Конструкция и материалы теплого пола

Конструкторские решения водяных теплых полов

При устройстве водяных тёплых полов применяются два варианта конструкторских решений:
• «мокрый» способ, при котором нагревательным элементом становится монолитная плита из бетона или цементно-песчаного раствора с встроенными греющими трубопроводами (рис. 1);
• «сухой» способ. В этом случае монолитная плита отсутствует, а равномерное распределение тепла от трубопроводов обеспечивается алюминиевыми или стальными оцинкованными теплораспределяющими пластинами (рис. 2). Такая конструкция, как правило, используется при деревянных перекрытиях для облегчения общей нагрузки на балки перекрытия.

Рис. 1. Конструкция «мокрого» тёплого пола (пример): 1 – основание (плита перекрытия); 2 – пароизоляция; 3 – слой утеплителя (пенополистирол); 4 – цементно-песчаная или бетонная стяжка; 5 – клеевой слой; 6 – чистовое напольное покрытие: 7 – демпферная лента; 8 – арматурная сетка; 9 – трубы тёплого пола.

Рис. 2. Конструкция «сухого» тёплого пола (пример): 1 – подшивка по лагам; 2 – пароизоляция; 3 – слой утеплителя (пенополистирол); 4 – лаги; 5 – чёрный пол; 6 – опорные бруски; 7 – теплораспределительная пластина; 8 – трубы тёплого пола; 9 – слой ГВЛ; 10 – дощатый пол; 11 – плинтус.

Трубы для устройства тёплого пола

Для устройства водяного тёплого пола в квартирах и коттеджах наиболее распространёнными являются трубы на основе структурированного (сшитого) полиэтилена РЕХ. В этом материале длинные цепочки макромолекул обычного полиэтилена «сшиты» между собой поперечными связями, что придаёт пластику повышенную прочность и термостойкость. В зависимости от метода сшивки трубы подразделяются на РЕХа (пероксидный метод), РЕХb (органосиланидный метод) и РЕХс (радиационный метод).

Наиболее удобны в монтаже металлополимерные трубы композиции PEX-AL-PEX, в которых между слоями сшитого полиэтилена заключён слой алюминиевой фольги. Благодаря алюминию труба сохраняет приданную ей форму, меньше подвержена температурным деформациям и на 100 % защищена от диффузии кислорода в теплоноситель. Напомним, что наличие кислорода в теплоносителе приводит к коррозии металлических деталей системы.

Не меньшей популярностью при устройстве тёплых полов пользуются также трубы PEX-EVOH, в которых роль барьерного слоя от проникновения кислорода выполняет тонкий слой этиленвинилгликоля (EVOH). Трубы из полиэтилена повышенной термостойкости PE-RT дешевле труб PEX-AL-PEX и PEX-EVOH, однако термостойкость таких труб ниже, так как этот материал занимает промежуточное положение между обычным и сшитым полиэтиленом.

Физических поперечных связей между макромолекулами полимера в нём нет, а их взаимное сцепление обеспечивается наличием боковых октеновых ветвей (эффект липучки). Трубы из PEX-EVOH и PE-RT не сохраняют приданную им форму, поэтому при раскладке петель тёплого пола их надо немедленно надёжно фиксировать. В номенклатуре VALTEC присутствуют трубы для теплого пола всех перечисленных типов (табл. 1).

Таблица 1. Труба VALTEC для устройства тёплых полов

Выбор жидкости для теплого пола: советы рекомендации характеристика составов + фото — видео

Для большинства автономных систем отопления, независимо от того, как осуществляется обогрев, установлен ли теплый пол через радиаторы или в жилом помещении, основным передатчиком тепла является нагретый теплоноситель. Чаще всего теплоносителем является обычная вода (до 70% систем отопления, используемых в домах), но для этой цели могут использоваться и другие жидкие среды. Вода — самый доступный и дешевый теплоноситель. Единственный минус этого варианта — вода чутко реагирует на изменение температуры окружающей среды, существенно изменяя ее физические свойства.

Другой, не менее распространенный вариант с теплоносителем, антифриз — это жидкость, используемая для теплого пола вместо воды. В отличие от котловой воды, антифриз представляет собой жидкое вещество на основе этиленгликоля и пропиленгликоля. В состав добавляются специальные добавки (химические добавки), снижающие химическую и физическую активность жидкости.

Антифриз, в отличие от воды имеет низкий температурный порог. В зависимости от концентрации и состава добавок температура замерзания может колебаться от 30 до 65 °C ниже нуля.

Рассмотрим различные варианты с выбором теплоносителя для теплого пола. Что лучше, вода или антифриз, насколько практичнее тот или иной вариант?

На чем базируется выбор жидкости для системы отопления

Начиная монтаж теплого пола учитывайте не только тип нагревательных приборов, способ укладки отопительного контура, но тип жидкости (теплоносителя). В систему теплого пола заливаются схожие составы, которые можно использовать для обеспечения работы радиаторов. Перед покупкой надо определить, какой состав подходит для того или иного способа обогрева.

Антифризы разных марок могут различаться свойствами, которые определяются количеством и видами присадок включенных в состав жидкости.

За счет распространения теплоносителя по отопительному контуру достигается желаемый эффект обогрева — происходит равномерная теплоотдача всей поверхности пола, за счет чего все внутреннее пространство жилого помещения прогревается до необходимой температуры.

С выбором типа теплоносителя лучше всего определиться еще на стадии проектирования. Физические свойства жидкости закладываются в тепловые и гидравлические расчеты. Обычно для стандартных проектов все тепловые расчеты базируются с учетом использования обычной воды. В случае с антифризом, необходимо в расчеты внести некоторые коррективы. Все дело в технологических параметрах оборудования.

К примеру: для нормальной работы теплого пола с длиной отопительного контура не более 50 м, можно обойтись без установки циркуляционного насоса. В случае если требуется обогревать подобным образом обширные пространства и площади, требуется установка циркуляционного насоса.

При работе с обычной водой, заявленные производителем параметры производительности и напора насосного оборудования вполне подходят. А вот для того, что бы по отопительной системе нормально циркулировал антифриз, потребуется покупка насоса с запасом производительности.

К тому же необходимо правильно ставить циркуляционный насос. Крыльчатка или мокрый ротор насоса должен располагаться горизонтально. В противном случае, насос для работы теплого пола, установленный в вертикальном положении будет терять до 30-40% своей мощности. Для того, что бы антифриз нормально циркулировал по водяному контуру, напор насоса должен быть на 50-60% быть больше, чем в случае с обычной водой. Это первый пункт.

Второй пункт, что необходимо учитывать, увеличившаяся длина отопительного контура и диаметр труб, используемых при работе с другими жидкостями. Антифриз имеет низкую, в сравнении с водой, теплоотдачу, поэтому для нормального функционирования системы отопления теплый пол, потребуется более интенсивная циркуляция теплоносителя. Не все виды труб, используемые для отопительного контура, могут взаимодействовать с антифризом. Для этих целей выпускаются специальные трубы, имеющие соответствующий диаметр и обладающие слабой реактивностью на взаимодействие с химическими составами.

Все-таки, какой теплоноситель лучше? Обычная вода или антифриз

Точного и однозначного ответа на данный вопрос нет. Все дело в том, чему вы отдаете предпочтение, и в каких жилищных условиях эксплуатируется ваша автономная система отопления. Существует ряд аспектов, на которые следует обратить внимание, остановившись на том или ином варианте. Для этого достаточно знать достоинства и недостатки, которыми обладают котловая вода и другие жидкости, используемые в качестве теплоносителя.

Используем для теплого пола воду

Остановимся на преимуществах воды, используемой в системах отопления. Обычная, неподготовленная вода, которую мы каждый день используем в быту, является самым доступным и дешевым вариантом. Это самое главное преимущество, однако, есть еще и другие достоинства такого варианта. Например:

• экологически чистый и полностью безопасный для обитателей дома теплоноситель;
• вода обладает высокой теплоемкостью, что существенно отражается на качестве обогрева жилых помещений;
• быстрый и доступный способ поддерживать необходимый объем теплоносителя в системе;
• широкая сфера применения. Вода подходит практически ко всем системам отопления, как открытого типа, так и закрытого.

Разобравшись с преимуществами воды, не стоит забывать и о недостатках такого теплоносителя. Пренебрежение физическими свойствами воды может негативно отразиться на качестве работы нагревательных приборов и эффективности отопительной системы.

Если рассматривать ситуации детально, то при эксплуатации воды в качестве теплоносителя могут возникнуть следующие неприятные ситуации:

Вода, используемая в бытовых целях, содержит в больших количествах осадочные примеси, что негативно сказывается на проходимости системы отопления. Для теплых полов, которые относятся к отопительным системам закрытого типа, такое свойство теплоносителя не является критичным, так как по контуру циркулирует практически один и тот же объем жидкости.

• обильное содержание кислорода в воде усиливает коррозионный эффект металлических элементов конструкции. Благодаря грамотной подборке труб для трубопровода можно свести к минимуму влияние этого негативного фактора;
• замерзание системы трубопровода является наиболее существенным недостатком. Под воздействием низких температур вода замерзает, существенно увеличиваясь в объеме. Соответственно такое состояние жидкости может привести к нарушению целостности трубопровода;
• частая полная замена теплоносителя в системе отопления (не реже 1 раза в полгода).

Из всех перечисленных недостатков замерзание воды является наиболее существенной причиной того, что многие отдают предпочтение другим жидкостям. Однако даже в подобной ситуации, монтаж отопительного контура с использованием труб из пластичного материала, может решить на какое-то время возникшую проблему.

Трубы из полипропилена и полиэтилена меньше всего подвержены разрушению ввиду промерзания системы.

И последнее. Частая замена теплоносителя во всем отопительном контуре не такая затратная вещь. Спустить раз в полгода воду из системы и залить новую можно в любое время, не потратив ни копейки.

Как один из вариантов использования воды для работы теплых полов можно использовать дистиллированную воду. Этот вариант немного дороже, чем в случае с обычной, водопроводной водой, однако и проблем в данном случае с функциональностью трубопровода будет на порядок меньше.

Вода по всем параметрам является идеальным веществом для использования в качестве теплоносителя. В ряде случаев, для того, что бы сделать систему отопления более эффективной при работе с обычной водой, стараются использовать подготовленную воду. В процессе подготовки жидкости снижается ее жесткость. Кипячение позволяет убрать из воды осадочные примеси и соли. Добавление в небольших количествах негашеной извести и кальцинированной соды повысит эксплуатационные характеристики воды.

Антифриз

Для той категории потребителей, которые располагают средствами и предпочитают иметь дорогое отопительное оборудование, наиболее практичным вариантом станет использование антифриза. Эта жидкость, как уже говорилось ранее, изготавливается на основе синтетических веществ, пропиленгликоля и этиленгликоля. Раствор антифриза представляет собой многоатомное спиртосодержащее вещество жидкого вида, подготовленный для использования в системе отопления. За счет добавления специальных химических добавок, улучшаются физические и эксплуатационные свойства жидкости. Использование в системе отопления автомобильного антифриза категорически запрещено.

Следует помнить, что антифриз может быть изготовлен на основе этиленгликоля, сильнейшего яда химической природы. При контакте человека с этим веществом высока вероятность сильнейшего отравления. Попадание в организм человека 100-300 мл этой жидкости может обернуться летальным исходом.

Высокая токсичность антифриза на основе этиленгликоля, особенно в результате испарений, могут стать причиной развития у обитателей дома опасных хронических заболеваний. Несмотря на высокую долю риска, использование антифриза на основе этиленгликоля нашло свое применение. В сравнении с другими марками, этот состав отличается доступной ценой. Антифризы марок, изготавливаемых на основе этиленгликоля, обладают следующими параметрами кристаллизации. Интенсивность кристаллизации зависит от концентрации жидкости.

Однако если в плане цены этиленгликоль выглядит выгоднее пропиленгликоля, то его физические и эксплуатационные характеристики далеки от идеальных. К существенным недостаткам можно отнести следующие моменты:

• антифриз на основе этиленгликоля имеет высокую химическую активность, что существенно сказывается на интенсивности коррозионных процессах;
• такой теплоноситель имеет свойство пениться при интенсивном нагреве и увеличенной циркуляции;
• антифриз этой марки имеет большую текучесть в сравнении с водой, что порой становится причиной протечки трубопровода в самых неожиданных местах и соединениях. Ввиду того, что жидкость сильно ядовита, такие протечки чреваты большими неприятностями;
• из-за перегрева этиленгликоль вступает в реакцию, при которой происходит интенсивное выпадение осадка. Ввиду поднятия температуры теплоносителя свыше 70 °С, существенно снижается эффект теплоотдачи теплоносителя.

Антифриз, на основе пропиленгликоля, представляет собой безопасный вариант. Несмотря на более высокую стоимость, жидкость прекрасно справляется со своими обязанностями. Наличие в составе специальных присадок позволяет существенно снизить порог замерзания теплоносителя. Практически полная безвредность позволяет антифриз этой марки активно использовать с домашних системах отопления.

В заключении

Ознакомившись с недостатками марок антифриза, изготовленного на основе этиленгликоля, и пропиленгликоля, можно сделать три вывода.

Первое. Для теплого пола, который считается низкотемпературной системой отопления, использовать эти марки антифриза можно, однако потребуется тщательный подбор расходного материала для монтажа полностью герметичного отопительного контура. Водяной контур в данном случае закрытого типа, поэтому этиленгликоль будет спокойно. Без видимого вреда, циркулировать по водяному контуру.

Второе. При перегреве антифриз этого типа теряет свои основные эксплуатационные характеристики, поэтому для отопительных систем на базе твердотопливных котлов такой вариант не подходит.

Третье. Вы сами в состоянии выбирать, какому варианту отдать предпочтение. Есть средства, используйте дорогой, но более безопасный антифриз, изготовленный на основе пропиленгликоля. Хотите сэкономить, используйте этиленгликоль. Только в данном случае необходима большая осторожность и аккуратность во время эксплуатации системы отопления.

Для тех, кто постоянно переживает зимой борьбу с низкими температурами, использование антифризов является лучшим вариантом. Во всех других вариантах, наиболее безопасным, практичным и доступным по цене вариантом, станет использование обычной воды. Предотвратить размораживание системы можно, если строго соблюдать правила эксплуатации системы отопления и придерживаться технологических параметров работы нагревательной техники.

Сергей Башук / Инженер теплотехник — автор сайта

Мои обязанности: проектирование наружных и внутренних санитарно-технических систем; сборка, монтаж, обслуживание тепловых машин и теплового оборудования; внедрение передовых технологических решений.