Попробуем разобраться с основными моментами проектирования теплого водяного пола, которые необходимо учесть для его эффективной работы.
Теплоотдача
Типовая конструкция "пирога" теплого водяного пола представлена ниже.
Тепло от водяных труб будет передаваться в теле стяжки посредством теплопроводности материалов, окружающих трубы.
Распространено заблуждение, что тепло будет передаваться преимущественно вверх. Это заблуждение связано с нашим повседневным опытом, когда мы наблюдаем подъем теплого воздуха от источника нагрева. Но в нашем повседневном случае передача тепла идет с помощью переноса вещества – конвекцией. В случае же теплого пола передача тепла будет идти посредством теплопроводности, т.е. без переноса вещества.
Из этого следует два вывода:
1. Необходимо утеплить стяжку снизу, чтобы не греть ж/б перекрытие пола (увеличиваем тепловое сопротивление в том направлении, куда тепло уходить не должно).
2. Необходимо использовать для стяжки и финишных половых покрытий теплопроводные материалы (уменьшаем тепловое сопротивление в направлении желаемой передачи тепла).
Зависимость КПД теплого пола от толщины подложки теплого пола приведены на графике.
С методикой расчета КПД теплого пола можно познакомиться здесь.
Таким образом, под стяжкой теплого пола должен быть слой утеплителя (типа экструзионного пенополистирола) толщиной не менее 2,5 см. Стяжка должна быть сделана с минимальным воздухововлечением: по «мокрой» технологии, с использованием пластификаторов, глубинных вибраторов.
Использование пластификатора позволяет обеспечить достаточную удобоукладываемость цементно-песчаной смеси с минимальным количеством воды. Многие строители-самоучки не знают, что избыток влаги в растворе снижает прочность бетона. Льют воду с избытком, чтобы раствор лучше растекался, а на выходе получается растрескивание бетона. Поэтому использование пластификатора для стяжки теплого пола обязательно!
Обычный пластификатор увеличивает воздухововлечение. Для увеличения теплопроводности стяжки важно использовать пластификатор с пониженным (нормируемым) воздухововлечением (тип ВП). Например, Rehau_Rautherm_"P".
Финишное покрытие теплого пола – предпочтительно керамогранит, клеевой кварцвинил. Использование, например, замкового кварцвинила толщиной 5 мм, требующего укладки подложки, уже заметно снизит эффективность теплого пола. Использование еще более толстых покрытий (ламинат, паркет и т.д.) даже не обсуждается.
Прочность стяжки
При нагреве/остывании стяжка будет испытывать значительные температурные напряжения (стяжка “гуляет” при изменении температуры). В связи с этим стяжка теплого пола должна изготавливаться из цемента марки М300 или выше и толщина стяжки не должна быть меньше 6 см.
Толщина стяжки также влияет на проявление эффекта т.н. тепловой «зебры» (прямо над трубой температура будет выше, чем стороне). Увеличение толщины стяжки уменьшает эффект тепловой зебры, но, в тоже время, увеличивает тепловое сопротивление тела стяжки и снижает общую эффективность теплого пола. Чтобы эффект «зебры» стал незаметным, по опыту, толщины стяжки 7 см достаточно при шаге укладки трубы 20 см.
Для предупреждения растрескивания стяжку армируют стальной сеткой. Толщины прута 4 мм достаточно. Размер ячейки выбирают, исходя из удобства раскладки труб (5-20 см). Для верности в стяжку также добавляют фиброволокно.
Между стяжкой и стенами необходима укладка демпферной ленты толщиной 1 см. Также, если какой-либо размер помещения превышает 8 м или площадь помещения превышает 40 м2, то необходимо устраивать деформационный шов.
Автоматическое управление
Конструкция бетонного теплого пола имеет большой вес (150-200 кг/м2) и, соответственно, большую теплоемкость и большую площадь рассеяния тепла.
Из-за большой площади рассеяния тепла температура в помещении буквально следует за температурой теплого пола: изменение температуры поверхности пола на 1 градус также изменяет температуру в помещении на 1 градус.
Большая теплоемкость материала теплого пола приводит к его большой тепловой инерционности (примерно как у русской печи). После включения теплого пола температура поверхности пола увеличивается на 1 градус примерно через 1 час. Остывает на 1 градус теплый пол через несколько часов после выключения. Все эти обстоятельства приводят к тому, что теплым полом управлять вручную практически невозможно. Можно легко перегреть теплый пол и устроить незапланированную баню дома на целый день. Поэтому теплый пол всегда оборудуют автоматикой, которая с помощью комнатных термостатов управляет подачей воды в контуры теплого пола. Автоматика позволяет выдерживать в помещении температуру с точностью до 1 градуса, а также экономить на электроэнергии/газе.
При оборудовании теплого пола автоматикой нужно предусмотреть следующий момент. Когда автоматика теплого пола перекроет подачу во все контуры теплого пола, то насос, обеспечивающий циркуляцию в контурах теплого пола, будет перегружен, если в вашей гидравлической схеме у воды не останется "путей отхода". Для этого в коллекторе теплого пола надо предусмотреть т.н. байпас с перепускным клапаном.
Смесительный узел
Смесительный узел теплого пола актуален для тех, кто планирует комбинировать отопление с помощью теплого пола с радиаторным отоплением. Дело в том, что потребная температура подачи теплого пола составляет около 40 градусов (поэтому теплый пол еще называют низкотемпературным отоплением), а потребная температура подачи для радиаторов отопления значительно выше: не менее 60 градусов (высокотемпературное отопление). Для решения этой проблемы теплый пол оборудуют т.н. смесительным узлом. Смесительный узел смешивает горячую воду котла и холодную воду обратной линии теплого пола. На выходе смесительного узла получается термостабилизированная вода на подаче теплого пола.
Смесительный узел рекомендуется к установке в домах с газовым котлом даже в отсутствие радиаторного отопления, т.к. температура подачи 40 градусов для большинства газовых котлов является неоптимальной и приведет к преждевременному выходу его из строя.
Полезные советы
1. При проектировании отопления дома сохраните классическое радиаторное отопление под окнами. При комбинации теплого пола и радиаторов учтите, что гидравлическое сопротивление теплого пола значительно выше, ввиду значительной протяженности и малого диаметра труб.
Всякое вещество ищет путь наименьшего сопротивления. При параллельном подключении расход теплоносителя будет в два раза ниже в той ветке, чье гидравлическое сопротивление в два раза выше (в гидравлике действует закон обратной пропорциональности).
Поэтому, если у вас подключены параллельно коллектора теплого пола и радиаторов, то не удивляйтесь, если у вас не будет прогреваться теплый пол. В этом случае необходимо выполнить одно из двух: либо «придушить» вентилем радиаторный коллектор, либо поставить на коллектор теплого пола свой насос.
2. Установка стальной сетки не только увеличивает прочность стяжки (за счет ее армирования), но и увеличивает теплопроводность тела стяжки (теплопроводность стали выше теплопроводности бетона примерно в 50 раз!). Поэтому использование стальной сетки оправдано вдвойне. Для повышения теплопроводности стяжки и уменьшения эффекта тепловой "зебры" используйте сетку с минимальной клеткой и большой толщиной прута, например 50х50х5 мм. Это особенно актуально, если у вас нет опыта бетонных работ и вы не уверены в том, что бетонная стяжка у вас получится качественной (с минимальным количеством дефектов типа раковин, пустот).
3. Крепление труб на стальную сетку можно делать с помощью пластиковых стяжек. Это не даст трубам всплыть при заливке стяжки и позволит сэкономить на специальных матах для укладки теплого пола.
4. Стальную сетку необходимо укладывать с нахлестом в 1 клетку. Стальная сетка должна быть заведена в проемы помещений с нахлестом.
На фото ниже отсутствие стальной сетки в дверном проеме привело к трещине со ступенькой в керамогранитном слое (уровень пола в помещениях по керамограниту стал отличаться примерно на 1 мм).
5. Существуют два способа раскладки трубы - "змейкой" и "улиткой". Оптимальный способ раскладки труб - "улиткой". Во-первых, в "улитке" трубы подачи и обратки чередуются, что дает равномерное распределение тепла. Во-вторых, в "улитке" все повороты трубы, кроме изгиба в самом центре, имеют угол 90 градусов. "Змейка" лишена этих преимуществ. Ее отличает лишь простота укладки. При укладке "змейкой" может заметно отличаться разница температуры поверхности пола. Каждый поворот в "змейке" идет на 180 градусов, что ограничивает шаг укладки.
Температура воды на подаче примерно на 5-10 градусов больше, чем на обратке (зависит от расхода теплоносителя и длины контура). Поэтому линии с горячим теплоносителем нужно направлять кратчайшим путем в помещения с высоким требованием к теплу: жилые помещения, а также ванную комнату. Линии с обраткой (остывшим теплоносителем) направлять, соответственно, в нежилые помещения: на кухню, коридор и т.п.
6. Не укладывайте трубы ближе 10-20 см от края помещения. При соблюдении этого правила между помещениями расстояние между трубами может получиться до 40 см, что приведет к заметной зоне непрогрева. Поэтому в проеме помещения подведите трубы навстречу друг другу до расчетной ширины укладки, не допуская резких переломов.
На фото ниже расстояние между трубами получилось около 50 см, что привело к зоне локального непрогрева.
7. В местах учащения прокладки труб необходимо использовать теплоизоляционные трубки, иначе в этих местах будут зоны локального перегрева.
8. Воздержитесь от прокладки труб под будущим местом для холодильника, лотка для кота, мебели, которую не планируется переставлять, и для других мест, которые греть нежелательно или не имеет смысла.
9. Перед заливкой «мокрой» стяжки нужно тщательно обустроить «бассейн» для будущей стяжки, чтобы не затопить нижнее помещение. Для этого достаточно проклеить все швы широким (7 см) металлизированным или армированным скотчем.
10. Для расчета потребной длины трубы удобно пользоваться простой формулой: L = S / h, где S - площадь помещения, h - шаг укладки трубы. Так, при S=40м2 и h=0,2м потребуется L=200м трубы.
Спасибо за внимание!