Водяной теплый пол и отопление: классификация систем и физика процесса

Водяные теплые полы — сегодня одна из наиболее популярных систем отопления наряду с традиционными радиаторами. Классический водяной теплый пол имеет в своей основе систему труб с теплой водой, подогреваемой отопительным котлом. В этом материале мы подробнее остановимся на физике процесса, рассмотрим классификацию водяного отопления, которая лежит в основе теплых полов и его принцип действия.

Водяной теплый пол и отопление

Системы водяного отопления, питающих теплые полы, классифицируются по: способу побуждения циркуляции (гравитационные или насосные), виду прокладки трубопроводов в помещениях (вертикальные или горизонтальные), способу подачи теплоносителя к нагревательным приборам (двухтрубные или однотрубные как с параллельным, так и последовательным присоединением нагревательных приборов, к трубопроводам), расположению магистралей в здании (с верхней и нижней прокладкой горячей магистрали); компоновке циркуляционных колец (тупиковые и попутные).

Чтобы понять физику процесса, достаточно представить себе обычную колбу с водой — прообраз водяной системы отопления: открытая часть колбы (для удаления воздушных скоплений и компенсации прироста воды при нагревании — расширительный бак, спиртовая горелка — котельная, круговая часть — коммуникация труб и нагревательных приборов.

Колба заполнена водой до определенного уровня, открыта сверху и нагревается снизу. При нагревании вода расширяется. Увеличение объема воды вызывает повышение ее уровня до соответствующей отметки. Нагревшиеся частицы воды поднимаются вверх в левой части колбы, место их занимают холодные (тяжелые) частицы, притекающие из правой. Возникает гравитационная («gravitas» — вес) циркуляция в результате разности плотностей холодной и горячей воды. Если бы в кольцевую колбу удалось встроить и включить дополнительный побудитель — насос, то циркуляция бы усилилась.

Нагревание воды сопровождается выделением йз нее кислорода и углекислоты. Если бы они не удалялись в атмосферу через открытую часть колбы, то, всплывая, создавали бы в ее верхней части газовоздушную пробку, препятствующую циркуляции воды; в колбе из стали в этом случае образовывалась бы водная закись железа — ржавчина, которая уменьшала бы сечение колбы и толщину ее стенок, снижала долговечность работы прибора.

В эксплуатации при охлаждении воды в радиаторах и повышении при этом ее способности поглощать из них воздух к местному обезвоздушиванию обычно не прибегают. Основное достоинство двухтрубной системы — поступление воды с наивысшей температурой /г к каждому нагревательному прибору (экономичность поверхности нагрева), недостатки — значительный расход труб и фасонных частей, усложнение монтажа.

В однотрубной системе вода с наивысшей температурой и поступает лишь в первые по ходу движения этаже-узлы левой вертикальной части системы или в первые приборы горизонтальных веток правой части.