Проектирование водяного теплого пола: основные принципы и подходы

Проектирование водяного теплого пола: основные принципы и подходы

Водяной теплый пол является одним из самых популярных и эффективных способов отопления помещений. Он позволяет создать комфортную и равномерную температуру в комнате, а также экономить на электроэнергии. В данной статье мы рассмотрим основные принципы и подходы к проектированию водяного теплого пола.

Принципы проектирования водяного теплого пола

1. Выбор типа системы отопления

Существует два основных типа систем отопления водяного теплого пола: напольная и потолочная. Напольная система устанавливается под покрытием пола, а потолочная – под потолочными конструкциями. Выбор типа системы зависит от архитектуры и конструкции здания, а также от особенностей планировки помещения.

2. Выбор материала для пола

Материал, из которого сделан пол, должен обладать хорошими теплопроводными свойствами. Чаще всего для водяного теплого пола используются материалы, такие как бетон, гипсокартон, древесина и др.

3. Выбор системы теплоснабжения

Существует несколько типов систем теплоснабжения водяного теплого пола: централизованная, автономная и комбинированная. Централизованная система теплоснабжения используется в многоквартирных домах, автономная – в частных домах, а комбинированная – в зданиях, где требуется одновременное использование нескольких источников тепла.

4. Выбор системы управления температурой

Для обеспечения равномерной температуры в комнате необходимо использовать систему управления температурой. Она может быть автоматической или ручной. Автоматическая система управления позволяет регулировать температуру в комнате, используя термостаты и датчики температуры.

Подходы к проектированию водяного теплого пола

1. Проектирование с учетом архитектуры и конструкции здания

При проектировании водяного теплого пола необходимо учитывать архитектурные особенности и конструкцию здания. Например, если в помещении есть много окон, то необходимо увеличить мощность системы отопления.

2. Проектирование с учетом особенностей планировки помещения

При проектировании водяного теплого пола необходимо учитывать особенности планировки помещения. Например, если в комнате есть зона для отдыха, то здесь необходимо установить более мощную систему отопления.

3. Проектирование с учетом особенностей пола

При проектировании водяного теплого пола необходимо учитывать особенности пола. Например, если пол сделан из дерева, то необходимо использовать специальные материалы для изоляции.

4. Проектирование с учетом особенностей климата

При проектировании водяного теплого пола необходимо учитывать особенности климата региона. Например, если в регионе часто бывает холодно, то необходимо установить более мощную систему отопления.

Вывод

Проектирование водяного теплого пола является сложным процессом, который требует внимательного подхода и учета множества факторов. Важно выбирать подходящий тип системы отопления, материал для пола, систему теплоснабжения и систему управления температурой. При проектировании необходимо учитывать архитектуру и конструкцию здания, особенности планировки помещения, особенности пола и климата региона.

Связанные вопросы и ответы:

Что такое водяной теплый пол

Теплые полы бывают тяжелые, устраиваемые в бетонной стяжке, облегченные, укладываемые на термораспределительные панели и легкие — состоящие из тонких трубок, закрепленных на синтетической сетке.

Бетонная система

Представляет собой трубопроводы, прокладываемые под бетонной или цементно-песчаной стяжкой. От труб, заполненных горячей водой, тепло передается бетонной стяжке и равномерно распределяется по помещению.

Преимущества бетонной системы теплого пола:

• высокая теплоотдача;
• экономичность;
• долгий срок службы.

Бетонный пол и трубопроводы в стяжке не создают электромагнитных излучений и не выделяют вредных веществ в окружающую среду.

Такое отопление можно использовать под покрытие из каменной и керамической плитки, теплостойкого линолеума, ламинированного паркета.

Однако стоит учитывать, что бетонная стяжка создает нагрузку на перекрытия в 250-300 кг/м2 и не подходит для ветхих и деревянных перекрытий.

Кроме того, устройство стяжки требует значительных финансовых, трудовых и временных затрат.

До начала работ должны быть произведены расчеты несущей способности перекрытий.

Кладка водяного теплого пола в бетонную стяжку

Безбетонная система полов

Греющие трубы укладываются на специальные термораспределительные панели, обладающие хорошей теплопроводностью.

Эта система монтируется обычно между лагами в определенной последовательности:

• теплоизоляция из минеральной ваты или пенополистирола;
• опорные рейки из доски, фанеры или ДСП;
• термоматы с пазами, в которых размещают греющие трубы;

В качестве чистового покрытия можно использовать каменную или керамическую плитку, ламинат, паркет, линолеум, ковролин.

Такие конструкции устраиваются значительно быстрее и проще бетонных из-за отсутствия стяжки.

Какие преимущества имеет водяной теплый пол перед другими системами отопления

Система теплых полов в доме очень эффективна, поддерживает в помещении комфортную для человека температуру, которая держится в пределах этих значений постоянно. В отличие от радиаторов, теплые полы работают лучше, при этом на трубах нет слоя накипи, которые становятся настоящей проблемой для системы радиаторного отопления. При этом, стоит отметить, что потребление энергии у этой системы гораздо ниже, чем у радиатора. Ведь тепло равномерно распределяется по помещению.

Дело в том, что радиатор установлен в одной точке комнаты. Распределение тепла достигается за счет воздушной конвекции, но чем дальше от радиатора, тем сильнее воздух охлаждается. Чтобы система была эффективной, радиатор создаёт вокруг себя зону избыточного тепла, чтобы прогреть дом за счет конвекции. Но при этом, сам радиатор потребляет кучу энергии, которую даёт ему горячая вода. Система тёплых полов равномерно распределена по всей поверхности пола, подогревая его. В итоге, энергии они затрачивают меньше, особенно при использовании сверхточных терморегуляторов . Такой подход позволяет солидно сэкономить деньги из семейного бюджета.

Ещё одно преимущество тёплых полов – дешевизна их установки и эксплуатации. Особенно, если такие полы монтируются на начальном этапе строительства, или во время капитального ремонта квартиры. Если же, ремонт уже сделан, то ламинат или паркет придётся разбирать, чтобы собрать под ними отопительную систему. Они почти не нуждается в обслуживании, в отличие от обычной системы отопления. Это особенно актуально для частных домов. Ведь трубы делаются из современных, особо устойчивых материалов, срок службы которых составляет несколько десятилетий. Часто разбирать пол не придётся.

Пространство каждой комнаты увеличится. Ведь радиатор больше не нужен, его можно спокойно демонтировать, больше никаких труб, пущенных по стенам и массивных решёток, пространство возле окна можно использовать намного эффективнее.

Главным преимуществом системы тёплого пола является её безопасность для здоровья. В отличие от обычной системы отопления, она не вызывает аллергии. Да, ведь радиатор провоцирует создание конвекционных потоков, а это усиленное распространение пыли в доме, а тёплые полы подобный эффект не создают, это отличный выход для аллергиков. Кстати, пыли в доме после этого также станет намного меньше.

Какие материалы можно использовать для создания водяного теплого пола

Теплые водяные полы заливаются стяжкой, а это значит, что их планируется эксплуатировать не годами, а десятилетиями.

С учетом длительного срока использования к выбору материалов следует подходить ответственно: исключить дешевую и неликвидную продукцию, отобрать качественные трубы, утеплитель, крепежи с максимальным сроком службы.

№1 — подбираем оптимальный вариант труб

Сейчас используются два вида труб — PE-X и PERT, оба изготовлены из сшитого полиэтилена. Преимущество у изделий PE-Xa, так как благодаря 85-процентной плотности сшивки они обладают эффектом памяти.

Полезный эффект заключается в том, что растянутые теплоносителем с высокой температурой или деформированные трубы всегда возвращаются в изначальное положение.

PE-Xa трубы вместе с аксиальными фитингами можно смело замуровывать в цемент, тогда как альтернативные изделия PERT с цанговыми фитингами следует оставлять в открытом доступе

Применение труб PERT оправдано, если в стяжке будут находиться цельные отрезки, а фитинги установлены только для крепления к коллектору.

Опытные строители не рекомендуют применять композитные трубы с алюминиевой фольгой – всегда существует риск отслоения металлизированного слоя. Если нужна максимальная надежность и изолированность, то лучше использовать продукцию с усилением из поливинилэтилена, расположенным внутри изделий.

Для водяных полов применяют три стандартных типоразмера изделий: Ø 16 мм, 17 и 20 мм с толщиной стенки 2 мм. Диаметр указан на маркировке, нанесенной по всей длине трубы

Строительные компании обычно работают с проверенными производителями, отвечающими за эксплуатационные качества своей продукции. Хорошо себя зарекомендовала продукция раскрученных марок Rehau и Valtec , а также менее известных Tece , KAN , Uponor .

Подробнее о выборе труб для укладки водяного теплого пола читайте в.

№2 — определяемся с утеплителем

Основное назначение утеплителя – отделить стяжку с трубами от основания, чтобы отдача тепла проводилась вверх, а не уходила напрасно в землю. Теплоизоляционный слой обязателен, без него монтаж теплого пола теряет смысл.

Сейчас применяют два, так как остальные проигрывают им по всем показателям. Это экструдированный пенополистирол в виде плит и профильные маты из пенополистирола с монтажными выступами.

Экструдированный полистирол популярен благодаря механической прочности и низкой теплопроводности. Он практически не пропускает влагу, что важно для бассейнов, санузлов, бань

Плиты ЭППС удобны для монтажа и имеют стандартные размеры: 600*1250 мм, 500*1000 мм. Толщина – от 20 до 100 мм, выбор ее зависит от необходимой степени утепления. Благодаря крепежным боковым пазам на стыках соседних плит не возникают зазоры.

Профильные маты значительно облегчают укладку труб, однако многие отказываются от их покупки по причине высокой стоимости, особенно известных брендов. Толщина листов меньше, чем у ЭППС – 1-3 мм

Как определить необходимую толщину утеплителя? Все зависит от условий укладки в конкретном частном доме: на грунт кладут 10-сантиметровые плиты, над подвалом или цоколем достаточно 5 см, а если внизу расположено отапливаемое помещение, то достаточно 3-сантиметровой теплоизоляции.

Для крепления плит к полу используют тарельчатые дюбели, а для фиксации труб – гарпун-скобы. Расстояние между соседними скобами – от 30 см до полуметра, в местах поворотов трубы – 10 см.

№3 — покупаем комплектующие для коллектора

Центр распределения теплоносителя и пункт контроля функционирования теплого пола —. С его помощью направляют горячую воду из магистрали в отдельные контуры, следят за расходом теплоносителя, регулируют температуру.

Как выбрать подходящее оборудование для создания водяного теплого пола

Обустройство системы водяного напольного отопления подразумевает использование разнообразных компонентов: гидравлических (регулирующей арматуры, коллекторов, труб), электрических (устройств дистанционного контроля и управления) и общестроительных (как правило, армированной бетонной стяжки). Рассмотрим некоторые нюансы выбора на примере систем напольного отопления итальянской фирмы Giacomini.

Труба без проблем

В системе водяного напольного отопления используют отрезки труб (греющие контуры), которые укладывают в виде змеевиков в конструкцию пола и подключают к подающему и обратному коллекторам. После установки труба становится недоступной для обслуживания, для её ремонта требуется демонтаж напольного покрытия и разрушение пола.

Много проблем возникает с некачественными металлопластиковыми трубами — в результате старения у них разрушается клеевой слой, и внутренний «рукав» такой трубы уменьшается в диаметре, из-за чего система начинает работать некорректно. Выявить и устранить такую неисправность обычно очень непросто.

Инженеры Giacomini рекомендуют использовать в системах водяного напольного отопления только качественные полимерные трубы, соответствующие требованиям российских и европейских норм, например, трубу из сшитого полиэтилена с антикислородным барьером Giacomini GIACOTHERM PE-X.

Расчётный срок службы полимерной трубы GIACOTHERM сопоставим с расчётным сроком службы здания, в котором она установлена. Труба GIACOTHERM не склонна к зарастанию изнутри кальциевыми отложениями. Уровень диффузии кислорода через стенки трубы минимизирован благодаря специальному слою, что способствует защите элементов системы напольного отопления, контактирующих с теплоносителем, от коррозии.

Труба GIACOTHERM PE-X очень гибкая (на этапе её производства в исходный материал вводят пластификатор, снижающий модуль упругости готовой трубы). А также производитель поставляет в Россию широкую гамму фитингов — на все случаи жизни.

Стяжка — сухая или мокрая?

Современным трендом в системах напольного отопления является вопрос облегчения и уменьшения высоты стяжки, решение которого позволяет значительно сократить расход строительного материала, уменьшить нагрузку на перекрытие, снизить высоту пола, который должен быть выполнен для системы напольного отопления.

Как провести расчеты для создания эффективного водяного теплого пола

При составлении расчетов, обратите внимание, что максимально оптимальной температурой поверхности пола будет являться значение в 28 градусов. В случае превышения данного значения может появиться дискомфорт. В тех местах, где пол граничит с окнами или дверьми и наружными стенами, температура может быть выше до +35°С, а в ванных комнатах до +33°С.

Обращайте внимание так же на покрытие, которое собираетесь использовать, так как у каждого покрытия есть свое сопротивление теплопередачи. Рекомендованное значение не должно превышать 0,15 М2К/Вт

При расчете водяного теплого пола обращайте внимание, что максимальная температура теплоносителя не должна превышать значение в 55 градусов. Оптимальные потери на контуре составляют обычно 10 градусов. То есть если подача у вас составляет 50 градусов, то обратка будет в районе 40 градусов

Плотность потока тепла на 1 м² рассчитывается следующим образом:

q=Q/F, где: Q – суммарное значение теплопотерь в помещении, (Вт); F - площадь пола, (м²); q - плотность потока тепла, (Вт/м²).

Используя полученное значение плотности теплового потока (q), температуру помещения и температуру на поверхности пола, производим расчет необходимой разности температур носителя тепла и шага раскладывания трубы, используя соответствующую таблицу (приложены в примере). Далее, пользуясь формулами G=3,6*Q/4,187*(t_z-t_p ) и L=F/b рассчитываем необходимый расход воды через систему отопления пола и длину укладываемой трубы, где:

G – количество расходуемой воды, (л/час); tz – входная температура, (°С); tp – выходная температура, (°С); b - шаг раскладывания трубы, (м); F - площадь пола, (м²).

Как правильно уложить плиту на поверхность с водяным теплым полом

Прежде чем закупать материалы и приступать непосредственно к укладке, обязательно нужно рассчитать основные параметры системы отопления, составить схему размещения оборудования и определить маршрут прохождения греющих контуров. Это поможет вам закупить необходимые комплектующие в требуемом объеме, облегчит монтаж и избавит от ошибок в работе.

Расчет мощности, количества труб и составление плана лучше доверить специалистам, которые не только учтут все особенности помещения и разрабатываемой системы отопления, но и подберут оборудование, оптимальное по цене и качеству.

Также можно воспользоваться специальными программами, которые выполняют все необходимые расчеты на основании введенных данных. Или вручную для каждого помещения нарисовать раскладку теплого пола.

При составлении плана стоит учитывать следующие нюансы:

Греющий контур изготавливается только из цельных отрезков трубы, недопустимо использовать различные соединительные элементы. При этом трубопровод стараются не прокладывать в местах, где будет установлена мебель или бытовые приборы.

Коллекторный шкаф , в котором будет находиться распределительный узел, размещают таким образом, чтобы трубы контуров были приблизительно одной длины (допустим разбег до 15 метров). При установке под ящиком обязательно оставляют свободное пространство достаточное для подвода всех трубопроводов.

Длина одного контура не должна превышать 100 метров, чтобы в трубопроводе не возрастало гидравлическое сопротивление, негативно влияющее на эффективность системы.

Расстояние между уложенными трубами варьируется в пределах 10-25 см. Нельзя укладывать трубопровод непосредственно возле стены, нужно отступить от нее на 20-30 см.

Укладка контура водяного теплого пола выполняться по следующим схемам.

В закрытых помещениях — ванных комнатах, санузлах и коридорах обычно укладывается «улитка», обеспечивающая равномерный прогрев всей поверхности пола. На кухнях и в комнатах, где более высокие теплопотери из-за наличия окон и балконов, предпочтительнее использовать схему укладки водяного теплого пола под плитку в виде «змейки».

Важно! Трубы, по которым проходит наиболее нагретый теплоноситель, необходимо укладывать на самых холодных участках.

После всех расчетов для теплого пола подбирается оборудование — коллекторная группа , теплоизоляционный материал , трубы греющего контура и т.д. Эти работы стоит также доверить профессионалам или обратиться за помощью к специалистам магазина, где приобретается все необходимое.

Как обеспечить равномерное нагревание пола

В зависимости от источника теплового излучения различают водяные и электрические теплые полы. Последние в свою очередь делятся на кабельные и инфракрасные пленочные. Кабельные выпускаются в двух форм-факторах: нагревательные маты (кабель уже закреплен на сетке с определенным шагом) и собственно кабели (шаг укладки покупатель рассчитывает самостоятельно).

Водяные теплые полы

Судя по названию, теплоносителем здесь служит жидкость, которая посредством труб передает тепло от генерирующего агрегата в помещение, в котором смонтирован пол. Система представляет собой своеобразный пирог, в который входят компоненты в виде слоев между несущим перекрытием и половым покрытием:

• Опорный.
• Защитный.
• Изолирующий.
• Разделяющий.
• Нивелирный.

Также в систему может входить дополнительный проводящий элемент. Эффективность теплоотдачи будет зависеть от того, где монтируется отопительный змеевик: в опорном (тип А), в изолирующем (В) или в нивелирном (С). Самый высокий показатель при равенстве всех других характеристик будет в первом варианте.

Еще одним фактором, влияющим на теплоотдачу, является шаг укладки труб. Чем он реже, тем более горячим должен быть теплоноситель. Это объясняется тем, что расчетная формула состоит из таких показателей, как площадь пола, коэффициент теплообмена и разность температур на поверхности покрытия и в помещении. Таким образом, большее количество колен змеевика опосредованно будет более интенсивно нагревать воздух.

Укладка водяного теплого пола. Фото: shutterstock.com

Кабельные электрические полы

В этом случае источником тепла выступает кабель, по которому проходит электрический ток. Различают два типа таких систем: одно- и двухжильные. Принцип действия их прост: за счет внутреннего сопротивления металла происходит повышение температуры. Нагревательный элемент заливают стяжкой, что существенно снижает теплоотдачу. Этот показатель зависит и от частоты шага уложенных витков кабеля.

Нагревательные кабели бывают одножильными и двухжильными. Одножильный имеет два установочных провода и подключается с двух концов. Двухжильный — только с одного конца, это упрощает монтаж.

К тому же существуют системы с саморегулирующимися кабелями: Они способны управлять интенсивностью нагревания поверхности на разных участках в зависимости от температуры окружающей среды. Это позволяет обеспечить более равномерный нагрев всей площади пола.

Укладка нагревательного кабеля. Фото: shutterstock.com

Нагревательные маты

Представляют собой более простой и удобный в монтаже вариант кабельного теплого пола. Нагревательный элемент в виде провода закреплен на специальной крупноячеистой сетке в форме волнистой змейки. Небольшой диаметр провода позволяет монтировать систему без стяжки непосредственно в слой плиточного клея под напольное покрытие. Нагревательные маты устанавливаются под любой тип напольного покрытия: ковролин, паркетную доску, ламинат, линолеум, керамогранит, плитку.

Монтаж электрического нагревательного мата под ламинат. Фото: shutterstock.com

Эффективность данного типа обогревательного устройства можно рассмотреть на изделиях известного бренда «Русское тепло» от отечественной компании ГК «ССТ». 

Нагревательные маты «Русское тепло» состоят из двухжильных кабелей, каждый из которых имеет многопроволочную конструкцию. Это гарантирует их сохранность от механических повреждений при транспортировке и монтаже. Надежность в этом плане усиливает прочная термоэластопластовая оболочка. Электробезопасность устройства обеспечивается специальным защитным экраном, изготовленным из алюмолавсановой ленты. «Змеевик» прочно закреплен на стеклосетке.

Кроме того, система, если ее вмонтировать в стены, хорошо работает для предотвращения их промерзания, скопления на них конденсата, образования вредных микроорганизмов (грибка и плесени). Систему можно использовать в качестве скрытого полотенцесушителя: воздух в прогреваемом таким образом помещении быстро избавляется от повышенной влажности.

Простой монтаж подразумевает укладку нагревательного мата в слой плиточного клея толщиной около 5-8 мм. Изделие универсального типа можно применить к любой конфигурации пола. На рабочем элементе размещены концевая и соединительная муфты, питание от электросети осуществляется при помощи установочного (холодного) провода в изоляционной оболочке, которая абсолютно пожаробезопасна. Компания на свой товар предоставляет 50 лет гарантии.

Как обеспечить безопасность при работе с водяным теплым полом

Водяной тёплый пол достаточно редко используется как единственный источник обогрева. Отопление лишь за счёт подогрева пола допустимо только в регионах с мягким климатом, либо в помещениях с большой площадью, где съём тепла не ограничивается мебелью, предметами интерьера или же низкой теплопроводностью напольного покрытия. Практически всегда приходится объединять в одной системе отопления радиаторные контуры, приборы подготовки ГВС и петли тёплого пола.

Типовая схема комбинированной системы отопления с подключением радиаторов и контуров тёплого пола. Это наиболее технологичный и легко настраиваемый вариант, но при этом требующий значительных начальных вложений. 1 — котёл отопления; 2— группа безопасности, циркуляционный насос, расширительный бак; 3 — коллектор для раздельного двухтрубного подключения радиаторов по схеме «звезда»; — радиаторы отопления; — коллектор тёплого пола, включает в себя: байпас, трёхходовой клапан, термостатическую головку, циркуляционный насос, гребёнки для подключения контуров теплого пола с редукторами и расходомерами; — контуры тёплого пола.

Имеется довольно большое число вариаций исполнения обвязки котельной, при этом в каждом отдельном случае действуют свои принципы работы гидравлической системы. Однако если не учитывать крайне специфические варианты, то способов согласовать работу нагревательных приборов различного типа остается всего пять:

1. Параллельная привязка коллектора тёплого пола к магистрали теплового узла. Место врезки в магистраль обязательно выполняется до точки подключения радиаторной сети, подачу теплоносителя обеспечивает дополнительный циркуляционный насос.
2. Объединение по типу первичных и вторичных колец. Магистраль, завёрнутая в кольцо, имеет несколько расходных врезок в подающей части, расход теплоносителя в подключенных цепях снижается по мере удаления от источника нагрева. Балансировка расхода выполняется подбором подачи насосов и ограничением протока регуляторами.
3. Подключение в крайнюю точку компланарного коллектора. Движение теплоносителя в петлях тёплого пола обеспечивается общим насосом, расположенным в генераторной части, при этом система балансируется по принципу приоритетного расхода.
4. Подключение через гидравлический разделитель оптимально подходит при большом количестве нагревательных приборов, существенной разнице расходов в контурах и значительной протяжённости петель тёплого пола. В этом варианте также используется компланарный коллектор, гидрострелка же необходима для устранения перепада давления, мешающего корректной работе циркуляционных насосов.
5. Локальное параллельное включение петли через унибокс. Этот вариант хорошо подходит для присоединения петли тёплого пола небольшой протяжённости, например при необходимости обогреть пол только в санузле.

Как организовать контроль температуры и влажности в помещении с водяным теплым полом

Терморегулятор для водяного тёплого пола является устройством, с помощью которого можно управлять системой отопления, регулировать нагрев теплоносителя и установить оптимальную температуру в помещении. В задачу блока входит следующее:

1. Своевременно включать и выключать систему.
2. Поддерживать необходимую температуру в помещении.
3. Осуществлять автоматический нагрев комнаты к необходимому времени.
4. Экономить энергию.

Было замечено, что после монтажа, комнатный регулятор температуры для водяных теплых полов позволяет сэкономить до 30% затрат необходимых для нагрева теплоносителя. Конечно, существуют народные способы контроля температуры жидкости в системе отопления, но, как правило, они малоэффективны, неудобны и часто приводят к нарушениям в работе.

Одним из таких методов является механическая регулировка температуры краном. Контроль происходит благодаря уменьшению скорости циркуляции теплоносителя и соответственно уменьшению теплоотдачи. Минусом регулировки механическими расходомерами является необходимость в постоянном контроле хозяина жилья и низкой эффективности решения.

Согласно отзывам покупателей, механический регулятор температуры для водяного теплого пола нередко становится причиной появления воздушных пробок в системе. Резкое изменение давления и температуры нагрева теплоносителя, приводит к завоздушиванию и потере работоспособности водяного контура.

Согласно инструкции по эксплуатации, допускается ручная регулировка для теплых полов. Практика показывает, что в основном механические регуляторы монтируют желающие сэкономить на комплектующих. Сравнительно небольшие затраты на приобретение электронного блока контроля температуры окупаются за счет снижения расходов на нагрев теплоносителя.