Теплый водяной пол.

Принцип действия и преимущества теплого пола.

Что такое теплый пол и как его сделать своими руками ?

В классическом виде система «водяной теплый пол» представляет собой слой бетона со встроенными в него змеевиками нагревательных труб. Этот бетонный пласт должен быть хорошо изолирован от теплопотерь вниз и в стороны. Чем так хороши водяные теплые полы и почему их считают идеальным видом отопления? Никакой другой тип отопления, кроме отопления полом, не в состоянии обеспечить столь высокий уровень комфорта и эстетики. Комфортно отапливаемое рабочее или жилое помещение является основным условием для хорошего самочувствия. В помещении, отапливаемом традиционными системами (радиаторами, конвекторами и фанкойлами), основной вид передачи тепла - это конвекция.

Конвективные потоки циркулируют внутри помещения следующим образом: теплый воздух от радиатора поднимается вверх к потолку, остывая, воздух опускается вниз к полу, холодный воздух с пола затягивается в радиатор, нагретый в радиаторе воздух снова поднимается к потолку и т.д. Поэтому температура воздуха у потолка выше, чем на уровне пола. Данное распределение температуры не соответствуют физиологическим требованиям человека и создает неблагоприятное состояние комфорта.

В отличие от радиаторов, теплый пол не создает конвекции. Он прогревает воздух в помещении всей поверхностью пола. В районе пола воздух теплее, чем у потолка. Это идеальное, с точки зрения комфорта и самочувствия, распределение температуры воздуха внутри помещения: 22°С на уровне ног и 18°С на уровне головы. Низкая температура теплоносителя - еще одно отличие системы напольного отопления от традиционных радиаторных систем. Напольное отопление позволяет получить тепловой поток 40-150 Вт с одного квадратного метра площади, при температуре теплоносителя всего 30-50° C.

Системы водяных теплых полов имеют массу неоспоримых преимуществ перед другими видами отопления, главными из которых являются:

Повышенный комфорт, обусловленный передачей тепловой энергии за счет излучения, а не конвекции. Помещение прогревается равномерно, без «пышущих» радиаторов и холодных углов.

Здоровье вследствие отсутствия циркуляции пыли. Пол постоянно остается сухим и на нем не образуется плесень; уничтожается питательная среда для бактерий и пылевых клещей. Сохраняется естественный уровень влажности воздуха, причем сам воздух не теряет природной свежести.

Гигиеничность. ТП удобны для мытья и дезинфекции, что делает целесообразным их использование в помещениях с высокими требованиями к чистоте (медицина, пищевая промышленность, особо чистые производства и т.д.).

Безопасность. Вы и ваш ребенок никогда не получите повреждений (ушибов, царапин, ожогов), что может случиться при касании о радиатор или конвектор. 

Эффект саморегуляции. В системах ТП количество отдаваемой энергии определяется разностью температуры поверхности пола и температуры воздуха в помещении. Если температура в помещении приблизится к температуре пола, например, за счет солнечного облучения, то теплоотдача уменьшается, не позволяя комнате перегреться. И наоборот если температура в помещении упадет, например, после проветривания, то теплоотдача пола увеличивается.

Удобство. Возможна бeспрeпятствeнная планировка помeщeний благодаря отсутствию мешающих отопительных приборов.

Современность. Теплый пол идеально сочетается с современной отопительной техникой, использующей передовые технологии энергосбережения, такие как конденсатные теплообменники, тепловые насосы и солнечные батареи.

Экономичность. Достигается экономия энергии до 20-30% (по сравнению с радиаторным отоплением) в жилых зданиях и до 50% в помещениях с высокими потолками.

Долгий срок службы.

Некоторые ограничения при использовании ТП:
В хорошо утепленном доме с качественным остеклением, теплый пол часто способен полностью покрыть теплопотери. Но на лестницах, в тамбурах и других местах, где невозможно его установить или его мощности недостаточно, применение радиаторов или конвекторов неизбежно. Водяные теплые полы чаще всего используются в частных домах. В городских квартирах с централизованным отоплением обустройство таких полов категорически запрещено из-за увеличения гидравлического сопротивления системы, некачественного теплоносителя и высокой вероятности повреждения греющих труб после гидроударов.

Схема укладки водяных теплых полов

Современная система теплых полов предполагает наличие нескольких основных слоистых структур. Во-первых, необходим нижний слой  паро- или гидроизляционное покрытие. Затем по периметру помещений прокладывается демпферная лента.

Следующий этап - теплоизоляционный слой, покрывающий всю площадь помещений. На теплоизоляционные плиты укладывается греющая труба. Поверх греющих труб укладывается несущий слой (чаще - бетонная стяжка, но иногда, например на деревянных перекрытиях, используется ГВЛ и его аналоги).

И завершает «пирог» чистовое напольное покрытие. Рекомендуется использовать керамическое, каменное покрытие или специальный ламинированный паркет.

Общая толщина колеблется от 50 до 200 мм. Причем она, как правило, определяется не желанием пользователя, а требованиями к толщине теплоизоляции, диаметру трубы, толщине стяжки, которые, в свою очередь, зависят от теплоизоляционных свойств перекрытия, мощности теплых полов, материала облицовки и т.д. Сначала остановимся на каждом слое в отдельности, а затем рассмотрим методики укладки водяных теплых полов традиционным «бетонным» способом, а также разновидностей «легких» теплых полов.

Подготовка помещения.

Помещение в целом должно иметь следующую степень готовности: установленные окна и двери, законченные внутренние штукатурные работы, выполненная разметка уровня «чистого» пола во всех помещениях, выведенные точки подключения воды, канализации и электричества, подготовленные ниши для распределительных шкафов ТП.

Напольное перекрытие должно быть подготовлено под требования СНиП («Свод норм и правил»). Поверхность перекрытия должна быть чистой и ровной. Неровность по площади, занимаемой одним змеевиком, не должна превышать ±5 мм. Допускаются неровности и выступы не более 10 мм. В противном случае необходимо произвести выравнивание «чернового» пола с помощью дополнительной выравнивающей стяжки. При нарушении данного требования, во время эксплуатации произойдет завоздушивание труб, резко возрастет их гидравлическое сопротивление, уменьшится теплоотдача труб и может возникнуть проблема не только с запуском теплого пола, но и с его последующей работой.

Полы в помещениях, примыкающих непосредственно к грунту, должны иметь надежную гидроизоляцию.

Пароизоляционный слой.

Пароизоляционным слоем, как правило, служит полиэтиленовая пленка толщиной 0,2 мм и более. Ее назначение - защита теплоизоляции от влаги. Если в качестве теплоизоляции используется пенопласт (пенополиуретан или пенополистирол), то, впитывая влагу, пенопласт теряет свои термо- и шумоизоляционные свойства.

Откуда может поступать влага?

Во-первых, снизу, со стороны перекрытия.
Если перекрытие холодное (под ним грунт или неотапливаемый подвал), то на границе теплоизоляции/перекрытия образуется конденсат, бетонное перекрытие сыреет, и эту сырость может впитывать пенопласт. В таком случае, пароизоляционнуюпленку надо укладывать первым слоем на перекрытие, под пенопласт. Укладывать пленку следует внахлест 8-10 см, проклееваястыки липкой лентой. Края пленки у стен нужно завернуть и накрыть ей низ стены.

Во-вторых, вода может появиться сверху, между греющей трубой и теплоизоляцией. Она можетвпитаться в пенопласт при заливке ТП бетоном. Тогда пароизоляция нужна над пенопластом. Практически все современные теплоизоляционные плиты, разработанные специально для систем теплых полов, уже имеют верхний пароизоляционный слой из лавсана или жесткого полистирола.

Демпферная лента.

Демпферная (краевая, рантовая) лента представляет собой полосу из вспененного полиэтилена толщиной не менее 5 мм и шириной 120-180 мм. Она служит для компенсации температурного расширения стяжки и предотвращает образование теплового моста между стяжкой и стенами.

Ленту укладывают вдоль боковых стен после выравнивания поверхности основания и примыкающих к нему участков стен. Она должна быть уложена вдоль всех стен, обрамляющих помещение, стоек, дверных коробок и т.п. Лента должна выступать над запланированной высотой конструкции пола минимум на 20 мм.
Демпферная лента имеет «юбочку» из полиэтиленовой пленки. Ею нужно накрыть стык между теплоизоляционной плитой и демпферной лентой, чтобы туда не затекал бетон при заливке стяжки. Для удобства монтажа с тыльной стороны на демпферную ленту нанесен самоклеющийся слой для крепления ее к стене.

Теплоизоляционные плиты

Теплоизоляция – скорее всего главный элемент системы водяных теплых полов. Назначение теплоизоляции – направить тепловой поток от греющих труб и стяжки строго вверх, в отапливаемое помещение, исключая теплопотери через нижнее перекрытие. Именно от правильно выбора теплоизоляции зависят такие важные параметры теплого пола как тепловая мощность, экономичность и несущая способность.

Нормы предписывают, чтобы толщина теплоизоляционного слоя теплых полов для холодных перекрытий (над грунтом или неотапливаемым подвалом) была не менее 50 мм, а на межэтажных теплых перекрытиях – не менее 20 мм. Плотность напольного теплоизоляционного покрытия не должна быть меньше 25 кг/м3.

Еще недавно единственным теплоизоляционным материалом был фольгированный полистирол. Это плиты пенопласта толщиной 30 мм и плотностью 30 кг/м3, покрытые слоем фольги. Этот вид теплоизоляции имеет как недостатки, так и преимущества. Все его плюсы больше относятся к полупромышленному применению, так как он поставляется листами по 5 м2 и на нем можно крепить трубы любого диаметра. Для использования в частных домах у него есть недостатки: его обязательно надо покрывать полиэтиленовой пленкой, так как слой фольги не «съедается» бетоном за 3-5 недель, для трубы нет готовых фиксаторов и приходиться применять различные приспособления (клипсы, хомуты, монтажные рейки, направляющие сетки и т.д. ) для крепления труб, очень неудобно заливать бетонную стяжку, так как велика вероятность повредить трубу.

Сейчас появились более современные материалы. Это профильные теплоизоляционные плиты.
Они изготовлены из плотного пенополистирола (40 кг/м3 ),отштампованы гидрорепеллентным способом, обладает высокой механической прочностью. Плиты покрыты пароизоляционной пленкой из жесткого полистирола. Поверхность плиты имеет специально  отформованные  «бобышки»  для удобной и надежной укладки греющей трубы.  Плита снабжена боковыми замками, которые позволяют формировать сплошные щиты из плит по всей поверхности отапливаемого помещения. Замки гарантируют надежное сцепление плит и исключают термоаккустические швы.  Для удобства подгонки плит  под  конфигурацию помещения, по бокам плит нанесена линейка.  Рельефная нижняя поверхность выполняет функцию шумопоглощения и сглаживания неровностей пола.

Использование профильных теплоизоляционных плит  позволяет на порядок сократить сроки монтажа теплых полов, обезопасить греющую трубу во время укладки и заливки бетоном.

Греющие трубы:

В качестве отопительных трубопроводов, в системах водяных теплых полов, могут использоваться практически все виды труб: металлопластиковые, медные, из нержавейки, полибутана, полиэтилена, трубы из гофрированной нежржавейки и т.д.
Мы предлагаем использовать трубы из сшитого полиэтилена высокой плотности PERT или Гофрированную нержавеющею трубу, которые идеально подходят для систем напольного отопления.

Укладка греющих труб: 

Для того, что бы правильно распланировать раскладку труб, необходимо учитывать несколько основных правил:

Более высокая тепловая мощность теплых полов достигается более плотной укладкой труб. И наоборот. То есть, вдоль наружных стен греющие трубы должны быть уложены более плотно, чем в середине помещения.

Не имеет смысла укладывать трубы плотнее  чем через 10 см. Более плотная укладка ведет к значительному перерасходу труб, при этом тепловой поток остается практически неизменным. Кроме того, возможно появление эффекта теплового моста, когда температура подачи теплоносителя сравняется с температурой обратки.

Расстояние между греющими трубами не должно быть более  25 см, для обеспечения равномерного распределения температуры по поверхности пола. Чтобы "температурная зебра" не воспринималась ногой человека, максимальный перепад температуры по длине стопы не должен превышать 4°С.

Отступ греющих труб от наружных стен должен составлять не менее 15 см.

Не рекомендуется укладывать греющие контуры (петли) длиной более 100 м. Это приводит к  высоким гидравлическим потерям.

Нельзя укладывать трубы на стыке плит перекрытий. В таких случаях надо положить два отдельных контура по разные стороны от стыка. А трубы, пересекающие стык, должны быть уложены в металлические гильзы длиной 30 см.

Теперь скажем несколько слов о формах греющих контуров. Наиболее часто встречается 2 способа укладки греющих труб: бифилярная (она же «улитка», или «спираль») и меандровая (она же «змейка», или «зигзаг»).При укладке «змейкой» горячий теплоноситель поступает в контур, как правило, у внешней стены помещения и непрерывно охлаждается при протекании по трубам. Поэтому в месте поступления теплоносителя (начале змеевика) достигается большая температура поверхности и, как следствие, большая теплоотдача. Далее вглубь помещения вследствие охлаждения теплоносителя уменьшается температура поверхности пола и плотность теплового потока. У такого контура неравномерное распределение тепла. Для того чтобы это исправить, можно увеличить мощность насоса или уложить петли в виде двойной змейки.

Большая равномерность прогрева теплого пола достигается при укладке «улиткой». В этом случае трубы подачи и обратки постоянно чередуются, и создают одинаковой температурный фон по всей поверхности пола в помещении.

Существуют некоторые преимущества одного способа укладки перед другим. Способ «улиткой» более прост в укладке, так как контур укладывается с изгибом трубы на 90° (в то время как в «змейке» практически все повороты трубы составляют 180°). «Улитка» требует меньшей мощности циркуляционного насоса. «Змейка» незаменима при использовании теплых полов в помещениях, имеющих линейный уклон. В помещениях с уклоном распределительный
шкаф ставится на самой возвышенной стене и воздух из «змейки» беспрепятственно удаляется из греющей петли. В отличие от «змейки», «улитка» в помещениях с уклоном быстро забивается воздушными пробками и перестает работать.

Также «змейка» очень удобна в больших помещениях, так как позволяет укладывать контуры одинаковой длины, что существенно упрощает балансировку системы. На практике чаще используется «улитка» (по причине более равномерного прогрева и использования менее мощных насосов) или сочетание «улитки» и «змейки». Уложенные ветки труб собираются в распределительный коллектор. Правильнее устанавливать шкаф с распределительным коллектором как можно ближе к отапливаемым помещениям. Обычно это серединная часть дома. Это существенно снижает расход труб и других материалов. Если не получается установить коллектор в непосредственной близости от отапливаемого помещения, то те участки труб, которые проходят через «не свои» помещения, должны быть обязательно
уложены в трубной теплоизоляции.Изгиб трубы от пола к коллектору необходимо защитить гофрированной трубкой. Это кусок шланга из ПВХ длиной порядка 40 см, который обезопасит трубу на выходе из пола.

Опрессовка труб:

Опрессовка выполняется непосредственно перед заливкой бетонной стяжки. К моменту опрессовки уже должен быть смонтирован шкаф с распределительным коллектором теплых полов, и все греющие контуры должны быть подключены к коллектору.
Каждый отопительный контур в отдельности наполняется водой через коллектор подачи, до тех пор пока из него не будет вытеснен абсолютно весь воздух. Для этого необходимо по очереди полностью открыть регулирующие вентили и расходомеры на каждом контуре.

Внимание! Во время заполнения контуров и на весь период оппрессовки, автоматические воздухоудалители должны быть закрыты! Воздух из контуров несет с собой пыль и частички мусора, которые способны вывести воздухоотводчик из строя. Воздух можно выпускать через сливные краны. Автоматические воздухоотводчики открывают только после наполнения, опрессовки и прогрева всей системы отопления.

Теперь о режиме опрессовки. Если в качестве греющих труб используется металлопластиковые трубы, то система опрессовывается холодной водой давлением 6 бар на 1 сутки. Если давление осталось неизменным, значит, испытание прошло успешно. Затем заполненные, находящиеся под давлением трубы заливают бетоном.

Для труб из сшитого полиэтилена график опрессовки немного другой. Система нагружается давлением, в два раза превышающим рабочее (обязательно не менее 6 бар). При этом давление в системе начинает падать. Через полчаса необходимо восстановить опрессовочное давление. Эту процедуру необходимо провести 3 раза. Так, через 1,5 часа нужно последний раз докачать давление
до опрессовочного и оставить систему на 24 часа. Система считается испытанной, если через сутки давление системы упало менее, чем на 1,5 бара, и нет мест утечек.

Бетонная стяжка.

Обычный состав бетона не совсем подходит в качестве стяжки для теплых полов. Поэтому для улучшения его механических и физических свойств необходимо применять специальные добавки.

В первую очередь - пластификатор, который повышает эластичность стяжки (предел прочности на сжатие). Без применения пластификатора, толщина стяжки над трубами, исходя из теплового расчета, должна составлять не менее 50 мм (при температуре теплоносителя 50°С и температуре поверхности пола 30°С). Пластификатор же позволяет уменьшить эту величину до 30 мм. Средний расход пластификатора на 1 кв.м отапливаемого пола составляет 0,6 - 1,0 литр.

Если стяжка тонкая (3-4см), если помещение больше 40 кв.м, имеет сложную или вытянутую форму, а так же в качестве замены арматурной сетки рекомендуется использовать фибру. Она представляет собой волокна полипропилена, которые обладают высокой способностью к перемешиванию и хорошо распределяются по всему объёму цементно-песчаной стяжки. Средний расход фибры - 1 пакет ( 3 куб. дм) на 20 кв. м.

Состав раствора с этими добавками может быть следующим:

цемент М400-100 кг

песок - 500 кг

вода - 50 л

пластификатор - 7,7 л

фибра 1 куб. дм .

Укладывать стяжку следует при температуре окружающей среды не ниже + 5°С. Стяжка должна находиться под слоем влажного водоудерживающего материала в течение 7 дней после укладки.
Время полного затвердевания стяжки, согласно СНиП, составляет не менее 28 суток. Недопустимо ускорять затвердевание стяжки, включая теплый пол.

Пуск теплого пола

После полного затвердевания, «выживания», стяжки можно запускать теплый пол в рабочий режим.
Основная задача при запуске системы - удаление из нее воздуха. В системе устанавливают давление, на 15% превышающее рабочее. После этого включают насосы на малой скорости. Затем вручную клапанами перекрывают все ветви, оставляя открытой одну, и добиваются ее полного обезвоздушивания.

Таким образом «продавливают» каждую из ветвей. Эту операцию необходимо проделывать несколько раз в течение нескольких дней, так как невозможно сразу выгнать воздух из достаточно длинных контуров.
Начинать прогрев теплого пола следует с температуры 20-25°С, ежедневно увеличивая ее на 5°С, вплоть до достижения проектной температуры.