Теплый водяной пол как элемент системы автономного дома

FORUMHOUSE уже неоднократно рассказывал о базовых принципах проектирования и строительства автономного загородного дома. Суть всех материалов сводится к следующему — «автономия» у каждого своя. Прежде чем покупать участок, на котором нет или не предвидится хотя бы централизованного электроснабжения, нужно 100 раз подумать, а нужен ли он. Т.к. материальные вложения в строительство полностью автономного дома, при условии, что это не южные регионы, могут превысить все разумные пределы.

Цель этой статьи — практические рекомендации по самостоятельному устройству водяного тёплого пола как одного из элементов инженерки реального, а не мифического автономного дома.

Итак, мы расскажем:

• Что мешает построить полностью автономный дом в России.
• В чем заключаются особенности расчёта теплого пола.
• Может ли теплый пол быть единственной системой отопления загородного дома.
• Какие нюансы необходимо учесть при самостоятельном монтаже теплого пола.

Возможные проблемы строительства автономного дома

О теплом водяном поле на нашем портале написано немало статей и создано множество тем, где пользователи делятся опытом его монтажа. Тем не менее, вопросов у начинающих застройщиков о том, что это за система, и какие плюсы и минусы у неё есть, остаётся немало. Чтобы не повторяться, советуем прочитать статью «Тёплый пол — советы и рекомендации по выбору», где эксперты подробно рассказывают о базовых принципах работы и преимуществах этой системы поверхностного отопления.

Мы же попробуем взглянуть на теплый водяной пол с другой стороны и рассмотреть его как элемент, повышающий автономию загородного дома. Для начала разберемся с понятием «автономный дом» применительно к нашей стране.

Практика показывает, что автономный дом за границей и у нас — это две большие разницы как по подходу к его проектированию и строительству, так и к дальнейшей эксплуатации. Чаще всего начинающий застройщик представляет себе автономный коттедж как полностью независимый от всех внешних энергосетей. Проще говоря, дом оборудован инженерными устройствами, которые вырабатывают достаточно электроэнергии для питания всего оборудования в коттедже. Это может быть котёл, насосы, бытовая техника и т.д.

Если, на крайний случай, воду можно добыть из колодца, дом отопить углём или дровами, то, условно говоря, если выдернуть современный коттедж «из розетки», то остановится вся «инженерка». Не рассматриваем частные случаи строительства полностью энергонезависимых домов, которые отапливаются печкой, а система отопления построена на гравитационном принципе работы, т.е. не нуждается в циркуляционных насосах.

Главный «подводный камень» для застройщиков, решивших уйти в «автономку», состоит в том, что солнечные батареи, гелиоколлекторы и ветряки, в силу дороговизны, не могут использоваться в холодных областях России, как единственные источники энергии.

Зачастую, просчитав стоимость строительства такой системы, например, на базе фотоэлементов, в которой «слабым местом» становятся дорогие аккумуляторы – их нужно менять через несколько лет, с учетом недостатка солнечных дней, пользователь понимает, что затраты никогда не отобьются.

Когда речь заходит о заграничном опыте, то многие думают: «вот у них…, а почему так у нас». Но, например, в Германии ветрогенераторы давно превратились в обыденность, а излишки электроэнергии, выработанной на «солнечной ферме», частник может продать электросетям. «Зелёная» энергетика «там» является дотационной, и государство всячески стимулирует её развитие, с каждым годом увеличивая выработку альтернативки. Большую роль играет и более мягкий климат.

В наших реалиях застройщик вынужден, в первую очередь, полагаться на себя. И, хотя число энтузиастов автономии растёт, а системы с каждым годом становятся доступнее, в большинстве случаев застройщиков интересует лишь частичное независимое энергоснабжение коттеджа. Т.е. возможность с комфортом переждать аварийное отключение электричества или аварию в котельной – зимой и при этом не замёрзнуть. В этом случае на первое место выходит связка автономный дом — экономичный дом, расходующий меньше энергии в случае форс-мажорных обстоятельств.

Исходя из этого, современный загородный дом должен быть теплоинерционным — т.е. его конструкция должна быть рассчитана таким образом, чтобы строение при обычной эксплуатации запасало энергию. Для этого стены, пол, перекрытия возводятся из материалов, обладающих большой массой, а также хорошей теплоёмкостью и теплоотдачей.

Хороший пример такого стенового материала — обычный полнотелый кирпич. Конечно, не всегда это возможно сделать (например, в каркасных домах). В таком случае теплый водяной пол становится одним из элементов системы, повышающей степень автономии загородного дома.

Теплый водяной пол как элемент системы автономного дома

Итак, автономный дом должен быть энергоэффективным или энергосберегающим. Т.е. все потери тепла в здании должны быть сведены к разумному минимуму. Это автоматически тянет за собой необходимость возведения замкнутого герметичного теплоизоляционного контура. Т.к. чем меньше теплопотери, тем меньше потребуется энергии (включая и из альтернативных источников) для их восполнения.

Наш портал уже затрагивал тему, выгодно ли строить энергоэффективный дом. Подводя резюме этой статьи, скажем, что такой дом должен быть сбалансирован и представлять систему, где все элементы подобраны друг к другу. Проще говоря, не нужно заниматься экстраутеплением стен, если в окна установлены обычные стеклопакеты, система вентиляции без рекуператора, а фундамент не теплоизолирован.

Теперь рассмотрим, как на сокращение энергозатрат влияет система водяного тёплого пола, которая представляет т.н. поверхностную лучистую систему отопления. При использовании лучистого отопления тепло человек воспринимает, как более комфортное, чем тепло при радиаторном — конвекционном отоплении. В результате можно понизить температуру в жилом помещении примерно на 2 °C. Например, сделав её не 19-22 °C (усреднённая комфортная температура), а 18 °C.

Это один из путей экономии, что важно для строительства автономного дома. Второй нюанс — теплый пол — это низкотемпературная система отопления. Т.е, в отличие от радиаторного отопления, нам не требуется греть теплоноситель до высоких температур, что также экономит энергоресурсы. При расчёте теплого пола ориентируемся на следующие данные по температуре его поверхности:

• Максимум для жилых помещений — 28-29 °C (при температуре внутреннего воздуха 20 °C).
• Максимум для туалетных и ванных комнат, т.е. там, где человек появляется периодически — не более 33 °C (при температуре внутреннего воздуха 24 °C).

Теплый пол как единственная система отопления загородного дома

Третий плюс теплого пола — высокая теплоаккумулирующая способность. Т.е. такая система становится «печкой», долго отдающей тепло даже при отключении циркуляции теплоносителя. Это связано с тем, что трубы теплого пола уложены в бетонную стяжку, хорошо теплоизолированную от нижележащих слоев конструкции покрытия. При прогреве большой бетонной массы она аккумулирует тепло, что особенно важно для каркасных домов с их низкой тепловой инерционностью.

После вывода теплого пола на рабочий режим днём можно отключить теплый пол и, за счет инерционности, система продолжит отдавать тепло. Повысить эффективность такого режима эксплуатации можно, добавив в систему тепловой аккумулятор.

Интересен опыт пользователя портала Александра Федорцова (ник Скептик).

Даже отопление электричеством может быть дешевым, если построить правильный каркасник на фундаменте УШП и отапливать дом водяным теплым полом в связке с теплоаккумулятором, в котором вода нагревается ТЭНом по ночному тарифу.

Очень часто пользователи задают вопрос, а можно ли отопить дом только тёплым полом, и будет ли это экономично?

Ответ один — это расчётный показатель. Т.к. эффективность теплого пола, как единственной системы отопления, зависит от теплопотерь дома, региона проживания, площади комнат и т.д.

Для понимания основ, руководствуемся следующим правилом: эффективная система отопления должна компенсировать теплопотери, т.е. дать то количество тепла в дом, которое ушло.

Для этого обязательно выполняется расчет на теплопотери, после которого может выясниться, что одного только теплого пола недостаточно, и требуется комбинированная система отопления: теплый пол + радиаторы.

Теплоотдача теплого пола с 1 кв. м рассчитывается по следующей формуле:

q = 8.92 х (t_п – t_в ) 1,1 ,

q – тепловой поток поверхности пола, Вт/м 2 ;

t_п – средняя температура поверхности пола — 29 °C;

t_в – средняя температура воздуха — 20 °C.

Подставляем значения в формулу.

q = 8.92 *(29 – 20) 1,1 = 100 Вт/м 2 .

Т.е. 1 кв. м тёплого пола компенсирует теплопотери в 100 Вт. Не забываем, что на работу системы влияет площадь открытой поверхности пола помещения, где смонтировано поверхностное лучистое отопление.

Например, если, условно говоря, требуется отопить зал площадью в 50 кв. м, поверхность пола которого по минимуму заставлена мебелью, то мы сможем снять с теплого пола более высокую теплоотдачу.

Если нужно обогреть комнату площадью 25 кв. м, большая часть которой заставлена шкафами, стоит кровать и т.д., то это уменьшает эффективную площадь теплого пола и, соответственно, его теплоотдачу.

Кроме этого, дополнительная установка радиаторов компенсирует такой недостаток теплого пола, как долгий (относительно радиаторов) выход на рабочий режим эксплуатации. Соответственно: если в комнате нужно быстро поднять температуру, делается это при помощи радиаторов, чтобы не ждать, пока прогреется теплый пол.

Я строю двухэтажный дом из газобетона D500. Ширина блока 40 см. Делаю полы по грунту. Отопление планирую комбинированное — теплый пол и радиаторы. Для этого я самостоятельно выполнил расчёт теплопотерь в специализированной программе.

В итоге выяснилось, что теплопотери по всему дому составляют 14 кВт. Из них на первый этаж пришлось чуть больше 7 кВт. Расчёт теплоотдачи теплого пола показал, что пять контуров в сумме дадут 4.75 кВт тепла (примерно 70% от необходимой величины). Недостачу в 2.35 кВт (30%) покроют три радиатора.

Для наглядности прилагаем схемы:

1) Раскладка петель теплого пола

2) Радиаторное отопление

После расчётов, составления сметы и закупки всех необходимых компонентов пользователь приступил к самостоятельному монтажу теплого пола.

Нюансы самостоятельного монтажа теплого пола

В рамках одной статьи невозможно рассказать обо всех особенностях монтажа теплого пола, поэтому остановимся на ключевых моментах. Первое — трубы теплого пола закладываются в бетонную стяжку. Если пожадничать и купить дешевые трубы, велика вероятность, что через некоторое время (не рассматриваем «косяки» монтажа) система потечёт, и её придётся ремонтировать. Это означает демонтаж финишного напольного покрытия и вскрытие стяжки.

В качестве труб тёплого пола используем или металлопластик, или сшитый полиэтилен. Полипропилен использовать нельзя. Трубы для надежности системы укладываем без соединений в стяжке (хотя производители допускают это при использовании специальных пресс-фитингов) одним куском.

Для теплого пола я использовал металлопластиковые трубы диаметром 1.6 см. Их же я использовал для подключения радиаторов. Всего, по расчётам, необходимо 390 м труб.

Для ориентира (цены указаны за 2016 год) приведём основные расходы на теплый пол RomanXRoman:

• Коллекторный узел и фитинги – 30 тыс. руб.
• Трубы теплого пола 2 бухты по 200 м, итого 400 м – 20 тыс. руб.
• Экструзионный пенополистирол – 33 тыс. руб.
• Материалы для стяжки – 29 тыс. руб.

Перед укладкой ЭППС пользователь настелил на пол гидроизоляцию с нахлёстами на стены и между полотнами.

Далее уложил ЭППС толщиной в 5 см в два слоя.

Определившись с местом для монтажа коллектора, пользователь, повесив радиаторы на стены, проложил к ним трубы в «шубке», заложив их в штробы, прорезанные в утеплителе.

Теплый водяной пол в частном доме: схемы, правила устройства + монтажный инструктаж

Отлаженная система отопления – залог комфортного проживания в доме без оглядки на погодные условия. Наряду с традиционной радиаторной технологией устройства отопительного контура активно применяют систему теплого водяного пола. Ее монтаж трудоемок и финансово затратен, но такой вариант отопления полностью окупается за 5 лет.

Чтобы как-то сэкономить, многие обустраивают теплый водяной пол в частном доме самостоятельно. Согласитесь, идея получения эффективного отопления с минимальными капиталовложениями очень привлекательна, не так ли? Однако ее реализация требует от исполнителя определенных знаний и умений.

Мы предлагаем к рассмотрению подробный материал по обустройству водяных теплых полов. В статье изложены правила проектирования, приведены советы по выбору комплектующих системы, а также описан пошаговый ход выполнения работ по укладке, подключению и запуску водяного контура.

Условия монтажа водяного пола

Устройство дополнительного обогревательного контура рекомендуют включать в проект еще до начала строительства – так проще производить расчеты.

В готовом новом доме или здании, где давно функционирует радиаторная система, монтаж водяного пола также возможен, но при определенных условиях.

Если желание утеплить пол возникло после возведения дома, следует установить, подходит ли здание для этого. Одно из главных условий – заранее выполненная теплоизоляция дома, так как теплопотери выше 100 Вт/м² сделают монтаж пола бесполезным.

Обратите внимание на высоту потолков: монтажный «пирог» с трубами отнимает около 15 см, а то и больше от общей высоты комнаты. После внедрения системы должны сохраняться габариты дверных проемов, высота от 210 см и более.

Если дом новый, то перед началом монтажа необходимо полностью закончить строительство – возвести стены и потолок, вставить окна, произвести оштукатуривание.

Правила проектирования и сборки

Решение выбрать именно водяной пол, а не требующий скрупулезного монтажа электрический аналог, оптимально для систем отопления на газовых котлах.

Такие схемы признаны наименее энергозатратными, максимально эффективными и недорогими в эксплуатации. Варианты с твердотопливными котлами также допустимы.

Безупречная работа системы возможна только при двух условиях: профессионально выполненных проектных расчетах и грамотно проведенном монтаже.

Следовательно, первыми шагами на пути к устройству водяного теплого пола на даче или в частном доме являются разбор конструкции, выбор материалов, составление проекта.

Нюансы устройства теплого пола

Конструкция возведения водяного пола сложна и проста одновременно. Она многокомпонентна по составу, поэтому главное – соблюсти порядок укладки всех слоев.

Каждый элемент «пирога» выполняет особую функцию. Основанием для конструкции служит грунт или бетонная плита. На него укладывают тонкую пленку (но не менее 0,1 мм толщиной) – обычный полиэтилен или более дорогой аналог.

Затем покрывают пол теплоизоляционным материалом. Один из лучших вариантов – экструдированный пенополистирол – прочный, относительно недорогой, с низкой теплопроводностью.

• плотность – от 40 кг/м³;
• толщина – от 300 мм.

Главный слой – цементная заливка, внутри которой будут располагаться трубы с теплоносителем. В раствор добавляют пластификаторы, чтобы сделать его более подвижным и удобным для укладки.

Для прочности стяжку усиливают армирующей сеткой с ячейкой 50*50 мм или более крупной 100*100 мм и толщиной стержня 3-5 мм.

От выбора финишного покрытия будет зависеть тепловой режим, который можно регулировать автоматически или вручную посредством смесительных узлов – коллекторов.

Каких принципов укладки придерживаться?

Сначала требуется произвести расчеты. Это отдельная и сложная тема, однако для самостоятельных быстрых подсчетов можно воспользоваться онлайн-калькулятором, забив в нужные графы индивидуальные параметры.

Если теплыми полами занимается строительная компания, то и расчетные операции производят ее специалисты.

В качестве расчетной основы берутся стандартные проверенные цифры, которых необходимо придерживаться вне зависимости от способа укладки и конкретных условий монтажа.

Обычно для монтажа применяют PEX трубы, которые укладывать ближе, чем 10-15 см друг от друга не получится, так как велик риск заломов. Если тепловая нагрузка на пол небольшая, например, многие любят отдыхать в прохладных спальнях, то допускается шаг раскладки до 60 см.

Еще несколько полезных советов:

• один контур не распределяют на два помещения;
• для помещения 35-40 м² недостаточно 1 контура, минимум – 2;
• одна сторона контура – не более 8 м;
• демпферная лента компенсирует деформацию при тепловом расширении.

Бывают и исключения. Например, если туалет и ванная невелики по площади и находятся по соседству, то для их обогрева достаточно одного водяного контура.

Способы монтажа водяных контуров

Давно придуманы наиболее эффективные виды монтажа труб – «улитка» и «змейка», поэтому экспериментировать с устройством контуров не придется.

«Змейка» – самый простой для воплощения вариант. Минус его – большая разница температур теплоносителя на входе/выходе. Следует учитывать, что вторая половина контура будет отдавать меньше тепла.

«Улитка» равномерно распределяет тепло по всему помещению, но она сложнее в исполнении. Если владельцы не желают делить комнату на теплую и прохладную зоны, то лучше использовать именно этот способ.

Для экономии труб и повышения энергоэффективности часто используют комбинацию двух вариантов: в центре укладывают «улитку», вдоль стен – «змейку». Если правильно расположить петли и рассчитать шаг укладки, то температура пола будет максимально комфортной для жильцов.

Грамотно выбираем материалы

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.

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.

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 этой статье.

№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 вида подложки, так как остальные проигрывают им по всем показателям. Это экструдированный пенополистирол в виде плит и профильные маты из пенополистирола с монтажными выступами.

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.

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 – коллекторно-смесительный узел. С его помощью направляют горячую воду из магистрали в отдельные контуры, следят за расходом теплоносителя, регулируют температуру.

В сборе коллекторы не продаются, так как каждая система имеет свои особенности. Покупку комплектующих лучше поручить специалистам, а для самостоятельного приобретения следует помнить обо всех необходимых элементах: