становятся системы теплого пола, благодаря которым у себя дома можно ходить босиком, что, кстати, полезно. Не зря говорят — держи ноги в тепле. Эти системы разделяются на 2 вида: электрические и водяные.

При строительстве индивидуальных коттеджей и загородных домов предпочтительнее использовать жидкостный вариант. Структура водяного отопления пола содержит несколько компонентов: источник тепла, теплоноситель (вода), обогревательные трубы, утеплитель, распределительно-управляющее устройство.

Наконец, почти всегда для подачи теплоносителя применяется циркуляционный насос для водяного теплого пола.

Как устроен теплый водяной пол

Теплый пол

Этот вид отопления представляет собой разветвленную сеть трубопроводов, размещенных под напольным покрытием, по которым подается теплоноситель — вода или незамерзающая жидкость (антифриз).

Источником теплоснабжения индивидуального дома служит газовый котел.

В городской квартире — стояк централизованного отопления.

Следует уточнить, что применение водяных полов разрешается только в домах, имеющих поквартирную горизонтальную разводку отопления.

Такие схемы часто используются в современных новостройках. Трубопроводы изготавливают из металлопластиковых и полиэтиленовых труб. Диаметр чаще всего выбирают от 16 до 20 мм.

Для равномерного нагрева всего пола, трубы укладывают на близком расстоянии друг от друга, причем у стен чаще по сравнению с центром помещения. Используют 2 схемы раскладки труб:

• «змейка» — напоминает зигзаг или трассу слалома
• «улитка» — имеет форму спирали

Жидкость, нагретая до 35–45°C, проходя по трубе, теряет свою температуру. Из практики установлено, что длина трубы не должна превышать 100 м. Если учесть, что шаг межтрубных витков рекомендуется от 100 до 200 мм, стометровая труба укроет комнату площадью 15–20 кв. м.

Поскольку площадь жилища обычно на порядок больше, для разных помещений делают свою трубу (петлю). Подключают их к источнику тепла параллельно, через распределитель (коллектор), для которого предусмотрен специальный шкаф. Там же монтируют запорно-регулирующую и управляющие системы (термостаты, датчики расхода, воздушные клапаны, сливные краны, манометры), а также насосную группу.

Прежде чем приступать к монтажу обогревательной схемы, необходимо подробно ознакомиться с техническими и нормативными требованиями к установке предполагаемого варианта теплых полов.

Разновидности и эксплуатационные особенности

Теплые полы выполняются в следующих исполнениях:

• «Бетонное» — нагревательный контур заливается стяжкой, под которую закладывается слой утеплителя. Сокращается высота помещения, не всегда можно применять из-за большой нагрузки на перекрытия. Плюс — высокая тепловая инерционность. При аварийном отключении электричества пол не остынет более суток.
• «Настильное» — удачное решение для железобетонных перекрытий, а также при недостаточной высоте потолков. Вместо стяжки используют тонкие полистирольные маты с пазами для размещения нагревательных труб. Под трубы укладывают теплоотражающие алюминиевые пластины.
• «Деревянное» — теплоноситель укладывают непосредственно на несущие балки, выполненные из дерева. Утеплитель помещается под тепловым контуром между лаг.

Поставленная задача определяет два вида водяного отопления:

• «Комфортное» — для легкого подогрева поверхности пола. Температура теплоносителя устанавливается постоянной — термостатическое регулирование. Основное отопление обеспечивается навесными отопительными приборами (батареями).
• «Отопительное» — предназначено для полноценного обогрева помещения. Теплоотдача регулируется вручную или автоматически с учетом наружной температуры. Стены остаются свободными от радиаторов.

Если радиаторное отопление работает при температуре горячей воды до 90 градусов, водяная система нагревания пола является «низкотемпературной», то есть нагревает воду не свыше 50°C. Более высокая температура разрушает бетонную стяжку и некомфортна для ног.

Варианты подключения к газовому котлу:

• к низкотемпературному — напрямую
• к высокотемпературному — через смесительно-регулировочный узел, содержащий трехходовой клапан, ограничитель температуры и байпас

Достоинства теплых полов:

• низкий температурный градиент по высоте помещения — около 1,6 °C/м против 2,5 при традиционной системе отопления, что более комфортно для человека
• стабильная влажность воздуха
• по сравнению с конвекционной системой примерно на четверть ниже расход электроэнергии
• отопление небольших площадей может быть полностью автономным
• автоматическое регулирование температуры внутри жилища
• простота уборки (отсутствуют ребристые конвекторы)
• из-за отсутствия конвекции на мебели оседает меньше пыли
• исключается возможность ожогов от прикосновения к горячим батареям
• отсутствие навесных отопительных приборов, что улучшает интерьер жилища

Для чего нужен насос

Циркуляционный насос

Современные низкотемпературные газовые котлы имеют свой встроенный циркуляционный насос.

Если котел подбирался для обогрева дома от системы теплых полов, то он справится с отоплением жилища общей площадью до 300 кв. м.

Если же в котле нет низкотемпературного режима, горячую воду разбавляют холодной с помощью трехходового клапана.

Кроме того, напольное покрытие выполняется из различных материалов, например — дерево и керамическая плитка. При постоянной температуре теплоносителя полы будут отдавать тепло неодинаково, поскольку у этих материалов разные теплопроводности.

Деревянный пол будет еле теплым, а плитка — чуть ли не горячей. Поэтому приходится устраивать несколько отопительных контуров, каждый со своим смесительным узлом.

Не всегда также удается использовать теплый пол в «отопительном» варианте. В этом случае применяют комбинированное отопление. Наряду с теплым полом сохраняют и обычное отопление (радиаторы). То есть, обе системы должны работать параллельно.

Здесь возникают дополнительные трудности. Ведь штатный насос газового котла работает со своей производительностью, а у нагревательной системы теплого пола подача жидкости должна быть другой.

Согласовать два контура для единой системы — практически неразрешимая задача. Или при хорошо греющих батареях будет прохладный пол, или, напротив, — пол будет теплым, а отопительные приборы иметь комнатную температуру.

Для разрешения этого противоречия применяют еще один агрегат — насос для теплого водяного пола. Протяженные отопительные контуры создают большое гидравлическое сопротивление теплоносителю. Проблема решается выбором одного насоса достаточной мощности либо двух (по одному на этаж) меньшей мощности.

Главная цель насосных установок — обеспечить расчетную подачу теплонесущей жидкости заданной температуры.

Виды насосов

Для обогрева пола применяются те же насосные агрегаты, что и для обычных циркуляционных отопительных систем. По принципу действия они являются центробежными. Основа конструкции — рабочее колесо (крыльчатка), закрепленное на приводном валу в рабочей камере корпуса.

Крыльчатка оснащена спиральными лопастями. Рабочая камера имеет два выхода: всасывание и нагнетание. При вращении крыльчатки от электродвигателя за счет конфигурации рабочей камеры увеличивается объем в зоне каждой лопатки.

При этом создается разрежение, и жидкость из приемного канала всасывается в рабочую камеру. Здесь она увлекается вращающимися лопатками, а подойдя к выходному отверстию, под действием центробежной силы выбрасывается в нагнетающий канал. Существует всего 2 вида насосов:

• с «сухим» ротором (электродвигателя)
• с «мокрым» ротором

Первое исполнение представляет собой тандем, состоящий из корпуса с крыльчаткой и отдельного электромотора, вращающего вал рабочего колеса напрямую или через соединительную муфту. При этом ротор двигателя не контактирует с жидкостью, а изоляция его от рабочей среды обеспечивается радиальным уплотнением (резиновые кольца или манжеты). Есть и моноблочные агрегаты. Достоинства «сухого» ротора:

• высокий КПД (до 80%)
• нечувствительность к жесткой воде

Недостатки:

• повышенный шум
• износ уплотнителей ротора двигателя

Насос с «мокрым» ротором — это моноблочная конструкция, объединяющая электродвигатель и рабочее колесо. Причем изолирован от жидкой среды только статор двигателя, а ротор вращается на подшипниках скольжения прямо в рабочей жидкости, которая выполняет одновременно и функцию смазочного материала. Преимущества «мокрого» исполнения:

• практически бесшумная работа (жидкость служит шумоизоляцией)
• долговечность подшипниковых втулок

Минусы:

• Меньше КПД (около 50%). Объясняется тем, что ротор при вращении преодолевает вязкостное сопротивление среды.
• Чувствительность к наличию солевых растворов (во время перерывов в работе соли откладываются в зазорах подшипников).

Насосы могут быть также:

• односкоростными
• многоскоростными (регулируемые)

Для теплых полов индивидуального жилья наиболее подходят насосы «мокрого» типа:

• благодаря тому, что они не утомляют своим шумом как «сухие»
• не требуют обслуживания
• долговечны
• низкий КПД не является актуальным недостатком, поскольку мощность их незначительна (сравнима с мощностью электрической лампочки).

Расчет и выбор насоса

Монтаж теплого водяного пола

Главные параметры — напор (м) и производительность (м. куб./час).

Они определяют электрическую мощность агрегата, а значит его цену и расход электроэнергии.

В качестве примера показано, как делать расчет, чтобы выбрать насос для водяного теплого пола на 100 кв м.

Шаг 1-й. Задаются диаметром трубы в диапазоне от 16 до 25 мм. Определяют длину трубопровода, исходя из рекомендуемого межвиткового расстояния — например, 150 мм ближе к центру комнаты и 200 мм у стен.
Шаг 2-й. Производительность насоса должна обеспечивать 3-х кратный часовой расход воды. На самом деле, эта рекомендация соблюдается в подавляющем большинстве случаев.

Приближенно определить расход теплоносителя можно из таблиц. Так, для отапливаемой площади от 80 до 120 кв. м рекомендуется часовой оборот жидкости 1,5 м. куб.

Более точный расчет производят по формуле: Q = Pн/ 1,16 × Δ t,
где Pн — тепловая мощность помещения (кВт). Ориентировочная величина составляет 0,1 кВт на 1 м; 1,16 — удельная теплоемкость воды (для другого антифриза взять из справочника); Δ t — перепад температур на протяжении контура.

Для «змейки» допускается не более 5 градусов, для «улитки» — 15. Если раскладку трубы выполнять змейкой, можно принять 10 градусов.
Q = 0,1 × 100/ 1,16 × 10 = 0,86 кВт. С учетом 20% запаса требуется насос мощностью 1 кВт.

Шаг 3-й. Вычисляют гидравлическое сопротивление контура:
H = (П × L + ΣК) / 1000 (м), где П — гидравлический коэффициент трения (определяется из справочника или технических характеристик материала);
L — длина трубы (м), на площадь 100 кв. м пойдет примерно 500 м трубы;
К — коэффициент местного сопротивления — изгибы трубы, причем их количество необходимо определить заранее прорисовкой трассы теплового контура.

Расход теплоносителя (производительность насоса) должен быть больше величины гидравлического сопротивления.

На этом расчет закончен. Насос выбирают по его технической характеристике. Она представляет собой кривую в осях напор-расход, падающую из точки максимального напора до пересечения с осью производительности.

Выбирать насос нужно так, чтобы рабочая точка системы отопления (расход-напор) находилась в средней трети графика. При этом устройство будет работать без перегрузки и не обладать завышенной мощностью.

Насосы для теплого пола в небольших помещениях

Иногда возникает потребность устроить теплый пол не на всей жилой площади, а только в небольшом помещении — кухне, прихожей, тамбуре, санузле, то есть там, где нет радиаторов отопления или их установка сопряжена с трудностями. Здесь могут помочь автономные мини-системы теплого пола.

Особенность этих устройств — не требуют подключения к источникам теплоснабжения. Вода нагревается встроенным тепловым электронагревателем (ТЭН), а для ее циркуляции применяется специальный насос для водяного теплого пола малой площади.

Для примера можно привести 2 мини-модуля:

• Модульный комплект водяного теплого пола для малых площадей mini 350. Нагревает 12 квадратных метров, что вполне достаточно для приличного размера кухни. Потребляет 375 Вт электроэнергии (350 — ТЭН и 25 — миниатюрный насос). Управляется термостатом, который поддерживает заданную температуру, включая и выключая нагревательный элемент. ТЭН не перегорает, даже если вытечет вся вода. 12-миллиметровые трубы PERT MIDI Composite заливаются бетонной стяжкой, а срок службы их — 450 лет. (!)
• Модуль MIDI 1500 обогревает 40 квадратов пола, то есть несколько помещений. Мощность его — 1,5 кВт. Для бетона предусмотрены трубы из сшитого полиэтилена PERT Ø12–Ø20, а для настильной системы — Ø16, Ø17.

Комплекты мини-установок теплого пола — удачное решение для автономного отопления небольших площадей.

Если циркуляционный насос — «сердце» водяной отопительной системы теплого пола, то отложения солей, которые содержит так называемая «жесткая» вода, могут привести к закупориванию «кровеносных сосудов» — трубопроводов, залитых в толщу бетонной стяжки.

Поэтому необходима профилактика — менять воду не реже одного раза в год. Причем заливать лучше дистиллированную. Стоит она немного, а система будет работать эффективнее. А о том, как монтировать циркуляционный насос, можно посмотреть на видео: