Конструкция и материалы для теплого водяного пола

Требования к трубам для теплых полов


Обычно водяной теплый пол (ТП) устраивается в стяжке из бетона. Существует также сухая технология с использованием вместо цементно-песчаной смеси настила из древесных и гипсоволокнистых плит. Но в большинстве случаев мастера и хозяева частных домов выбирают мокрый бетонный вариант. Трубы в стяжке более эффективны и лучше защищены от механических повреждений, нежели те, что закрыты слоем ДВП или ГВЛ.

Конструкция водяных полов

Конструкция водяных полов

Трубопровод для водяного теплого пола должен собраться из изделий с:

  • высокой теплопроводностью;
  • низким гидравлическим сопротивлением;
  • малым коэффициентом теплового расширения;
  • повышенной коррозионной стойкостью;
  • хорошей гибкостью для укладки «змейкой» или «спиралью».

Водяные полы относятся к низкотемпературным системам обогрева. Температура теплоносителя в них редко превышает +50 0С, обычно это +30–40 0С. Тепло от воды в бетон стяжки должно передаваться максимально быстро. Если теплопроводность труб будет низкой, то отопительная системы окажется низкоэффективной.

Плюсы водяных полов

Плюсы водяных полов

Немаловажен и фактор гидравлического сопротивления. Длина трубопровода в одном контуре водяного ТП может достигать 100 метров. Если трубы для обогрева пола взять «шершавые» внутри, то насос потребуется устанавливать более мощный и дорогой. С тепловым расширением еще все проще – расширяться от нагрева трубным изделиям в бетонной стяжке просто некуда.


Устройство краевых зон


В случае, когда напольное отопление не может полностью восполнить теплопотери помещения, можно попытаться компенсировать недостачу тепловой энергии устройством краевых зон. Краевые зоны – это участки тёплого пола с повышенной температурой поверхности пола, которые устраивают, как правило, вдоль наружных стен на ширину не более 1 м.

    Повысить удельный тепловой поток в краевых зонах можно несколькими способами:
  • уменьшить шаг труб (табл. 4; рис. 5 А);
  • использовать отдельную петлю с повышенной температурой теплоносителя (рис. 5 В);
  • использовать отдельную петлю с увеличенным диаметром трубы (табл. 5);
  • использовать отдельную петлю с повышенной температурой теплоносителя, уменьшенным шагом и увеличенным диаметром труб.

Таблица 4. Влияние шага трубы на изменение удельного теплового потока (по отношению к шагу 15 см)

Шаг труб, см

7,5

10

15

20

25

30

Изменение удельного теплового потока при прочих равных условиях, %

+13

+8

–8

–15

–22


Таблица 5. Влияние диаметра труб на изменение удельного теплового потока (по отношению к наружному диаметру 16 мм)

Наружный диаметр трубы, мм

12

16

20

25

Изменение удельного теплового потока при прочих равных условиях, %

9

+10

+25


Применение отдельных петель с повышенной температурой теплоносителя имеет смысл использовать, когда имеется несколько помещений с краевыми зонами. В этом случае трубопроводы краевых зон можно обслуживать отдельным насосно-смесительным узлом.

В любом случае температура поверхности пола в краевых зонах не должна превышать 31 °С, а также температуры, на которую рассчитано финишное напольное покрытие.


Рис. 5. Варианты устройства краевых зон тёплого пола



Способы раскладки петель тёплого пола


Шаг петель тёплого пола и диаметр труб должны определяться теплотехническими и гидравлическими расчётами. Для облегчения задачи выбора шага петель можно воспользоваться практической табл. 2.

Удельные тепловой поток, Вт/м2

До 50

200

От 50 до 100

150

Свыше 100

100

Следует учесть, что шаг петель менее 100 мм трудно осуществить на практике из-за маленького радиуса изгиба трубы, а шаг более 250 мм не рекомендуется, так как возникает ощутимая неравномерность прогрева тёплого пола. Существует несколько способов раскладки петель тёплого пола по помещению (рис. 3). Наиболее предпочтительным вариантом является укладка двойным меандром («улиткой»).

    По сравнению с раскладкой «змейкой» этот вариант имеет следующие преимущества:
  • количество труб на 10–12 % меньше;
  • гидравлические потери ниже на 13–15 %. Это объясняется тем, что при двойном меандре значительно меньше «калачей» (элементов поворота трубы на 180°);
  • прогрев пола идёт более равномерно по всей площади из-за чередования подающей и обратной труб. Однако из-за этого же при такой раскладке не следует задавать расчётный перепад температур теплоносителя выше 5 °С.

Как рассчитать необходимое количество для теплого пола?


Протяженность трубопровода в контуре водяного пола зависит от:

  • способа укладки труб и шага между их витками;
  • площади активной зоны (где нужен нагрев напольного покрытия);
  • удаленности смесительно-коллекторного шкафа.

Теплый пол устраивается только на открытом пространстве помещения. Под мебелью и бытовой техникой класть трубы напольного водяного отопления нельзя из-за риска локального перегрева стяжки в этом месте. Плюс от стены они должны быть отведены на 30–50 см.

Виды укладки труб

Виды укладки труб

Самый оптимальный вариант расчета ТП – на миллиметровой бумаге нарисовать схему с раскладкой трубы и формированием одного или нескольких контуров. Это позволит точно подсчитать требуемый метраж и необходимое количество бухт. Только не забываем добавить несколько метров на каждый змеевик про запас.

Чтобы зафиксировать трубы на положенных местах, используется сетка для стяжки пола либо они укладываются на плитный ЭППС со специальными выступами сверху. Влияния на метраж способ монтажа не оказывает.

Особое внимание надо уделить конфигурации трубопровода с теплоносителем. Превышать его длину в отдельном контуре выше 100 м не рекомендуется из-за излишнего роста гидравлического сопротивления. Каждый такой напольный змеевик должен закрывать 15–30 м2 пола, максимум допустимы – 40 м2. Если помещение больше, то контуров придется делать несколько, что также повлияет на метраж требуемого трубного материала.

Шаг между витками труб теплого пола варьируется в пределах 100–300 мм. Чем ближе их расположить, тем теплее будет на этом участке комнаты. Однако делать шаг менее 100 мм нельзя из-за ограничений, связанных с допустимым радиусом изгиба конкретного трубного изделия. А увеличивать его не стоит из-за риска появления на полу холодных и горячих полос под ногами.

Расчет необходимого количества труб

Расчет необходимого количества труб


Виды


Согласно СНиПам и инструкциям производителей, трубы теплого пола должны укладываться без сварных швов и фитинговых соединений в бетоне. Любая подобная состыковка – это потенциальная точка порыва и протечки воды. Стяжка после этого придет в негодность. А ремонт ее не просто сложен, но сильно проблематичен.

В итоге для теплых полов подходят только трубы:

  • медные;
  • из гофрированной нержавейки;
  • из сшитого полиэтилена (PEX);
  • металлопластиковые (PEX-AL-PEX).

Металлические

Из металлических труб использовать в теплых полах разрешается лишь два варианта – медные и гофры из нержавеющей стали. Применять стальные аналоги (даже в виде нержавейки) нельзя. Они слишком подвержены коррозии и соединяются сваркой, что недопустимо для рассматриваемых систем обогрева.

Стальные трубы служат 10-15 лет

Стальные трубы служат 10-15 лет

Медь по всем показателям является самым лучшим выбором для устройства водяных ТП. Единственный и существенный ее недостаток – высокая стоимость за метр. Гофра из нержавейки дешевле медного изделия в 2–3 раза, но не столь долговечна и не отличается в силу своей конструкции гладкостью внутри.

Медные трубы обладают лучшей теплопроводимостью

Медные трубы обладают лучшей теплопроводимостью

Полимерные

Из пластиковых труб для напольных систем подходит только сшитый полиэтилен (PEX) и металлопластик (PEX-AL-PEX). Обычные полиэтиленовые изделия (PE), а также их поливинилхлоридные (PVC) и полипропиленовые (PP) аналоги брать нельзя. Они либо плохо гнутся, либо не рассчитаны на высокие температуры, либо сильно расширяются при нагреве.

Сшитый полиэтилен отличается пластичностью, устойчивостью к перепадам давления, а также высокой прочностью на разрыв и сжатие. Трубы из него спокойно переносят нагрев до +90–95 0С. При нагреве они достаточно сильно расширяются, но в стяжке это не столь страшно. Теплые полы из таких трубных изделий служат по 40–50 лет.

Полимерные трубы служат примерно 40-50 лет

Полимерные трубы служат примерно 40-50 лет

Металлопластик

Металлопластиковый аналог состоит двух слоев PEX, между которых заложена прослойка из алюминия. Этот вид труб менее подвержен расширению, обладая при этом всеми достоинствами сшитого полиэтилена. Именно данный вариант чаще всего используют при устройстве теплых водяных полов.

Продаются трубы металлопластиковые и из сшитого полиэтилена в бухтах с метражом до 200 м. Они легко гнутся при укладке на утеплителе и просты в монтаже. Теплые полы с их помощью самостоятельно в комнатах на 15–20 м2 можно собрать за день. Потом еще масса времени уйдет на застывание стяжки, но сам трубопровод и смесительно-коллекторный узел собираются в этом случае в кратчайшие сроки.

Трубы из металлопластика очень просто монтировать

Трубы из металлопластика очень просто монтировать


Ключевые требования к материалу контуров «теплого пола»


Теплый пол из труб – это обогревательный контур, прокладываемый скрытым способом в массиве цементной или бетонной стяжки. Поэтому нужно свести к минимуму возникновение аварийных ситуаций, связанных с потерей целостности трубопровода и его разгерметизации во время технологических температурных перепадов и эксплуатации при высоком давлении.

Основные критерии подбора материла, позволяющие узнать какую трубу лучше использовать для теплого пола:

  • Надежная тепловая изоляция и герметичность.
  • Высокий показатель эластичности материала и устойчивость к изгибающим усилиям.
  • Диаметр поперечного сечения от 16 до 18 мм.
  • Оптимальный коэффициент линейного расширения не должен превышать 0,25 мм/Мк, теплопроводности – 0,43 Вт/Мк.
  • Гладкость внутренних стенок.
Важно: Отремонтировать или частично заменить элемент скрытого трубопровода теплого пола довольно трудно, поэтому при выборе материала и комплектующих изделий следует отдать предпочтение продукции известных производителей, известных своим гарантированным качеством и отсутствием жалоб у покупателей.

Как рассчитать длину трубы для тёплого пола?


Смотрите видео монтажа, как произвести расчет и какие трубопрокатные материалы выбрать и почему.

Определять размер контура для водяного пола следует ещё при проектировании конструкции. Длина его зависит от укладочного шага. Стандартный шаг колеблется от 100 до 300 мм.

Наиболее простой метод вычислить длину трубопровода — взять средний показатель, на 1 м2 — 5 метров контура, при  шаге 200 мм.

Более точный способ — использовать формулу

 L = S / N * 1,1, где:

L — длина контура;

S — площадь помещения;

N — укладочный шаг;

1.1 — запас изделия для поворота.

Расчёт для каждой петли пола необходимо делать отдельно, а потом сложить все показатели. Кроме того, следует не забыть добавить расстояние от пола до коллектора.

К сведению! Если полученный результат превышает допустимый размер контура — 120 метров, то помещение нужно разделить на несколько петель.

Облегчить процесс расчёта можно используя онлайн-калькулятор для определения длины трубопровода.

Самый эффективный шаг укладки теплого пола! Как не ошибиться

Какие трубы оптимальны для теплого пола


Мягкое тепло, исходящее от напольной системы обогрева, создает в помещении уютную атмосферу комфорта и уюта. Тепловые потоки равномерно прогревают финишное покрытие пола и перемещаясь вверх, обогревают внутренне пространство квартиры или частного дома. Неудивительно, что постоянно растет интерес к данному виду альтернативного отопления.

Чтобы подобрать нужные трубы для теплых полов, составлен своеобразный список лидеров по востребованности:

  1. На первом месте находятся металлопластиковые трубы с маркировкой «PEX-AL-PEX»
  2. Второе место принадлежит сшитому полиэтилену PE-X.
  3. Третье место занимает термостойкий полиэтилен PE-RT.
  4. Четвертое место – медные.
  5. Пятое место — нержавеющие гофрированные.
На заметку: Стальные и пропиленовые трубы в инженерных напольных системах практически не используются.

Основные нюансы монтажа


Решив, какая труба для теплого водяного пола лучше, стоит разобраться с особенностями выполнения монтажных работ. Необязательно приглашать профессионалов. Весь объем работ при желании можно выполнить самостоятельно.

Монтаж можно выполнить самостоятельно

Укладка труб для теплого водяного пола

К началу работ должна быть составлена и тщательно проработана с учетом всех нюансов схема монтажа. Укладка труб для теплого водяного пола выполняется в строгом соответствии с разработанными чертежами.

ФотоОписание работ
До начала работ готовится основание. Оно должно быть ровным и твердым. Оптимальным вариантом будет устройство черновой стяжки.
Укладываем полиэтиленовую пленку с нахлестом на стены, чтобы предотвратить проникновение грунтовой влаги внутрь дома.
Крепится кромочная лента, укладывается слой теплоизолятора, клеенка.
Укладку трубы начинают от котла, ориентируясь на разработанную схему. В местах закругления контур фиксируется тремя скобами.

Соединения труб

Соединению отдельных элементов между собой должно уделяться особой внимание. От этого напрямую зависит срок службы монтируемой системы. Порядок соединения зависит от материала, из которого изготовлены элементы системы.

Соединение должно быть качественным

Монтаж и подключение трубопровода

ФотоОписание работ
Устанавливается распределитель, размер которого зависит от количества змеевиков, предусмотренных проектной документацией.
В месте, прилегающем к распределителю, трубы располагаются достаточно плотно. Чтобы избежать перегрева напольной поверхности, каждую трубу в этом месте изолируют
Подключение осуществляется с помощью зажимной подсоединительной муфты, которая соединяется на резьбе с зажимным кольцом и евроконусом.
После подсоединения проводится проверка контура. Каждый контур проверяется по отдельности. Для этого сначала отключаются все контуры путем закрытия вентилей на всех коллекторах. Затем открывается первый контур и подается вода.
По мере прохождения воды по контуры давление возрастает. Производится удаление воздуха на нижнем коллекторе.
После проверки работоспособности системы производится заливка стяжки. Пока монолитный пол не затвердеет, поврежденный в процессе монтажа участок трубы можно будет заменить. После полного затвердевания поверхности можно приступать к отделочным работам.

Как рассчитать оптимальный расход труб для теплого пола


Если с материалами, из которых изготавливаются трубы для напольного обогрева ситуация достаточно понятная, то с количеством расходного материала, необходимого для оборудования системы отопления «теплый водяной пол», возникает немало вопросов. Какую выбрать трубу для монтажа теплого пола, и в каком количестве, помогут специальные расчеты.

Расход материала определяется еще на стадии проектирования самой отопительной системы. Исходить при расчетах надо из того, что максимально допустимая длина водяного контура не должна превышать 120 м. Одна петля водяного контура должна быть сделана из одного, цельного куска трубы.

Важно! Система теплые полы не допускает укладку и монтаж трубопроводов с множественными соединениями. Единственным исключением могут стать фрагменты, вставленные в тело контура при аварийной протечке в процессе ремонта.

В продаже имеются трубы, скрученные в бухты. Как правило, одной бухты хватает, что бы накрыть пол в отапливаемом помещении площадью в 20 м2. Если для вас общая площадь отапливаемых помещений известна, то можно подсчитать приблизительный метраж водяной магистрали. При расчетах учитывайте шаг трубопровода, т.е. расстояние между соседними витками петли. Максимально допустимый размер шага 35 см. Больше нельзя, меньше, пожалуйста, если вы хотите создать в помещении более высокую температуру.


Паро и гидроизоляция


При «мокром» методе устройства тёплых полов по перекрытиям, если в архитектурно-строительной части проекта не предусмотрено устройство паро- или гидроизоляции, рекомендуется укладывать по выровненному перекрытию слой пергамина для предотвращения протекания через перекрытие цементного молока во время заливки стяжки, а также воизбежание образования конденсата между утеплителем и бетонным основанием.

Если же в проекте междуэтажная пароизоляция предусмотрена, то дополнительно гидроизоляцию устраивать не обязательно.

Во влажных помещениях (ванные, санузлы, душевые и т.п.), кроме пароизоляции под утеплителем, гидроизоляция устраивается в обычном порядке поверх стяжки тёплого пола.

Многие поставщики элементов систем тёплого пола рекомендуют поверх слоя утеплителя укладывать слой алюминиевой фольги. Выпускаются также готовые фольгированные теплоизоляционные маты и плиты.

В случаях, когда трубы тёплого пола устанавливаются в воздушной прослойке (например, в полах по лагам), фольгирование теплоизоляции позволяет отразить большую часть лучистого теплового потока, направленного вниз, тем самым увеличив КПД системы. Такую же роль играет фольга при устройстве поризованных (газо- или пенобетонных) стяжек.

Если же стяжка выполняется из плотной цементно-песчаной смеси, фольгирование теплоизоляции может быть оправдано только в качестве дополнительной гидроизоляции, так как отражающие свойства фольги в этом случае себя проявить не могут из-за отсутствия границы «воздух/твёрдое тело».

Нужно иметь в виду, что слой алюминиевой фольги, заливаемый цементным раствором, обязательно должен иметь защитное покрытие из полиэтиленовой пленки, в противном случае под воздействием высокощелочной среды цементного раствора (рН = 12,4) алюминий быстро разрушится.



Вариант первый ; используем медные трубы


В данном случае долго останавливаться на этом варианте не стоит. Выше уже писалось о том, что медь для теплого пола – дорогое удовольствие. Здесь во внимание берется не только стоимость расходного материала, но и сложности монтажа всей системы отопления. Укладка труб из меди осуществляется с помощью специального оборудование и с соблюдением определенной технологии, поэтому самостоятельно сделать такой вариант обогрева не удастся. Несмотря на высокую стоимость медных труб, и расходов, связанных с монтажом, такие изделия обладают высокими технологическими характеристиками. Медь прекрасно проводит тепло, и отличаются высокой устойчивостью к коррозии.


Металлические трубы для подогрева полов


В современных сетях теплоснабжения загородных домов используются стальные, нержавеющие и медные трубы. Для монтажа напольных водяных систем применяется 2 разновидности металлических трубопроводов:

  • медь отожженная с наружным диаметром 15, 18 и 22 мм с толщиной стенки 1 мм (продается в бухтах по 25 м);
  • гофра нержавеющая отожженная ½ и ¾ дюйма (Ø15…20 мм), метраж бухты – от 10 до 50 м.

Историческая справка. Во времена СССР теплые полы устраивались в детских садах согласно требованиям строительных норм. Нагревательные контуры сваривались из водогазопроводных оцинкованных труб, сделанных из черной стали.

Медь продается в виде прямых отрезков (штанг) и бу
Медь продается в виде прямых отрезков (штанг) и бухт

Оценим параметры труб из металла согласно критериям:

  1. Коэффициент теплопроводности меди и стали настолько велик (389 и 45 Вт/м•°С соответственно), что делать расчеты бессмысленно – по данной характеристике металл заткнет за пояс любой пластик.
  2. Эквивалентная шероховатость новых изделий – 0.01 мм. В процессе эксплуатации гладкость стенок ухудшается, гидравлическое сопротивление постепенно увеличивается.
  3. Линейное расширение металлов незначительно по сравнению с полимерами – 55…85 мм на 100 метров тепловой магистрали при дельте температур 50 °С. Материалы достаточно эластичны, чтобы удлиняться внутри бетона и не ломать стяжку.
  4. Медь Ø18 х 1.0 мм спокойно держит рабочее давление до 67 Бар при максимальной температуре 200 °С. Параметры гофрированной нержавейки – 15 Бар и 150 градусов соответственно. Заявленные показатели покрывают требования для ТП с большим запасом.
  5. Сталь и медь абсолютно не пропускает кислород, но подвержены медленному воздействию коррозии. Слабые места – участки, пересекающие линии домашней электропроводки.

Проблема гибкой нержавеющей трубы – волнистая гофр

Проблема гибкой нержавеющей трубы – волнистая гофрированная структура, создающая значительное гидравлическое сопротивление потоку жидкости. На длине 1 см располагается не менее 20 пиков высотой больше миллиметра. Момент второй: во впадинах начнет собираться мелкий песочек, путешествующий по системе вместе с теплоносителем.

Информация по цене материалов. Медный трубопровод Ø18 х 1.0 стоит примерно 500 руб. за метр (7.5 у. е.), нержавейка Ø20 мм (внутренний – 15 мм) обойдется 155 руб./1 м (2.3 у. е.).

Невзирая на превосходные эксплуатационные показатели, медь довольно редко используется для монтажа ТП. Причины:

  • материал в несколько раз дороже полимеров;
  • сложность укладки трубы – для аккуратного перегиба и формирования петель теплого пола требуется опыт;
  • трубопровод боится изломов, которые можно исправить только с помощью профессиональной пайки.
Красиво согнуть и разложить медь — целое иск
Красиво согнуть и разложить медь — целое искусство. Задачу облегчают специальные маты с бобышками

Касательно гофры: кроме проблем с гидравликой, существует вопрос недоверия. Дело в том, что материал появился на рынке относительно недавно и не успел отработать в напольных системах 10—20 лет. То есть, реальная долговечность нержавейки неизвестна.

Деформационные швы


Толщина деформационного шва в тёплых полах, выполненных по «мокрому» методу, рассчитывается, исходя из коэффициента линейного расширения цементно-песчаной стяжки αст = 13х10-6 1/ °С.

Для помещений с длинной стороной менее 10 м достаточно использовать шов толщиной 5 мм.

Деформационные швы в «мокрых» тёплых полах заполняются эластичным материалом расчётной толщины. Рекомендуется использовать для швов демпферную ленту из вспененного полиэтилена.

В общем случае расчёт шва в «мокром» тёплом полу ведётся по формуле: b = 0,55 х L, где b – толщина шва в мм; L – длина помещения в метрах.

    В случае использования в качестве шовного материала типовой ленты из вспененного полиэтилена толщиной 5 мм, необходимо устраивать деформационные швы в следующих местах:
  • вдоль стен и перегородок;
  • при размере плиты пола более 40 м2;
  • по центру дверных проемов (под порогом). Если тёплый пол расположен с двух сторон дверного проема, то демпферная лента под порогом укладывается в два слоя;
  • при длине пола свыше 8 м;
  • в местах входящих углов.


Рис. 22. Деформационный шов в помещении с входящими углами

Трубы, пересекающие деформационный шов, должны быть проложены в гофрокожухе на расстоянии по 200 мм по обе стороны от шва. Идеальным является решение, когда труба пересекает шов под углом 45° (рис. 22).