Теплый водяной пол как элемент системы автономного дома
Выбираете энергоэффективные решения?
Обратите внимание на геотермальные тепловые насосы FORUMHOUSE
Геотермальный тепловой насос EU (старт/стоп)
Геотермальный тепловой насос IQ (псевдоинвертор)
Геотермальный тепловой насос IQ (инвертор)
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.
Возможные проблемы строительства автономного дома
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:
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 – тепловой поток поверхности пола, Вт/м 2 ;
tп – средняя температура поверхности пола — 29 °C;
tв – средняя температура воздуха — 20 °C.
Подставляем значения в формулу.
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.
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:
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.
Водяной теплый пол своими руками: выбор материалов и правила монтажа
Водяной теплый пол – популярный способ организации обогрева помещений. Его выбирают из соображений экономичности, сочетающейся с высокой эффективностью. Установка такого отопительного оборудования позволяет снизить затраты на оплату энергии в среднем на 25 – 30 %. Дополнительно сэкономить денежные средства можно, если произвести монтаж теплого водяного пола своими руками.
Особенности конструкции системы
Водяной теплый пол — сложная конструкция, состоящая из следующих слоев:
На верхнюю бетонную стяжку, укладывается финишное напольное покрытие.
Теплоноситель в трубы подается из газового котла. Допустимо также подключение труб к твердотопливному котлу, но экономически такой вариант будет менее выгодным. В качестве теплоносителя используется очищенная вода или антифриз. В дополнение к трубам в полу в помещении устанавливают радиаторы. Но в большинстве случаев, при качественной теплоизоляции дома, они используются редко.
Общая схема водяного теплого пола
К котлу подключается распределительный узел, который состоит из циркуляционного насоса, смесительного узла и коллекторной группы. Она осуществляет «разводку» различных контуров отопления и позволяет регулировать их нагрев.
Преимущества и недостатки системы
Водяной теплый пол в частных домовладениях стремительно набирает популярность. Это объясняется преимуществами данной системы:
ВТП может быть единственным источником отопления в помещении. Это позволяет отказаться от радиаторов и более эффективно использовать пространство комнаты. Особенно важен этот момент в помещениях небольшого размера.
Наряду с преимуществами, у системы есть ряд недостатков. Самый значительный – невозможность его использования в многоквартирных домах с центральным отоплением.
Теоретически можно подать заявку в обслуживающую МКД организацию, пройти бесконечный цикл проверок и согласований и получить добро на монтаж системы. Практически – положительное решение этого вопроса скорее исключение из общей практики.
Нелегальная врезка в отопительную систему – это административное правонарушение, за которое будет выписан штраф и получено предписание вернуть все в исходное положение.
Отказ УК на установку теплого пола в МКД вполне обоснован. Давление и температура в централизованной отопительной системе высокое, поэтому даже малейшая ошибка при монтаже может обернуться самыми неприятными последствиями для владельцев квартиры и соседей снизу. При аварии и соседи сверху надолго останутся без отопления. В связи с этим в многоквартирных домах стоит останавливать выбор на установке электрического теплого пола.
При выборе телого пола важно, чтобы у дома была хорошая теплоизоляция
К минусам также можно отнести высокую стоимость оборудования и длительность процесса монтажа. На укладку всех слоев пирога необходимо не менее 30 дней.
Укладка водяного теплого пола: пошаговая инструкция
Процесс обустройства водяного теплого пола одновременно сложен и прост. Важное условие – соблюдение технологии на всех этапах монтажа, начиная с подготовки основания и заканчивая выбором материала для финишного покрытия.
Разработка проекта
Этап проектирования ВТП начинают с решения вопроса, будет ли система единственным источником тепла или в помещениях дополнительно будут установлены радиаторы. Если монтаж батарей не предполагается, все контуры подключаются непосредственно к котлу, без установки распределительного узла. При такой схеме на котле устанавливают температуру до 45 градусов, и теплоноситель напрямую течет в трубы.
При сочетании труб в полу и радиаторов установка смесительного узла обязательна. Для работы батарей теплоноситель нужно нагревать до 70 градусов, а для теплого пола это слишком высокая температура. В смесительном узле теплоноситель будет остывать перед подачей в трубы.
Перед началом монтажа составляется подробный проект размещения коллекторных узлов, смесителей. Мастера рекомендуют располагать их в центре всей системы, чтобы длина труб во всех комнатах была одинаковой. Это поможет точно произвести настройку.
Следующий этап проектирования – зарисовка схемы укладки труб. Существует 2 варианта:
Вариант укладки спиралью
Для помещений от 10 до 15 квадратных метров подходят обе схемы укладки. Шаг между трубами можно увеличивать до 35 см, если предполагается установка дополнительных радиаторов.
Если помещение большой площади, поделите его на несколько контуров. Они должны иметь одинаковый размер, разница допускается в приделах 15 метров. При наличии хорошей теплоизоляции, стандартный шаг — 15 см.
Стандартная формула определения размера контура:
Для чего нужен теплый водяной пол и его конструкция с характеристиками
Вряд ли какой-либо тип отопления по комфорту и экономичности может сравниться с напольным обогревом. Возможность использования в качестве теплоносителя воды или электрических систем позволяет таким проектам решить температурный вопрос в любых помещениях. Если на ограниченных участках пола чаще применяют электрические нагревательные кабеля или пленки, то на площадях от 20 кв. метров рациональнее монтировать гидравлические системы нагрева.
Что полезного о водяных конструкциях узнаем из статьи:
Особенности напольного отопления с жидкостным теплоносителем
Одним из главных отличий водяного напольного обогрева от классических систем является низкая температура теплоносителя – около 30-50° C. При этом водяной теплый пол и его устройство позволяют получать с одного квадратного метра тепловой поток мощностью 50-150 Вт. Наибольшее распространение такая система отопления получила в частном строительстве по следующим причинам:
В многоквартирных домах с центральным отоплением организация подобной системы вряд ли выполнима, самостоятельное подключение запрещено – только после согласования с архитектурно-строительной инспекцией.
Известно три типа теплых полов:
Каждый из них имеет свою специфику, связанную с конструкционными особенностями, которые рассмотрим ниже.
Как выглядит устройство бетонного теплого водяного пола?
На практике данная система укладывается на капитальные железобетонные перекрытия с последующим обустройством цементно-песчаной стяжки. В среде профессионалов данный вариант называют «мокрый» или «заливной». Эффективность и надежность метода подтверждается высокой теплоотдачей и хорошими прочностными характеристиками (до 500 кг/м²).
Стандартный бетонный теплый пол водяной и его конструкция включает несколько структур:
Общая толщина слоя находится в пределах 70-150 мм. По периметру помещения в обязательном порядке следует уложить демпферную ленту. На площадях, имеющих сложную конфигурацию или вытянутую форму (более 8 м), нужно делать деформационный шов, который будет компенсировать температурные расширения стяжки. Для частных построек формирование швов обычно происходит по линии проема двери, непосредственно под порогом.
В качестве теплоизоляции можно воспользоваться следующими материалами:
В последнее время все чаще применяется профильный утеплитель с пароизоляционной пленкой и специально отформованными «бобышками» для фиксации труб 16, 17 и 18 мм. Плиты имеют боковые замки, которые упрощают процесс сборки щитов по всей поверхности помещения. Материал недешев, но удобен в работе.
Основной элемент системы – это трубы, от их качества зависит долговечность и эффективность работы всей конструкции. Для квалифицированного устройства бетонного водяного теплого пола применяются следующие виды :
Последний вид труб неплохо себя зарекомендовал как со стороны качества, так стоимости. Однако при покупке стоит учитывать, что существует три способа сшивки:
Первые два основаны на применении химических компонентов, а третий осуществляется в реакторе с ускорителем электронов. Таким образом, трубы PE-Xc более экологичны.
Укладка греющей трубы выполняется двумя методами: «змейкой» или «улиткой». Последний способ проще по технологии монтажа и требует меньшей мощности насоса. В помещениях, где имеется линейный уклон, «змейка» незаменима по причине беспрепятственного удаления воздуха из петли.
При подготовке песчано-цементной смеси для стяжки желательно использовать пластификаторы. Без их применения толщина слоя раствора должна быть не менее 50 мм, с пластификатором эту цифру можно уменьшить до 30 мм. Не стоит забывать про армирующую сетку. На площадях со сложной формой более 40 м² рекомендуется поменять сетку на фибру из полипропилена.
Что касается напольного покрытия, то здесь максимальную теплоотдачу можно получить, используя каменные или керамические изделия (тема установки тёплого пола под плитку обсуждалось в предыдущей статье). В качестве верхнего элемента конструкции бетонного водяного теплого пола также допускается применять текстильные или полимерные материалы не толще 10 мм.
Возможен вариант с паркетом, единственное, что нужно учитывать здесь – это нормативы влажности, иначе не избежать рассыхания или вспучивания дерева. В любом случае, на стадии проектирования нужно учесть величину теплового сопротивления выбранного материала – она не должна превышать 0,15 м²К/Вт.
Что такое водяной теплый пол легкого типа и его конструкция?
Этот тип обогреваемых покрытий чаще всего применим в частном деревянном строительстве, по причине его минимальной нагрузки на элементы здания. Существует две его разновидности:
Из чего состоит деревянная система?
Как видно из названия, здесь применяются материалы деревообработки, например ЛДСП или обрезная доска. Послойная схема состоит из:
Основу «сухого» метода составляют бруски, которые нарезаются определенной ширины, например, для шага трубы 300 мм необходимы полоски по 280 мм, а для шага трубы 150 мм брусок должен быть шириной 130 мм. Опорные рейки укладываются поперек лаг строго по чертежам маршрута прокладки труб так, чтобы между брусками было расстояние 20 мм. Далее устройство легкого водяного теплого пола заключается в монтаже термораспределительных пластин, которые устанавливаются в промежутки между планками.
Данная система допускает применение таких же типов труб, как и описанная выше технология. Деревянные составляющие благотворно влияют на экологичность и надежность этого способа обогрева. Единственным минусом можно назвать определенную сложность монтажных работ.
Как выглядит пирог полистирольного теплого водяного пола?
Данная система применима во всех типах домов, ее принцип похож на вышеописанный метод. Каналы для труб вырезаются при помощи специального термоножа, затем в них устанавливаются термораспределительные пластины. Специалисты уверяют, что средний расход пластин — 5,5 штук на 1 м².
Технология работ проста. По ребру пластины вырезается стартовый желоб, в который сразу же вставляется металлическая деталь. Следующий параллельный желоб режется по краю пластины, приложенной к предыдущему ряду. Таким образом достигается нужный шаг укладки и параллельность рядов.
Толщина слоя зависит от размеров пенопласта и в среднем составляет 40-50 мм. В остальном пирог теплого водяного пола с использованием полистирола схож с деревянной системой.
Выводы
Гидравлические конструкции напольного отопления бывают трех типов. Каждый из них предназначен для определенных условий эксплуатации и напрямую связан с видом постройки.
Отапливаемые покрытия с использованием цементно-песчаной смеси больше подходят для несущих капитальных элементов здания. Помещения, построенные на основе древесины, требуют более легкой структуры полов. В этом случае основой может служить ЛДСП, обрезная доска или полистирол.
