Подземное геотермальное отопление дома теплом земли

Поиски альтернативных источников энергии привели к изобретению устройств, которые способны аккумулировать тепло, в большом количестве находящееся в окружающей среде человека. Солнечные лучи, гейзерные источники, грунт — все это в той или иной степени может удовлетворить потребности в нагреве теплоносителя для системы отопления и ГВС.

Хотя геотермальное отопление за счет тепла земли является относительно новым направлением, перспективы такого решения очевидны. Благодаря установке специального оборудования появляется возможность получения дешевого, практически бесконечного типа тепловой энергии.

Как получить тепло в дом из земли

Земля даже в зимний период времени не промерзает полностью. Этой особенностью пользуются монтажные бригады, прокладывающие трубопровод ниже точки замерзания. Удивительно, но температура этих слоев редко опускается ниже, чем +5 +7°C градусов.

Можно ли воспользоваться способностью земли аккумулировать тепло, извлечь его и использовать для нагрева теплоносителя? Конечно! Но чтобы сделать альтернативное отопление частного дома с помощью тепла земли возможным, потребуется решить следующие проблемы:

• • Получение тепла — понадобится аккумулировать тепловую энергию и направить ее в аккумулирующий резервуар.

• • Нагрев теплоносителя. Нагретый антифриз должен передать тепловую энергию жидкости, которая циркулирует в системе отопления и ГВС.

• Остывший антифриз необходимо отвести обратно к теплообменнику для дальнейшего нагрева.

Чтобы решить эти вопросы был разработан геотермальный насос с использованием тепла земли. Геотермальный тепловой насос позволяет извлечь количество тепла, которого более чем достаточно для производства большого количества тепла и использования в зависимости от конструкции и месторасположения дома в качестве основного или дополнительного отопительного оборудования.

Как работает геотермальное отопление дома, принцип работы

Подземное глубинное отопление из земли, это больше не фантастика. Такие установки можно спокойно купить в России. Причем геотермальные установки в состоянии работать как в условиях Севера, так и в южных широтах. Но какой принцип они используют в своей работе?

Еще в прошлом столетии был отмечен факт, что при испарении определенные типы жидкостей способны охлаждать поверхность. Именно это происходит когда протирают спиртом кожу перед уколом или поливают асфальтированную площадку, нагретую под солнцем. Этот принцип был взят в качестве основы для разработки холодильного оборудования.

Дальше возникла идея почему бы не пустить процесс охлаждения в обратную сторону и не получить вместо холодного горячий воздух. Большинство современных кондиционеров в состоянии не только охлаждать воздух в помещении, но и работать на его нагрев. Но недостатком таких устройств является то, что они ограничены температурой окружающей среды. Так, после того как отметка достигает -5 градусов, они прекращают работать.

Геотермальные насосы для отопления частных домов от земли полностью лишены такого недостатка, хотя используют принцип, во многом напоминающий работу кондиционера на нагрев помещения.

Как устроено геотермальное отопление

Как уже отмечалось, геотермальная система отопления из недр земли, во многом напоминает работу кондиционера в режиме нагрева. Что происходит в этот момент?

• • В нижних слоях грунта, на дне реки или озера устанавливают водяные коллекторы, по которым циркулирует антифриз. Коллекторы поглощают тепло и высвобождают холод.

• • Нагретый антифриз с помощью насоса поднимается наверх.

• • В буферном баке происходит теплообмен. Нагретый антифриз отдает тепловую энергию теплоносителю или нагревает воду.

• Остывший антифриз поступает обратно к коллекторам.

Геотермальное оборудование для использования тепла земли

Принцип работы глубинной системы отопления дома, за счет энергии земли, основан на применении особого оборудования. Оно выполняет следующие функции: аккумулирует тепло окружающей среды, передает его теплоносителю системы отопления. Для этого используют следующие узлы:

• • Испаритель — находится глубоко под землей. Функция испарителя заключается в том, чтобы поглотить тепловую энергию, находящуюся в окружающем грунте.

• • Конденсатор — доводит антифриз до необходимой температуры.

• • Тепловой насос — циркулирует антифриз в системе. Осуществляет контроль над работой всей установки.

• Буферный бак — собирает нагретый антифриз в одном месте, для передачи энергии теплоносителю. Состоит из внутреннего бака, в нем находится вода из системы отопления и внутренний змеевик, по которому движется нагретый антифриз.

Монтаж и установка геотермального отопления

Основная сложность относительно монтажа геотермального оборудования связана с установкой контура теплообменника в грунте-земле. Хотя в интернете можно найти большое количество советов как выполнить эти работы самостоятельно, практика показывает, что большинство советов невозможно применить без специального профильного образования, следовательно, все работы должны выполнять профессиональные монтажники, являющиеся представителями производителя.

После обращения к специалистам, геотермальные системы отопления частных домов за счет тепла земли устанавливаются в следующие несколько этапов:

1. 1. Выезд инженера на дом . Во время первого визита берутся пробы грунта, определяются особенности местности и принимается решение о наиболее эффективном монтаже геотермальной системы. На эффективность установки может влиять также источник предполагаемого тепла. Более производительным считается монтаж теплообменников на дне водоема или у истоков термических источников.

1. 1. Заключение договора и приобретение необходимого оборудования . Расценки могут существенно отличаться в зависимости от сложности проведения монтажных работ и других нюансов. Но в среднем, если выбран качественный немецкий производитель, стоимость установки будет приблизительно равняться его цене. Приобретение под ключ установки Vaillant для дома в 350 кв. м. обойдется приблизительно в 21 тыс. $

1. 1. Монтажные работы . Отопление частного дома подземными геотермальными источниками тепла, а точнее, его эффективность во многом зависит от правильного проведения работ на этапе монтажа. После того как водяные теплообменники будут установлены в грунт, выполняется подключение к геотермальной установке и системе отопления дома.

1. Пуско-наладочные работы . Инженер запускает систему и выполняет точную регулировку устройства. После настройки подписывается Акт о сдаче работ.

Эффективно ли геотермальное отопление на Севере

Чтобы создать минимальные условия необходимые для работы геотермальной установки, достаточно соблюдения следующих условий:

• • Температура слоя грунта, в котором расположены теплообменники, не должна опускаться ниже +5,+7°C градусов.

• • На протяжении всей системы, по которой протекает антифриз, созданы условия, позволяющие избежать его замерзания.

• Геотермальный обогрев загородного дома выполнен после проведения всех необходимых расчетов и проектной документации.

Если учесть все описанные требования становится ясно, что такие установки могут быть эффективными, при соблюдении вышеперечисленных условий. Все же для северных регионов более целесообразно использовать такие установки для нагрева небольших площадей до 150-200 кв. м.

Гейзерное отопление частного дома

Производительность геотермального насоса во многом зависит от температуры грунта или воды, в которых находится теплообменник. В этом отношении жители Камчатки находятся в более выгодном положении. На полуострое Камчатка находится огромное количество термальных источников — гейзеров, которые не остывают даже в зимнее время года.

Перед монтажом оборудования обязательно проводится геологическая разведка. Если теплый источник находится на территории дома, имеет смысл расположить теплообменники на дне этого водоема. Геотермальная энергия в таком случае окупится значительно быстрее.

Как с помощью геотермального насоса отопить дом

Технология обогрева дома подземным теплом наиболее востребована на Западе. Это в первую очередь связано с менталитетом жителей западных стран. Они привыкли делать долгосрочные инвестиции, которые полностью окупаются только через несколько лет. Да и немного найдется людей, которые в состоянии заплатить за установку оборудования около 20 тыс. $ единовременно. Но количество желающих стать независимыми от остальных источников отопления постоянно растет.

Альтернативные способы геотермального отопления дома становятся более популярными, особенно если учесть постоянно растущую стоимость газа.

Тепловая энергия буквально лежит под ногами. Дело только за тем, чтобы нагнуться и «поднять» ее. В этом может помочь геотермальная установка. Монтаж насоса позволяет в зависимости от местности либо полностью компенсировать потребности в тепловой энергии, или удовлетворить их частично, существенно снизив нагрузку на основной источник отопления и систему ГВС частого дома.

Прокладка труб отопления под землей

Один из наиболее важных аспектов в обеспечении здорового микроклимата в доме – устройство отопительной системы, и в частности, прокладка труб отопления. Долговечность всей системы зависит не только от качества материалов труб, но и от качества выполнения ее монтажа. В данной статье мы поговорим о видах прокладки труб, а также подробно остановимся на технологии скрытого монтажа.

Устройство внешних трубопроводов отопления

Основные виды прокладки труб для подключения к тепловой магистрали:

• Подземная прокладка.
• Надземная прокладка.

Бесканальная прокладка отопительных труб

Прокладка труб в земле

Этот наиболее распространенный вид прокладки подразделяется на:

1. Канальную прокладку, которая дает возможность защиты труб от внешних воздействий. Каналы бывают:
2. Проходные, предназначенные для прокладки большого числа труб и обеспечивающие к ним быстрый доступ для ремонта и осмотра.
3. Полупроходные, которые устраиваются, когда доступ необходим редко.
4. Непроходные, применяющиеся для трубопровода одного типа: обратного или подающего.

1. Бесканальную прокладку, при которой значительно сокращаются объем земляных работ, сроки и затраты на строительство. Такая прокладка труб отопления в земле усложнят проведение ремонтных работ, но применение современных усиленных оболочек для трубопроводов способно гарантировать их надежность.

Способы прокладки отопительных труб

При скрытой прокладке трубы можно закрыть, к примеру, стеновыми деревянными панелями

Независимо от типа применяемой трубопроводной системы (коллекторной, двухтрубной, однотрубной), прокладка труб может осуществляться такими способами:

1. Открытая прокладка, выполняемая по периметру стен (как правило, вдоль плинтуса).
2. Скрытая прокладка в стенах.
3. Прокладка труб отопления в полу.

Чаще большое значение при выборе способа прокладки и подводки труб к отопительным приборам играет фактор эстетики (возможность зрительного контроля состояния труб при открытой прокладке – реже). С технической стороны, при правильном монтаже, способ прокладки на надежность и работоспособность системы существенно не влияет.

Существует зависимость технологии прокладки от материала труб. Например, тепловое расширение стальных труб минимально, их можно при монтаже практически замуровывать. Вероятность их разрыва или деформации в конструкции мала.

Металлопластиковые трубы обладают абсолютно противоположными свойствами. Из соображений безопасности их необходимо защищать гильзами с диаметром, большим сечения трубы. Такая изоляция дает трубе для расширения дополнительное пространство и снижает теплопотери.

Открытая прокладка осуществляется при помощи специальных клипс, которыми трубы крепятся к стене. Как выглядит такая система в готовом виде, представлено на видео:

Скрытая прокладка отопительных труб

Плюсы и минусы скрытой прокладки

Несомненное достоинство такого способа то, что не нужно опасаться, что при дизайнерском оформлении помещения отопительные трубы не смогут гармонично вписаться в интерьер.

Недостатки скрытого монтажа:

• Трудоемкость.
• Наличие теплопотерь, так как даже при качественной изоляции труб, часть тепла затрачивается на прогрев конструкции, выполняющей одновременно защитные и декоративные функции.
• Сложность обслуживания, связанная с необходимостью демонтажа защитно-декоративных конструкций для доступа к аварийным участкам;
• Высокая цена, обусловленная потребностью в большем количестве материала.

Скрытая прокладка отопительных труб в полу проводится до заливки стяжки

Технология скрытой прокладки труб отопления

Монтаж разводки отопительных труб выполняют после установки всех радиаторов на стены. На период отделочных работ с радиаторов заводскую упаковку не снимают.

Этапы производства работ:

1. Подготовка, включающая выбор вида отопления. Для устройства системы с принудительной циркуляцией лучше всего подходит прокладка отопительных труб под полом или в стеновой конструкции. При естественной циркуляции нагнетающую трубу размещают за подвесным потолком, а спуски стояков и нижний трудопровод прокладывают в стене.
2. Разметка трубопровода, производящаяся на стенах.
3. Выполнение штробы. Сначала при помощи болгарки задаются ее границы, затем перфоратором выбивается сама штроба.

Прокладка отопительных труб в штробе

1. Прокладка разводки. Крепление труб отопления в штробе осуществляется клипсами.

1. Подключение трубопровода к отопительным приборам.
2. Опрессовка производится, согласно действующим нормам, под давлением.

1. Декорирование или замуровывание. Перед началом работ обязательно выполняется теплоизоляция труб. Декорирование может осуществляться такими способами:

• Штукатурка – заделка штробы раствором малой крепости из песка и цемента или штукатуркой на гипсовой основе.
• Трубы отопления в стене могут быть задекорированы гипсокартоном. Полоски гипсокартона вклеивают за счет гипсовой штукатурки. Полностью маскирует штробу последующая шпаклевка.
• Короба из гипсокартона, при выполнении которых не требуется повреждать стены. Их применяют достаточно часто, поскольку их использование избавляет от необходимости разрушения отделки при возникновении неполадок.

Декорирование трубопровода отопления коробом

Заделка трубопровода должна выполняться только когда вся система отопления находится под давлением, что эмулирует ее «поведение». Произведение необходимых корректировок позволяет добиться минимального воздействия деформационных сил на декоративную отделку.

В предыдущей статье мы рассказывали о монтаже отопления в стене и методах крепления контура. Сегодня речь пойдет о прокладке труб отопления в полу. Чтобы разобраться в вопросе потребуется выяснить, какие материалы лучше, важно ли армирование и на что оно влияет. Помимо характеристик материалов также необходимо разобраться в особенностях скрытой прокладки. Это касается монтажа контура в стяжку, под полом и даже прокладки труб отопления в земле.

Какие трубы подходят для «теплого пола»

Полимерные трубы для укладки под стяжку

Естественно, что современные теплые полы монтируются из пластика, вот только он бывает разным и обладает различными характеристиками. Прокладка труб отопления в частном доме под стяжку заменяет традиционные радиаторные системы. Чтобы подобрать материал, нужно определить критерии выбора:

Прокладка труб отопления в частном доме под стяжку осуществляется только целыми отрезками, без соединений. Исходя из этого, выходит, что материал должен гнуться и направление потока теплоносителя должно изменяться без применения фурнитуры. Под эту характеристику не попадают изделия из однослойного полипропилена и поливинилхлорида;

• устойчивость к нагреванию.

Все полимерные трубы для отопления наружной и скрытой прокладки выдерживают нагревание до 95 градусов, притом, как температура теплоносителя редко превышает 80 градусов. В тёплом полу вода нагревается максимум до 40 градусов;

Для прокладки труб отопления в стяжке пола применяются только армированные изделия, они еще называются металлопластиковыми. Хотя слой армирования бывает не только металлическим. Каждый материал обладает определенным тепловым удлинением. Этот коэффициент указывает насколько удлиняется контур при нагревании его на один градус. Значение определяется для участка в один метр. Армирование нужно для того, чтобы сократить это значение;

После прокладки труб отопления в стяжке пола доступа к ним уже не будет. В случае появления течи придется демонтировать пол – это пильный и трудоемкий процесс. Производители полимерных труб дают гарантию на свои изделия 50 лет.

Армированные полимерные трубы состоят из пяти слоев:

• два слоя пластика (внутренний и наружный);
• слой армирования (находится между полимерами);
• два слоя клея.

Для производства армированных полимерных труб применяется разный пластик, который указывается в маркировке изделия. Перед тем как провести трубы отопления в частном доме, следует ознакомиться с их тепловым удлинением.

Тепловое линейное расширение – это свойство материала увеличиваться в длину при нагревании. Коэффициент указывается в мм/м. Он показывает насколько контур увеличиться при нагревании его на один градус. Значение коэффициента показывает величину удлинения на одном метре.

РЕХ труба армированная алюминием

Сразу следует упомянуть о видах армирования. Это может быть:

• алюминиевая фольга (AL), толщиною 0,2–0,25 мм. Слой бывает сплошным или перфорированным. Перфорация – это наличие отверстий, как в дуршлаге;
• стекловолоконная фибра – это тонкие волокна пластика, стали, стекла или базальта. В маркировке обозначаются FG, GF, FB;
• этиленвиниловый спирт – химический элемент, который изменяет состав пластика. Маркируется Evon.

Перед тем как проложить трубы отопления в частном доме, следует позаботиться о том, чтобы они имели слой армирования алюминиевой фольгой или этиленвиниловым спиртом. Так как одним из требований при выборе материала является эластичность контура. Изделия, армированные стекловолоконной фиброй, нельзя согнуть, для изменения направления потока теплоносителя используются фитинги и муфты, что в нашем случае недопустимо.

Давайте рассмотрим виды материалов, применяемых для производства металлопластиковых труб:

полипропилен. Такие изделия маркируются РРR/AL/РРR. Тепловое линейное расширение составляет 0,03 мм/м;

сшитый полиэтилен. Он отличается от обычного полиэтилена низкого и высокого давления тем, что проходит дополнительный производственный этап, который называется сшивкой. На нем количество связей между молекулами увеличивается, тем самым изделию придаются необходимые характеристики. Маркируется PEX/AL/PEX и имеет коэффициент теплового линейного удлинения 0,024 мм/м, что меньше чем у пропилена.

Отдельно рассмотрим изделия из сшитого полиэтилена армированные этиленвиниловым спиртом, так как проложить такие трубы отопления в полу лучше всего. Они маркируются PEX /Evon/ PEX. Такой метод армирования позволяет одним выстрелом убить двух зайцев. Во-первых, он снижает линейное расширение материала до 0,021 мм/м, а во-вторых, создает защитный слой, который сокращает воздухопроницаемость стенок труб. Этот показатель составляет 900 мг на 1 м 2 в сутки.

Раньше считалось, что диффузия кислорода присуща только системам с высокой температурой теплоносителя. Позже по результатам исследований было доказано, что этот процесс негативно сказывается и на низкотемпературных системах, таких как теплый пол.

Дело в том, что наличие воздуха в системе не только приводит к кавитационным процессам (появление шума, гидравлических ударов), а и провоцирует развитие аэробных бактерий. Это микроорганизмы, которые не могут существовать без воздуха. Их продукты жизнедеятельности оседают на внутренних стенках, и происходит так называемое заиливание, при этом внутренний диаметр трубы уменьшается. У полипропиленовых труб с армированием из алюминиевой фольги воздухопроницаемость стенок равна нолю.

Особенности монтажа «теплого пола»

Отражающая изоляция под теплым полом

После того как материалы, из которых изготавливаются трубы были определены, остается разобраться с прокладкой труб отопления в деревянном доме. При этом нужно сделать теплый пол так, чтобы он имел максимальный КПД и был надежным. Этапы укладки труб отопления в стяжку:

• укладка гидробарьера и теплоизоляции.

Гидробарьер нужен в том случае, если снизу может просачиваться влага. При расположении труб отопления в панельных домах под слоем раствора это необязательно, а вот теплоизоляция должна быть в любом случае. В этом качестве подходят материалы из пенополистирола. Не лишней будет отражающая изоляция;

• укладка армировочной сетки.

Для этого подойдет металлическая сетка с крупной ячейкой. Помимо того, что она будет распределять нагрузку, также она будет служить в качестве разметки для укладки труб отопления в пол;

Есть две схемы скрытой прокладки труб отопления – это «змейка» и «улитка». В схеме «змейка» контур проходит от одной стены к другой, при этом направление движения теплоносителя меняется на 180 градусов. В схеме «улитка» контур выкладывается по спирали от стен к центру комнаты, при этом нет резких поворотов;

Если теплый пол является основным отоплением, то расстояние между трубами должно составлять 20 см. В случае если такой вид обогрева является вспомогательным, то допускается расстояние в 30 см, но не более того.

Для того чтобы закрепить контур можно использовать пластиковые клипсы, или обыкновенные одноразовые хомуты. В случае с клипсами их можно предварительно закрепить к полу и уже по ним осуществить разводку. Проще применять пластиковые хомуты, которыми контур крепится к армировочной сетке;

• наклеивание демпферной ленты.

Демпферная лента изготавливается из вспененного полиэстера. Она проклеивается по всему периметру помещения на стену. Ее нижний край должен соприкасаться с полом. В процессе эксплуатации стяжка увеличивается и уменьшается в объёме, поэтому необходимо оставить зазор до стены, чтобы теплый пол не потрескался;

Теплый пол в деревянном доме

Над контуром должно быть приблизительно 3 см раствора. Всего стяжка может быть толщиной от 3 до 7 см, при этом рекомендованная толщина не должна быть менее 5 см. Слишком тонкий слой не будет достаточно крепким и может пойти трещинами. Поверх стяжки можно укладывать любое покрытие.

В деревянных домах иногда применяется прокладка труб отопления под полом, при этом методика немного отличается от разводки под стяжкой. Между черновым полом и финишной отделкой создается буферная воздушная зона. Для этого по периметру укладываются лаги. В лагах вырезаются пазы, в которых будет проходить контур. Глубина пазов должна быть немногим больше диаметра труб, так чтобы от системы до финишного покрытия было около сантиметра. При этом также необходимо позаботиться об утеплении. Особенно осторожно нужно зашивать лаги, чтобы случайно гвоздем или саморезом не пробить контур.

Монтаж отопления под землей

В некоторых случаях требуется укладка труб отопления в землю, например, при некоторой отдаленности котельной от отапливаемого помещения. Перед тем как проложить трубы отопления под землей придется решить сразу две проблемы:

На трубу, уложенную пол землей, давит слой грунта и все, что находится на поверхности. Поэтому для того чтобы защитить систему, используются гильзы. В этом качестве прекрасно подходит канализационная пвх труба диаметром 110 мм.

Перед тем как провести трубы отопления под землей в гильзе, их нужно утеплить, несмотря на то, что система прокладывается ниже уровня промерзания грунта. Теплопотери при этом все равно существенные. Для утепления используется минеральная вата или пенопластовые чехлы. Помимо этого выпускаются трубы, которые имеют слой утепления из пенопласта и защитную пластиковую оболочку. Они специально предназначены для прокладки под землей.

Организуя индивидуальное водоснабжение дома с забором воды из колодца или скважины, необходимо принимать меры для нормальной работы системы водоснабжения в зимнее время, чтобы исключить замерзание воды в трубе. Поэтому вопрос, как утеплить водопроводную трубу в земле своими руками, является актуальным для всех пользователей собственной водопроводной линии. Чтобы произвести утепление напорного водопровода под землей, необходимо рассчитать и выбрать наиболее оптимальный вариант утеплителя и правильно произвести его монтаж с соблюдением технологии.

Рис. 1 Карта уровней промерзания грунта

Зачем нужно утеплять трубы

Если посмотреть на карту глубин промерзания, по можно увидеть, что в северных районах она достигает 2,4 метра – естественно, что копать ямы такой глубины на своем участке слишком затратно. К тому же это нерационально с точки зрения подвода воды от скважины или колодца в дом, проблемы возникнут со скважиной – напорная труба должна выходить из оголовка и для установки насосного оборудования придется выкапывать и обустраивать кессон или кессонную яму очень большой глубины. Используя утеплитель для водопроводных труб в земле, можно проложить водопроводную магистраль на небольшой глубине, сэкономив при этом средства и повысив удобство пользования и обслуживания насосного оборудования.

Еще одно преимущество утепления водопроводных труб в земле – экономия ресурсов. Поступающая в дом вода нагревается для бытовых нужд и отопления – понятно, что на подогрев более холодной воды потребуется больше электроэнергии. Если трубы изолированы от холодного грунта, то затраты на утеплитель и проведение работ с течением времени не только полностью окупятся, но и принесут существенную экономию.

Эффективным способом борьбы с замерзанием водных трубопроводов является использование электрического кабеля, который приклеивается к линии по всей длине и опускается в скважину. Помещение кабеля и трубопровода в качестве дополнительного утепления в теплую оболочку позволит значительно сэкономить электроэнергию при обогреве водопроводной магистрали.

Рис. 2 Таблица тепловых потерь в зависимости от толщины теплоизолятора

Основные способы утепления подземной водопроводной магистрали

Существует несколько способов утепления водопровода, имеющих разные принципы работы, некоторые из них используются только в промышленной сфере.

Использование утеплительных материалов

Применение строительных материалов с низким коэффициентом теплопроводности – один из самых простых способов, являющийся наиболее распространенным при утеплении труб в земле и на поверхности. Материалы могут размещаться вокруг труб или наноситься на их поверхность в виде краски, смолы или пены. Технология широко используется в промышленной сфере, для утепления водопровода и канализации в частных домах.

Подогревающий кабель

Электрический кабель для обогрева размещается внутри или вплотную к трубе и нагревает ее, предотвращая замерзание воды. Сами кабели продаются в специализированных магазинах, их мощность колеблется в пределах 10 – 20 ватт на один погонный метр, использование кабельной системы позволяет зарывать водопровод на расстоянии не более 50 см. от поверхности земли.

Преимущества использования кабеля – возможность размещения непосредственно в воде, это позволяет монтировать его внутри трубопровода и опускать в скважину на значительную глубину. Применение электрического кабеля внутри труб одновременно с устройством наружного утепления является самым эффективным и экономичным решением для защиты от замерзания водопроводной магистрали при индивидуальном водоснабжении.

Рис. 3 Теплопроводность различных материалов

Утепление воздухом

Более дорогостоящий метод, который используют в промышленной и коммунальной сфере. При его применении под землей магистраль изолируют сверху при помощи утеплителя, а снизу подают теплый воздух, согревающий водопровод.

Часто используют метод, когда трубопровод помещается в трубу большого диаметра, внутри которой проходит теплый воздух. Данный способ обычно используют для изоляции водопроводной магистрали, проходящей по поверхности, можно его применять и на индивидуальных участках, если трубопровод закопан в землю – воздушная прослойка исключит замерзание воды без подогрева.

Утепление давлением

При помощи давления водопровод от замерзания защищают в магистральных системах с подземным залеганием или в неотапливаемых помещениях, для повышения давления используют специальный ресивер. Давление в системе при такой методике превышает 5 атмосфер, в то время как стандартное насосное оборудование для организации индивидуальное водоснабжение рассчитано на работу с напором не более 3 бар.

Рис. 4 Электрический нагревательный кабель – внешний вид

Данная методика разработана на использование в промышленных и коммунальных инженерных коммуникационных системах, в быту использование высокого давления эффективно при наличии качественного трубопровода и приборов, рассчитанных на работу с высоким давлением. Для реализации метода необходимо с помощью электронасоса накачать воду в магистраль под давлением более 5 бар. и отключить насосное оборудование – теоретически вода при таком давлении не должна замерзать очень долгое время в отсутствие хозяев.

Основные требования к материалам

Материал, который может быть использован при проведении работ по теплоизоляции, должен удовлетворять следующим требованиям:

• Иметь низкую теплопроводность. Это основное требование, выбор товара с низким коэффициентом позволит эффективно защитить трубопровод от замерзания и сэкономить финансовые средства.
• Хорошо переносить воздействие химических и органических веществ, содержащихся в почве, иметь биологическую устойчивость к различным видам микроорганизмов и бактерий.
• Иметь длительный срок службы без потери своих физических характеристик.
• Утеплитель не должен бояться воздействия влаги, напитывать и пропускать воду, его физические параметры не должны изменяться в водной среде.
• Воздействие высоких и низких температур, а также их перепады, не должны разрушать изолятор и сказываться на его физических свойствах.

Утеплительные материалы для труб

Современная промышленность освоила выпуск готовых водопроводных труб в утеплительный оболочке, которая сверху закрывается слоем гидроизоляции. При бытовом использовании трубного водоснабжения утепление в большинстве случаев придется делать самостоятельно, решая, как лучше утеплить водопроводную трубу под землей, выбором одного из приведенных ниже способов.

Напыляемые утеплители (ППУ)

Редко используемый в быту способ состоит в теплоизоляции трубопровода методом напыления на его поверхность полиуретана. Достоинства метода состоит в том, что он обеспечивает стопроцентную герметичность и позволяет регулировать толщину заливки, к недостаткам можно отнести очень высокую стоимость материала и проводимых работ.

Помимо полиуретана утепляющую оболочку делают из жидкого пенопласта, стоимость которого ниже полиуретанового напыления.

Рис. 5 Теплоизоляция напылением полиуретана и пенопласта

Теплоизоляционная краска

Один из продуктов высоких технологий, представляет собой густую массу на акриловой основе, содержащую мельчайшие частицы перлита, стекловолокна, пеностекла и стеклокерамические микрогранулы с вакуумом и теплопроводностью 0,00083 Вт./(м.*К), обеспечивающие основную теплоизоляцию.

Рис. 6 Теплоизоляция труб водоснабжения краской

Обычно краска наносится на поверхность слоем до 4 мм., заменяя при этом утеплитель толщиной несколько десятков миллиметров. Теплоизоляционная краска поставляется в специальных емкостях, имеет вид пасты белого или серого цвета, которая может колероваться, для термоизоляции участков или всего трубопровода она наносится кистью или методом распыления. Преимуществами использования теплоизоляционной краски являются:

• Высокая степень агдезии, позволяющая наносить краску на стальные и пластиковые поверхности с хорошим сцеплением.
• Возможность эффективной работы в широком температурном диапазоне от -70 до +260 С.
• Утепление краской водопроводной трубы в земле надежно защищает ее от коррозии – это является большим преимуществом при использовании на участке водопровода из стали.
• Материал имеет высокий срок эксплуатации, доходящей до 15 лет, возможность его окрашивания в различные цвета позволяет использовать краску на открытых трубах внутри помещений, подбирая цвет, не нарушающий интерьер.
• По утверждению производителя, теплоизоляционная краска имеет самый низкий коэффициент теплопроводности из всех утеплителей, равный 0,0012 Вт./(м.*К.)., у воздуха теплопроводность 0,023 – 0,026 Вт./(м.*К.). Некоторые эксперты обвиняют производителя в обмане потребителя и указывают другие цифры в своих расчетах – 0,0698 Вт./(м.*К.).

К основным недостаткам красок можно отнести высокую стоимость, покрытие одного квадратного метра тремя слоями (так достигается наилучшая эффективность) обойдется домовладельцу минимум в 15 у.е.

Наиболее известные марки утеплительной краски – Корунд, Изоллат, Термосилат выпускаются в пластиковых ведрах по 20 литров при весе 9,5 кг., могут разбавляться водой и обычно наносятся специальными видами безвоздушных распылителей.

Стекловата

Хотя стекловата в настоящее время используются не в таких масштабах, как раньше, для утепления труб выпускают специальные цилиндрические оболочки разных диаметров с одним разрезом, часто покрываемые фольгированный изоляцией. Вата имеет высокий срок службы, неплохие параметры по теплопроводности, не боится влаги, не подвержена влиянию высоких и низких температур.

К недостаткам можно отнести ее низкую плотность – при закапывании в землю необходимо принимать меры по упрочнению наружной оболочки, в противном случае сжатый землей слой утеплителя будет иметь более высокую теплопроводность.

Рис. 7 Теплоизоляр из стекловаты

Минеральная вата

Существует два вида минеральной воды: шлаковая и базальтовая, шлаковая минвата имеет такую же низкую плотность, как и стекловата и хорошо напитывается водой – из-за этих качеств она практически не применяется в качестве утеплительного материала. Базальтовый утеплитель намного плотнее, чем шлаковата, поэтому находит более широкое применение. Его выпускают в виде цилиндрических оболочек разных размеров с прорезью для установки, покрытых фольгоизолом или пергамином.

Такое утепление обладает достаточной плотностью для погружения в землю, устойчиво к температурному воздействию, однако напитывает воду, теряя при этом свои теплоизоляционные свойства. Также к недостаткам можно отнести довольно высокую стоимость базальтовой ваты.

Рис. 8 Оболочка из базальтовой ваты

Вспененный полиэтилен

Изоляция из вспененного полиэтилена является наиболее часто применяемым видом для защиты внутренних и наружных трубопроводов. Полиэтилен не боится воды, температурных перепадов в широком диапазоне, биологически и химически устойчив, обладает очень низкой плотностью. Изоляция выпускается без защитной твердой оболочки (некоторые виды имеют тонкое фольгированное покрытие, которые можно не принимать в расчет), поэтому его использование под землей без дополнительной защиты поверхности в виде прочных труб или коробов неэффективно.

Рис. 9 Полиэтиленовый изолятор

Пенополистирол

Пенополистирол, как утеплитель, имеет существенные преимущества перед ватой, краской и напылением, к его достоинствам можно отнести следующие параметры и физические характеристики:

• Низкий коэффициент теплопроводности.
• Самую высокую прочность и твердость среди всех утеплителей, его установка под землю на любой глубине не приводит к деформации.
• Устойчивость к высоким и низким температурам, а также к их перепадам.
• Высокий срок службы пенопласта, доходящий до 40 лет.
• Пенополистирол не подвержен воздействию биологических и химических веществ, содержащихся в почве, не гниет.
• Теплоизоляционные скорлупы из пенополистирола обладает малым весом, просты в монтаже – с работой может справиться один человек.
• Важным фактором для выбора пенопласта для утепления является его невысокая стоимость и возможность индивидуального изготовления оболочки под любой диаметр трубы.
• При необходимости теплоизоляционные скорлупы из пенопласта оснащаются канавкой для электрического кабеля – это создает дополнительные эксплуатационные удобства.

Какова должна быть толщина слоя утепления подземного участка трубы

Формулы для расчета толщины утеплителя довольно сложны, разобраться с ними под силу только квалифицированным специалистам в этой области. Для рядового потребителя в самостоятельном расчете толщины нет необходимости, всегда можно получить консультацию у продавца или воспользоваться онлайн калькулятором для вычислений. Обычно в такие калькуляторы встраивают данные фирменных утеплителей, среди которых можно найти вид, наиболее подходящий по параметрам к устанавливаемому и использовать его для расчетов. Также в калькулятор вносятся параметры трубопровода, температура воздуха и физические характеристики протекающей воды.

Рис. 10 Онлайн калькулятор для расчета толщины изоляции

Как утеплить водопроводную трубу в земле своими руками

Выбирая, чем утеплить водопроводную трубу на участке, учитывают материал ее изготовления, наружный диаметр, стоимость утеплителя и сложность монтажных работ.

Рис. 11 Расчет толщины трубного теплоизолятора

Монтаж утеплителя

Обычно для подвода воды при индивидуальном водоснабжении используют полиэтиленовые трубы низкого давления (ПНД) диаметром 1 дюйм, монтаж оболочки из утеплителя выполняется следующим способом:

• Устанавливают оболочку из стекловаты, минеральной ваты или пенопласта, вспененного полиэтилена, фиксируя ее при помощи липкой ленты. При монтаже минеральной или стеклянной ваты необходимо следить за герметичностью соединений – в противном случае в стык попадет вода и ее напитает вата, при этом теплоизолирующие свойства утеплителя существенно снизятся.
• После монтажа мягкий теплоизолятор можно защитить от сдавливания грунтом более прочным материалом, обычно используют рубероид, оборачивая им оболочку несколько раз и закрепляя его скотчем. Преимуществом его использования является гидрофобность, защищающая утеплитель от напитывания влагой.
• Утепленный трубопровод опускают в канал и засыпают легким сыпучим составом для уменьшения давления, обычно используется керамзит.

Понятно, что монтаж утеплителя из пенопласта, в отличие от видов с низкой плотностью, производить намного проще, и он не предъявляет высоких требований к герметичности стыков.

Следует учитывать, что монтаж пластиковых сегментов должен быть проведен скреплением друг с другом с небольшими сдвигом в 20 см., как соединение внахлест.

Рис 12 Утепление пластиковой водопроводной трубы в земле пенопластовой скорлупой

Укладка кабеля

Монтаж электрического кабеля обойдется дороже, однако глубина залегания трубопровода при этом минимальна. Греющий провод может быть расположен внутри или снаружи трубопровода, в продаже имеются водопроводные трубы с установленным электрокабелем или с кабельным каналом для его монтажа. Чаще всего используется монтаж кабеля на поверхности, при этом глубина залегания трубопровода не превышает 50 см. Работы по монтажу кабельного обогревателя состоят из следующих этапов:

• Трубопровод в месте расположения кабеля (по спирали или прямой линии) оклеивается фольгированный липкой лентой.
• На приклеенную ленту укладывается электрический кабель и фиксируется такой же клейкой лентой.
• Сверху на полученную конструкцию устанавливается оболочка из базальтового утеплителя, которая соединяется скотчем. При монтаже нагревательного кабеля по линии практично использовать пенопластовый утеплитель со специальными канавками.
• Для контроля работы системы желательно установить по линии водопровода термодатчики.

Рис. 13 Как утеплить водопроводную трубу под землей электрокабелем

Решая, как лучше утеплить водопроводную трубу в земле своими руками, многие отдают предпочтение пенопластовой скорлупе – она удобна в монтаже, имеет лучшие физические параметры и обладает невысокой стоимостью. Электрический кабель практичнее использовать при неглубоком залегании водопроводных труб и скважинного оголовка – с его помощью можно одновременно подогревать воду в магистрали и скважине.