Как правило, систему «теплых полов» размещают внутри бетонного наливного пола. Вместе с тем, вполне допустимо их размещение и в полах из дерева. Известно большое количество различных способов укладки «теплых полов», но в принципе, все их можно свести к следующему: укладка теплоизоляции с отражающим экраном, потом петли труб «теплых полов», поверх которых укладывается настил или выполняется стяжка.
Необходимо обеспечить, чтобы была чистая и ровная поверхность основания, допустимы выступания и неровности не более, чем на сантиметр. Кривую и неровную поверхность перекрытия следует выровнять, используя цементно-песчаный раствор или сухой песок, укладывая его тонким слоем. Это необходимо для предотвращения поломки теплоизоляции.
Прежде чем укладывать слой теплоизоляции, убедитесь в том, не рекомендовано ли для проекта данного дома уложить в конструкцию пола паро- или гидроизоляцию (к примеру, если бетонная подготовка пола выполнена по грунту, или вы делаете пол в ванной). При наличии данной рекомендации нужно уложить паро- либо гидроизоляцию на основание, предварительно очистив его от мусора.
Изоляция выполняется из рулонных, наливных или обмазочных изоляционных материалов. В том случае, когда изоляция делается с использованием материалов на битумном вяжущем, необходимо дать битуму полностью высохнуть, а затем приступать к укладке пенополистирольных плит. То, насколько эффективно будет работать система напольного отопления, во многом определяется правильным выбором теплоизоляции.
Важной задачей является сведение к минимуму потерь тепла сквозь перекрытие и боковые стены. Изоляцию можно делать как из полистирола, так и из жестких минераловатных плит, пробкового утеплителя и других теплоизоляционных материалов. Главное, использовать для теплоизоляции такие материалы, которые имеют отражающие покрытие, также хорошо для этого подходит специальная фольга.
Что касается алюминиевой фольги, не имеющей специального покрытия, то ее использовать не рекомендуется, поскольку раствор стяжки является щелочной средой, и он попросту «сожрет» алюминий. Такая фольга изготовлена для выполнения пароизоляций и под цементно-песчаные стяжки не подходит. Однако, если стяжка выполнена с применением гипсового вяжущего, использовать фольгу вполне допустимо. Поскольку фольга служит теплоотводящим элементом (примерно как оребрение в радиаторе отопления), чем толще фольга будет использоваться, тем лучше.
Трубы «теплых полов», нагреваясь, отдают тепло своей нижней частью фольге, которая тоже нагревается, отдавая свое тепло стяжке, что обеспечивает ее равномерный прогрев. Поэтому обнаженная человеческая ступня не чувствует серьезной разницы температур. При этом неважно, наступает человек на пол прямо над трубой или между трубами.
Как правило, для «теплых полов» используются специально изготовленные изоляционные плиты. Устанавливая изоляционные плиты, необходимо не допускать наличия щелей между ними, Эта мера не позволит раствору стяжки проникать между плитами, препятствуя созданию температурных и акустических мостиков. Чтобы воспрепятствовать расширяющемуся при нагреве полу давить на стены, между полом и стенами должен быть предусмотрен зазор. Для этого до начала монтажа отопительной системы, по всему периметру помещения вдоль стен нужно уложить изоляционную полоску, толщина которой не должна быть меньше 5 мм.
Что касается высоты изоляции, то она как минимум должна быть равной толщине бетонного слоя, в котором будет проложен нагревательный контур. Демпферную ленту следует закрепить к полу или стене перед укладкой стяжки таким образом, чтобы не дать ей возможности «всплыть», когда будет заливаться бетонная стяжка. Если же лента «всплывет», то это может повлечь прерывание компенсационного шва, что, в свою очередь, послужит причиной жесткого соединения стяжки со стеной. Все это, помимо возможных трещин в стяжке, приведет к потерям тепла сквозь стены, а также к тому, что звуковые волны с пола перенесутся на другие конструкции здания. Поэтому стяжку пола необходимо выполнить, не допуская ее соприкосновения где бы то ни было с конструкциями здания, для чего ее следует со всех сторон отгородить эластичным материалом.
Петли отопительного контура «теплых полов» нужно укладывать, строго придерживаясь проектной документации. Известно несколько способов крепления: — трубы крепятся к утеплителю с помощью скоб; — укладка труб в пазы утеплителя; — крепление труб к специальной крепежной ленте, либо их крепление крепежной проволокой к арматурной сетке.
Можно использовать и другие способы, главное — до заливки бетоном зафиксировать трубу. Лучше всего крепить трубу с промежутком 0,5-1 м. Вариант крепления с арматурной сеткой хорош своей простотой: арматурная сетка по сути является графической сеткой, поэтому не потребует затрат времени на разметку пола. Материалом для сетки служит металлический пруток диаметром 3-6 мм. Размеры ячейки обычно такие: 150х150, 225х225 либо 300х300 мм.
К достоинствам арматурной сетки следует отнести то, что она дает возможность следить за правильностью укладки петель отопительного контура. Если вы уложили сетку как положено, и она не являет собой узор из квадратов, то на такой поверхности уложить петли напольного отопления будет довольно просто. Также к преимуществам использования арматурной сетки относится то обстоятельство, что за счет армирования стяжки сеткой повышается механическая прочность пола. Помимо этого, благодаря применению сетки можно утопить трубу отопления всей поверхностью в стяжке пола, что обеспечивает максимальную теплоотдачу.
Прикрепляя трубу к сетке, следите за тем, чтобы проволока не была плотно затянута к трубе. Это нужно для того, чтобы тонкая проволока при плотной затяжке не перетерла материал трубы в результате температурного расширения труб. Вероятность такого исхода маловероятна, но она существует, поэтому этого лучше не допускать. Прежде чем приступить к монтажу, необходимо определиться с порядком прокладки петель и маршрутом укладки каждой из них, по направлению от подающего коллектора к обратному.
Трубы отопления обозначаются цветной полосой, служащей указателем того, что не произошло перекручивания трубы во время укладки. Отрезать трубу от бухты рекомендуется лишь после того, как петля уложена и подведена к обратному коллектору. Контур отопления необходимо выполнять, используя цельный кусок трубы. Можно также применять соединения пресс фитингом, а вот заливать бетоном разборные соединения недопустимо.
Начинать укладку петель следует с подсоединения к коллектору одного из концов трубы, для чего она ровно обрезается и на ней устанавливается обжимное соединение, которое образуют разрезное кольцо, обжимная гайка и втулка, вставляемая в трубу до упора. Петли необходимо укладывать таким образом, чтобы не произошло их скрещивания. Завершив монтаж, каждую петлю следует снабдить биркой возле коллектора, обозначив на ней обслуживаемое помещение или зону отопления.
Укладывая трубы напольного отопления, нужно не забывать о том, что более горячий поток воды (подача) должен быть направлен на потенциально холодные зоны, такие как, к примеру, внешние стены, окна или входные двери. После того, как трубы закреплены, нужно переходить к заливке нагревательного контура бетоном, предварительно подвергнув систему гидравлическому испытанию под давлением 6 бар в течении суток. Минимальная температура для монтажа: 15 градусов Цельсия.
Завершив укладку трубопровода, его заполняют теплоносителем и нагревают примерно на половину его эксплуатационной температуры. Воздействие температуры и давления приведет к выравниванию формы трубопровода, после чего можно будет укладывать следующие слои пола. Обязательным условием является нахождение труб напольного отопления во время заливки под рабочим давлением, что предотвращает возникновение в системе нежелательных напряжений.
Категорически не допустима подача в систему напольного отопления теплоносителя, имеющего проектную температуру, до того момента, пока стяжка не затвердеет, поскольку из-за локального перегрева бетонной стяжки высок риск образования трещин. Также запрещена в течении трех недель подача горячей воды в систему, так как за указанный период времени должно произойти затвердение стяжки естественным способом, и набор ею требуемой прочности.
По истечении этого срока разрешается подача в систему теплоносителя, имеющего температуру 25 градусов Цельсия, с ее последующим поднятием до расчетной в течении 4 дней. После восприятия стяжкой нагрузки, происходит ее распределение на лежащий под ней более мягкий слой теплоизоляции. Отсюда следует, что стяжка должна быть по возможности тонкой (хотя и в достаточной степени жесткой), во избежание лишних потерь тепла. Как правило, общая толщина стяжки составляет примерно 70 мм, а толщина слоя над трубами не менее 40-50 мм. При таких показателях слой стяжки выдерживает нагрузку до 200 кг на кв.м.
Следует подчеркнуть, что для выполнения бетонной стяжки лучше всего использовать «жесткий» бетон, поскольку из-за чрезмерного содержания воды возможно возникновение усадочных трещин.
Плотность теплового потока в расчете на 1 кв.м «теплого пола» рассчитывается по следующей формуле: q = Q/F, при этом q обозначает плотность потока тепла, Q — сумму теплопотерь помещения в Ваттах, а Fобозначает активную площадь пола в квадратных метрах. Суммарная теплопотеря рассчитывается, исходя из теплотехнического расчета здания, при этом для грубого подсчета ее можно принять в расчете 1000 Вт на один квадратный метр.
В случаях, когда напольное отопление используется в качестве дополнительного к радиаторному, суммарные теплопотери допустимо определять в процентном отношении. К примеру, 60% теплопотерь будет возмещаться напольным отоплением, а остальные 40% — радиаторным.
Чтобы правильно рассчитать площадь пола, следует считать только ту часть пола, которая будет задействована для отопления помещения. В частности, вдоль стен, где обычно располагается мебель, следует оставить участки примерно 400-500 мм шириной. Таким образом, для помещения общей площадью, скажем, 20 кв.м. активная площадь составит 14-16 кв.м. Затем переходим к вычислению средней температуры теплоносителя в греющем контуре (в градусах по Цельсию). Делаем это по формуле: Δt = (tг + tо)/2, в которой tг обозначает температуру на входе в отопительный контур, а tо — температуру на выходе из греющего контура. Рекомендуемые соотношения температур на входе и выходе (tг/tо) таковы: 55/45, 50/40, 45/35, 40/30 (в градусах Цельсия).
Вполне допустимо применение собственныхпараметров для расчета средних температур, но при соблюдении следующих условий: температура воды на подаче не должна быть выше 55-ти градусов, а температура обратки не должна быть ниже ее на 10 градусов Цельсия (оптимальный вариант — на 5 градусов). Зная плотность теплопотока (q) и среднюю температуру теплоносителя в отопительном контуре (Δt), по прилагаемому графику подбирается диаметр металлопластиковых труб и шаг их прокладки.
Зависимость удельного теплового потока от средней температуры воды в металлопластиковых трубах. Толщина стяжки — 70 мм, температура воздуха в помещении 20°С , покрытие пола — керамическая плитка
Необходимы пояснения для пользования графиком. На шкале средней температуры горизонтальной линией отмечаем значение средней температуры в нашем конкретном случае. Далее нужно отметить вертикальной линией на шкале плотности теплопотока рассчитанную по вышеприведенной формуле плотность. Точка пересечения дает показатель подходящего для нас диаметра трубы, а цвет линии отражает наиболее оптимальный шаг прокладки труб. Если проведенные нами линии не попали ни на одну из обозначенных цветными линиями зависимостей графика, следует принять зависимость, наиболее близко расположенную в сторону увеличения шага, или же должна быть изменена средняя температура теплоносителя.
Следует заметить, что приведенный график служит правильным ориентиром применительно к полам на цементно-песчаной стяжке толщиной 7 см с покрытием керамической плиткой. Что касается напольного покрытия другого типа, либо другой толщины стяжки, то для них необходима корректировка расчета. К примеру, если у вас пол с покрытием из ковролина, а не плиточный, то вам понадобится повышение температуры теплоносителя на 4-5 градусов Цельсия, при этом следует иметь ввиду, что каждый лишний сантиметр толщины стяжки уменьшает плотность теплопотока на 5-8%.
Вместе с тем, сделать грубый расчет «теплого пола» вполне допустимо и по вышеприведенным формулам и графику, произведя с помощью трех- и четырехходовых смесителей (либо термостатов) окончательную регулировку температуры теплоносителя по завершении монтажа греющего контура. При необходимости точного расчета следует обращаться к специалистам-теплотехникам, так как только они смогут гарантировать учет многочисленных различных данных, начиная техническими характеристиками труб, и заканчивая послойным теплорасчетом напольных и ограждающих конструкций.
Далее приступаем к расчету приблизительной длины труб. Делим активную площадь пола (в метрах квадратных) на шаг укладки труб (в метрах). Прибавляем к полученному показателю длину труб на загибы и длину на подключение к коллекторам. Вычислив длину и диаметр труб, можно приступить к расчету объема теплоносителя, который в них содержится.
Максимальный показатель скорости движения теплопотока в трубах «теплых полов» должен находиться в диапазоне 0,15 — 1 м/с. Используя показатель расхода теплоносителя Q, (напоминаем, что 1 кВт = 1 л/с) и зная объем воды в уложенных трубах, можно проверить скорость движения теплоносителя. Если полученный показатель находится в рекомендуемом диапазоне, то можно принять данные диаметры труб, если же скорость выше — необходимо уточнить диаметр.
Насос греющего контура определяется, исходя из расхода теплоносителя плюс 20-ти процентное увеличение в расчете на сопротивление воды в трубах. В том случае, когда на коллекторной системе установлено несколько»теплых полов», циркулирующих от одного насоса, насос следует подбирать, отталкиваясь от общего расхода отопительного контура.
Следует еще раз напомнить о приблизительности данной методики расчета «теплых полов» — в каждом конкретном случае расчет может значительно отличаться. В частности, если вы сделаете «теплые полы», используя данную методику, то вы будете иметь возможность увеличения или уменьшения температуры теплоносителя, изменяя теплоотдачу пола, однако невозможно без конца увеличивать температуру. Пол может стать подобным раскаленной сковородке, но так и не обогреть помещение.
Или вот такой пример: вы сделаете ошибку при выборе насоса (из-за того, что не учли гидравлическое сопротивление труб), и будете вынуждены заменить слабый насос на более мощный. Так что лучшим вариантом является использование этой методики устройства «теплых полов» как вспомогательной при радиаторном отоплении как основном, а для полноценного расчета «теплых полов» в качестве основного — обратиться к инженерам-теплотехникам.
В настоящее время к наиболее распространенным типам «теплых полов» относятся электрические и водяные. Для каждого типа характерно наличие своих преимуществ и недостатков. Главным преимуществом электрического типа является то обстоятельство, что абсолютно исключается протечка. В свою очередь, с любым электрическим кабелем, в том числе и кабелем «теплого пола», может произойти короткое замыкание. Система водяного «теплого пола» совершенно электробезопасна, хотя труба такого пола может протечь в результате механического повреждения.
Напольное отопление создает максимально комфортные условия, благодаря равномерному распределению тепловых потоков по всей площади помещения, обеспечивающему равномерное понижение температуры по высоте помещения, а это отвечает условиям комфортности. Оптимальное для человека распределение температуры в помещении — такое, при котором чуть больше согреваются ноги, чем голова, а именно: температура воздуха на уровне головы составляет 19-20 градусов Цельсия, а температура пола колеблется в диапазоне 22-25 градусов Цельсия.
Сравнение температур воздуха. Теплые полы и радиаторная система
Напольное отопление передает примерно 70% тепла в форме теплового излучения, благодаря чему в воздух не поднимается пыль. При температуре воздуха в помещении +20 градусов Цельсия напольное отопление обеспечивает разницу температур под потолком и у поверхности пола 1-2 градуса. Для радиаторного отопления характерна разница температур в 6-8 градусов, при этом вверху воздух теплее, а внизу более холодный, что создает сильную конвекцию воздуха, способствующую поднятию вверх пыли с поверхности пола. С напольным отоплением ситуация обратная: в связи с ограниченностью естественного перемещения воздуха, пыль не поднимается и, помимо этого, значительно меньшим становится подсос в помещение холодного воздуха извне.
Для конструирования контура напольного отопления используются медные и металлопластиковые трубы с неразъемными фитинговыми соединениями. Металлопластиковые трубы достаточно легко гнутся, поэтому контур монтировать довольно просто. Металлопластиковые трубы не подвержены коррозии, обладают низким коэффициентом шероховатости, благодаря чему исключаются большие потери напора, что является важным моментом для греющего контура большой протяженности. Систему «теплого пола» можно устанавливать как основную, либо в комбинации с другими отопительными системами.
Схемы раскладки труб теплого пола: спиральная, змейкой, сдвоенная спираль
Существует несколько вариантов схем раскладки для систем отопления пола: — спиральная, при которой угол поворота труб составляет 90 градусов, что является фактором,облегчающим монтаж ; — «змейкой» или «петлями». «Змейка» используется в случаях, когда расстояние между трубами не мешает загнуть их на 180 градусов, а грушевидные «петли» — если шаг между рядами препятствует загибу труб на 180 градусов; — сдвоенная спираль, применяемая для полов с большой площадью, либо когда необходимо устроить зональное отопление большой мощности, к примеру, перед дверью, ведущей на улицу.
В связи с тем, что минимальный радиус изгиба труб ограничен, спиральный метод укладки лучше всего подходит для шага труб (так называется расстояние между рядами) 225 и 300 мм. В тех местах, где необходимо отопление большей мощности (в частности, перед входной дверью и под окнами), трубы отопления следует прокладывать более часто, а в закрытых мебелью местах трубы вообще класть не стоит. Так что лучшим вариантом является комбинирование видов контуров и шагов прокладки труб: под окнами делается более частый шаг, а под основной поверхностью пола — шире. Если есть потребность в более плотном шаге раскладки труб, то повороты на 180 градусов должны быть грушевидной формы, чтобы избежать сплющивания труб.
Рассчитывая шаг укладки труб, обязательно нужен учет температур в каждом из помещений, в зонах пониженных температур шаг раскладки необходимо уменьшать. Обычно в коридорах (либо возле коллектора) укладывается большое количество труб, при этом близко к друг другу. В подобных случаях некоторые из них рекомендуется изолировать, лучше всего подающие, с целью недопущения местного перегрева поверхности. Для того, чтобы голой стопой не ощущать зональных перепадов температур, рекомендуется шаг раскладки труб отопительного контура не делать больше 350-ти мм.
Определяя количество тепла, следует принимать во внимание, что температура пола считается максимально комфортной в диапазоне от +26 до +31 градусов Цельсия. В ванной комнате и бассейне температура пола может составлять +33 градуса, а в местах, граничащих с окнами и дверями, достигать +35 градусов Цельсия. Обычно в греющем контуре допустима потеря давления до 0.2 атм. В этой связи общая длина трубы контура, как правило, не делается больше ста метров, при этом один контур используется для отопления полов площадью не более 15-20 м.кв. Для обогрева больших помещений используется несколько контуров. Их прокладывают рядом, но подключают к разным отводам коллекторов.