КОНСТРУКЦИЯ И МАТЕРИАЛЫ ТЕПЛОГО ПОЛА

Данная информация предоставлена с официального сайта valtec.ru

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

Способы раскладки петель тёплого пола

Шаг петель тёплого пола и диаметр труб должны определяться теплотехническими и гидравлическими расчётами. Для облегчения задачи выбора шага петель можно воспользоваться практической табл. 2.

Таблица 2. Рекомендуемый шаг труб тёплого пола

Следует учесть, что шаг петель менее 100 мм трудно осуществить на практике из-за маленького радиуса изгиба трубы, а шаг более 250 мм не рекомендуется, так как возникает ощутимая неравномерность прогрева тёплого пола. Существует несколько способов раскладки петель тёплого пола по помещению (рис. 3). Наиболее предпочтительным вариантом является укладка двойным меандром («улиткой»).

• По сравнению с раскладкой «змейкой» этот вариант имеет следующие преимущества:
• количество труб на 10–12 % меньше;
• гидравлические потери ниже на 13–15 %. Это объясняется тем, что при двойном меандре значительно меньше «калачей» (элементов поворота трубы на 180°);
• прогрев пола идёт более равномерно по всей площади из-за чередования подающей и обратной труб. Однако из-за этого же при такой раскладке не следует задавать расчётный перепад температур теплоносителя выше 5 °С.

Трубы тёплого пола нужно раскладывать таким образом, чтобы теплоноситель сначала поступал к наиболее холодным зонам помещения (окна, наружные стены). Трубы укладываются с отступом от стен и перегородок на 150 мм.

Рис. 3. Способы раскладки петель тёплого пола

Для равномерного прогрева греющей плиты тёплого пола трубы должны прокладываться по возможности параллельно друг другу. Наращивать петли тёплого пола допускается только с применением пресс-фитингов или надвижных фитингов (при этом сопротивление фитингов включается в гидравлический расчёт), так как они относятся к неразъёмным соединениям и могут замоноличиваться в строительные конструкции.

Максимальная длина одной петли тёплого пола определяется возможностями циркуляционного насоса. Для коттеджных и квартирных систем экономически целесообразной считается система напольного отопления, расчётные потери давления в которой не превышают 20 кПа (2 м вод. ст.).

Руководствуясь этим требованием, задавшись перепадом температур теплоносителя, шагом труб и температурой поверхности пола, можно рассчитать максимальную длину одной петли для конкретного типа труб (табл. 3).

Таблица 3. Максимальная длина петли при шаге труб 150 мм

Площадь пола, обслуживаемая одной петлёй, зависит от принятого шага труб и в квадратных метрах примерно равна шагу труб, выраженному в сантиметрах. То есть, при шаге труб 15 см площадь обслуживаемого пола составляет ориентировочно 15 м². Подводящие участки труб от коллектора до обслуживаемого петлёй помещения следует теплоизолировать с помощью теплоизоляции для труб  или гофрокожуха (рис. 4).

После укладки труб следует выполнить исполнительную схему, где указать точную привязку осей труб. Это необходимо, чтобы при дальнейших работах или ремонте не повредить трубу.

Рис. 4. Теплоизоляция подводящих участков трубопроводов

Устройство краевых зон

В случае, когда напольное отопление не может полностью восполнить теплопотери помещения, можно попытаться компенсировать недостачу тепловой энергии устройством краевых зон. Краевые зоны – это участки тёплого пола с повышенной температурой поверхности пола, которые устраивают, как правило, вдоль наружных стен на ширину не более 1 м.

Таблица 4. Влияние шага трубы на изменение удельного теплового потока (по отношению к шагу 15 см)

Таблица 5. Влияние диаметра труб на изменение удельного теплового потока (по отношению к наружному диаметру 16 мм)

Применение отдельных петель с повышенной температурой теплоносителя имеет смысл использовать, когда имеется несколько помещений с краевыми зонами. В этом случае трубопроводы краевых зон можно обслуживать отдельным насосно-смесительным узлом.

В любом случае температура поверхности пола в краевых зонах не должна превышать 31 °С, а также температуры, на которую рассчитано финишное напольное покрытие.

Рис. 5. Варианты устройства краевых зон тёплого пола

Требования к стяжке

Стяжка тёплого пола должна обладать достаточной плотностью для снижения потерь тепла от трубопроводов, а также иметь достаточную прочность для восприятия нагрузок на пол.

Как правило, стяжка выполняется из цементно-песчаного раствора или бетона с использованием пластификатора. Пластификатор позволяет сделать стяжку более плотной, без воздушных включений, что существенно снижает тепловые потери и повышает прочность стяжки. Однако не все пластификаторы годятся для данной цели. Для тёплых полов выпускаются специальные невоздухововлекающие пластификаторы (например, показанный на рис. 6 пластификатор "Силар" или Kilma Therm), основанные на мелкодисперсных чешуйчатых частицах минеральных материалов с низким коэффициентом трения.

Большинство же прочих используемых в строительстве пластификаторов являются воздухововлекающими, что в результате приведёт к понижению прочности и теплопроводности стяжки. Как правило, расход пластификатора составляет 3–5 л на м³ раствора или бетона. Минимальная толщина стяжки над трубами не должна быть меньше 30 мм.

В случае, когда нужно выполнить стяжку 20 мм, над трубами должен укладываться дополнительный слой арматурной сетки. Тоньше 20 мм даже армированная стяжка быть не должна. Причинами появления трещин в стяжке тёплого пола может быть низкая прочность утеплителя, некачественное уплотнение смеси при укладке, отсутствие в смеси пластификатора, слишком толстая стяжка (усадочные трещины).

Рис. 6. Пластификатор «Силар»

Рис. 7. Фибра полипропиленовая

Стяжка после заливки должна набрать достаточную прочность. Через трое суток в естественных условиях твердения (без подогрева) она набирает 50 % прочности, за семь суток – 70 %. Полный набор прочности до проектной марки происходит через 28 суток. Исходя из этого, запускать «тёплый пол» рекомендуется не ранее, чем через трое суток после заливки. Нужно помнить, что заливку раствором тёплого пола нужно производить, заполнив трубопроводы пола теплоносителем с давлением не ниже 3 бар.

В табл. 6 приведены рецепты рекомендуемых растворов для устройства стяжек тёплых полов, устраиваемых «мокрым» способом.

Таблица 6. Составы цементно-песчаных растворов

• Это делается по двум причинам:
• во избежание перегрева пола на участках прокладки подводящих трубопроводов;
• теплопотери на подводящих участках, как правило, не учитываются при теплотехнических расчётах тёплого пола, а они, при достаточной удалённости петли от коллектора, могут быть весьма значительны.
  • Повысить удельный тепловой поток в краевых зонах можно несколькими способами:
  • уменьшить шаг труб (табл. 4; рис. 5 А);
  • использовать отдельную петлю с повышенной температурой теплоносителя (рис. 5 В);
  • использовать отдельную петлю с увеличенным диаметром трубы (табл. 5);
  • использовать отдельную петлю с повышенной температурой теплоносителя, уменьшенным шагом и увеличенным диаметром труб.
  • Чтобы избежать трещин следует придерживаться следующих правил:
  • плотность утеплителя (пенополистирола) под стяжкой должна быть не менее 40 кг/м3;
  • раствор для стяжки должен быть удобоукладываемым (пластичным). Обязательно использовать пластификатор;
  • чтобы избежать появления усадочных трещин, в раствор рекомендуется добавить полипропиленовую фибру (рис. 7) из расчёта 1–2 кг фибры на 1 м³ раствора. Для силовых нагруженных полов для тех же целей используется стальная фибра.
• Примечания:
  ¹ Марки не менее 400.
  ² Крупностью не менее 0,5 мм.
  ³ Рекомендуемое использование.

   

   

  Требования к утеплителю

  Слой утеплителя в конструкции тёплого пола уменьшает потери тепла в нижнем направлении, тем самым повышая коэффициент полезного действия напольного отопления (отношение теплового потока в направлении отапливаемого помещения к общему тепловому потоку от труб тёплого пола).

  Кроме теплоизоляционных свойств утеплитель должен обладать прочностью, обеспечивающей восприятие нагрузок от собственного веса вышележащей конструкции пола и полезной нагрузки на пол. В наибольшей степени этим условиям удовлетворяют плиты из пенополистирола с плотностью не ниже 40 кг/м³.

  Конструкция тёплого пола должна быть рассчитана на восприятие нагрузок, изложенных в табл. 7.

  Таблица 7. Нагрузки на полы

  Назначение помещения	Нагрузка, кг/м2
  Чердаки	70
  Жилые, учебные, спальные, палаты больниц	150
  Офисные, классы, бытовки, кабинеты, лаборатории	200
  Обеденные залы в кафе, ресторанах, столовых	300
  Места, где возможно скопление людей	400
  Архивы, книгохранилища	500

   

  При расчёте толщину слоя утеплителя надлежит определять из условия, чтобы потери тепла в нижнем положении не превышали 10 % от общего теплового потока от труб.

  Специально для устройства водяных тёплых полов выпускаются теплоизоляционные плиты с выступами для фиксации труб тёплого пола. Соединение плит между собой может выполняться по-разному. Например, в плитах «Экопол 20» соединение плит обеспечивается «пристёгиванием» выпуска покровного полистирольного слоя на соседнюю плиту (рис. 8).

  

  Рис. 8. «Замковое» соединение плит «Экопол 20»

  А такие плиты, как EasyFix имеют пазо-гребневое соединение (рис. 9). Эти плиты выпускаются как с покрытием из полистирола, так и без него. Основные технические характеристики плит «Экопол 20» и EasyFix приведены в табл. 8.

  

  Рис. 7. Плита EasyFix

  Выступы плит выполнены таким образом, что обеспечивают шаг труб (растер) при прямой укладке кратный 50 мм, и при диагональной укладке – кратный 70 мм. Способы крепления труб к плитам утеплителя, не имеющим выступов, изложены в следующем разделе.

  Таблица 8. Технические характеристики пенополистирольных плит для тёплого пола

  Характеристика, ед. измерения	Значение характеристики для плит
  	«Экопол 20»	EasyFix
  		С покрытием	Без покрытия
  Толщина без выступов, мм	20	20	20
  Размеры, м	1,1 х 0,8	1,0 х 0,5	1,0 х 0,5
  Высота выступов, мм	18	20	20
  Плотность, кг/м3	30	45	45
  Наружный диаметр фиксируемых труб, мм	16	16; 20	16; 20
  Коэффициент теплопроводности, Вт/м· К	0,035	0,036	0,036
  Прочность на сжатие при 10 %, деформации, кПа	190	300	300
  Предел прочности при изгибе, кПа	200	500	500
  Шумопоглощение, дБ	30	23	23

   

  Крепление труб

  Крепление труб тёплого пола может осуществляться различными спосо- бами, как «кустарными», так и с использованием специальных крепежных изделий и инструмента.

  При использовании теплоизоляционных плит с выступами («бобышками»), как описано в предыдущем разделе, никакого дополнительного крепления труб не требуется, так как выступы обеспечивают надёжную фиксацию труб на теплоизоляции (рис. 10).

  

  Рис. 10. Крепление труб между «бобышек» теплоизоляционных плит

  В случае, когда используются плиты без выступов, многие монтажники крепят трубы к арматурной сетке с помощью стяжных пластиковых хомутиков (рис. 11).

  

  Рис. 11. Крепление труб стяжными хомутиками к сетке

  Крепление труб к сетке с помощью проволочных стяжек не допускается.

  В продаже можно найти специальные пластиковые клипсы, которые рассчитаны на крепление труб к арматурной сетке (рис. 12).

  

  Рис. 12. Крепление труб к сетке с помощью пластиковых клипс

  Достаточно удобны в работе пластиковые гарпунные скобы, надёжно фиксирующие трубы к плоской изоляции. Скобы можно устанавливать и вручную (рис. 13), однако при использовании специального степлера для гарпунных скоб (такера) процесс крепления труб тёплого пола значительно ускоряется и не требует наклонного положения монтажника (рис. 14).

  

  Рис. 13. Установка гарпунных скоб вручную

  

  Рис. 14. Крепление труб скобами с помощью такера

  Расстояние между отдельными точками фиксации труб зависит от материала, из которого выполнена труба (табл. 9). Можно крепить трубы к изоляции специальными пластиковыми шинами-фиксаторами (рис. 15).

  

  Рис. 15. Крепление труб тёплого пола с помощью шин-фиксаторов

  Таблица 9. Рекомендуемые максимальные расстояния между точками крепления труб тёплого пола

  Тип трубы	Расстояния между точками крепления, см
  	На прямых участках	На углах поворота
  PEX-AL-PEX	50	50
  PEX-EVOH	20	10
  PE-RT	30	15

   

  Например, шина SHM.1620 позволяет фиксировать трубы с наружным диаметром 16 и 20 мм. Она представляет собой пластиковый трак длиной 50 см. Шину можно крепить гарпунными скобами к теплоизоляции (рис. 16), а также можно монтировать на бетонное основание с помощью дюбелей. С обоих торцов шины предусмотрены замки для крепления траков между собой по длине. Ширина шины 40 мм, высота – 32 мм. Минимальный шаг укладки трубы при использовании данной шины – 50 мм. Шины SHM,1620  поставляются в упаковках по 20 шт. (10 м).

  

  Рис. 16. Крепление шины гарпунной скобой к теплоизоляции

  В местах выпуска труб из стяжки для подключения их к коллекторам рекомендуется устанавливать фиксаторы поворота (рис. 17). Это предохраняет сами трубы от повреждения, а стяжку – от растрескивания в местах примыкания к трубам. Особенно актуально применение фиксаторов поворота при использовании труб PEX-EVOH и PE-RT, так как эти трубы не сохраняют приданную им при монтаже форму без надёжной фиксации. Кроме того, материал PEX обладает эффектом памяти формы, поэтому при нагревании теплоносителя в них трубы будут стремиться выпрямиться.

  

  Рис. 17. фиксатор поворота из оцинкованной стали (выпускаются для труб диаметром 16 и 20 мм)

   

  Армирование стяжки

  • Арматурная сетка в конструкции мокрого тёплого пола укладывается поверх слоя утеплителя. Сетка выполняет следующие функции:
  • воспринимает растягивающие усилия при прогибах плиты тёплого пола;
  • перекрывает каналы в слое утеплителя, когда в конструкции пола проложены трубопроводы других систем (радиаторное отопление, водопровод, канализация) (рис. 18);
  • является удобным каркасом для крепления труб тёплого пола.

   

  

  Рис. 19. Прокладка трубопроводов других инженерных систем в конструкции тёплого пола: 1 – трубы радиаторного отопления; 2 – плита перекрытия; 3 – слой утеплителя (пенополистирол); 4 – трубы тёплого пола; 5 – стяжка; 6 – арматурная сетка.

  Ряд импортных производителей поставляет специальную оцинкованную сетку для тёплых полов с размерами ячеи 150 х 150 мм. В практике отечественного строительства чаще используется кладочная сетка из арматурной проволоки ВрI Ø 5 мм с шагом ячеи 50 х 50 мм.

   

  Требования к чистовому покрытию пола

  Лучше всего эффект тёплого пола ощущается при напольных покрытиях из материалов с высоким коэффициентом теплопроводности (керамическая плитка, бетон, наливные полы, безосновный линолеум, ламинат и т. п.). В случае использования ковролина, он должен иметь знак пригодности для использования на тёплом основании (рис. 20).

  

  Рис. 20. Знак пригодности ковролина

  Прочие синтетические покрытия (линолеум, релин, ламинированные плиты, пластикат, плитка ПХВ и т. п.) должны иметь знаки об отсутствии токсичных выделений при повышенной температуре основания (рис. 21).

  

  Рис. 21. Знаки пригодности покрытия пола

  Паркет, паркетные щиты и доски также могут использоваться в качестве покрытия тёплых полов, но при этом температура на поверхности пола не должна превышать 26 °С и в состав смесительного узла обязательно должен входить предохранительный термостат. Надо также учитывать, что влажность материалов покрытия пола из естественной древесины не должна превышать 9 %. Работы по укладке паркетного или дощатого пола разрешается вести только при температуре в помещении не ниже 18 °С и влажности не более 40 %.

   

  Паро- и гидроизоляция

  При «мокром» методе устройства тёплых полов по перекрытиям, если в архитектурно-строительной части проекта не предусмотрено устройство паро- или гидроизоляции, рекомендуется укладывать по выровненному перекрытию слой пергамина для предотвращения протекания через перекрытие цементного молока во время заливки стяжки, а также воизбежание образования конденсата между утеплителем и бетонным основанием.

  Если же в проекте междуэтажная пароизоляция предусмотрена, то дополнительно гидроизоляцию устраивать не обязательно.

  Во влажных помещениях (ванные, санузлы, душевые и т.п.), кроме пароизоляции под утеплителем, гидроизоляция устраивается в обычном порядке поверх стяжки тёплого пола.

  Многие поставщики элементов систем тёплого пола рекомендуют поверх слоя утеплителя укладывать слой алюминиевой фольги. Выпускаются также готовые фольгированные теплоизоляционные маты и плиты.

  В случаях, когда трубы тёплого пола устанавливаются в воздушной прослойке (например, в полах по лагам), фольгирование теплоизоляции позволяет отразить большую часть лучистого теплового потока, направленного вниз, тем самым увеличив КПД системы. Такую же роль играет фольга при устройстве поризованных (газо- или пенобетонных) стяжек.

  Если же стяжка выполняется из плотной цементно-песчаной смеси, фольгирование теплоизоляции может быть оправдано только в качестве дополнительной гидроизоляции, так как отражающие свойства фольги в этом случае себя проявить не могут из-за отсутствия границы «воздух/твёрдое тело».

  Нужно иметь в виду, что слой алюминиевой фольги, заливаемый цементным раствором, обязательно должен иметь защитное покрытие из полиэтиленовой пленки, в противном случае под воздействием высокощелочной среды цементного раствора (рН = 12,4) алюминий быстро разрушится.

   

  Деформационные швы

  Толщина деформационного шва в тёплых полах, выполненных по «мокрому» методу, рассчитывается, исходя из коэффициента линейного расширения цементно-песчаной стяжки α_ст = 13х10^-6 1/ °С.

  Для помещений с длинной стороной менее 10 м достаточно использовать шов толщиной 5 мм.

  Деформационные швы в «мокрых» тёплых полах заполняются эластичным материалом расчётной толщины. Рекомендуется использовать для швов демпферную ленту из вспененного полиэтилена.

  В общем случае расчёт шва в «мокром» тёплом полу ведётся по формуле: b = 0,55 х L, где b – толщина шва в мм; L – длина помещения в метрах.

  • В случае использования в качестве шовного материала типовой ленты из вспененного полиэтилена толщиной 5 мм, необходимо устраивать деформационные швы в следующих местах:
  • вдоль стен и перегородок;
  • при размере плиты пола более 40 м²;
  • по центру дверных проемов (под порогом). Если тёплый пол расположен с двух сторон дверного проема, то демпферная лента под порогом укладывается в два слоя;
  • при длине пола свыше 8 м;
  • в местах входящих углов.

  

  Рис. 22. Деформационный шов в помещении с входящими углами

  Трубы, пересекающие деформационный шов, должны быть проложены в гофрокожухе на расстоянии по 200 мм по обе стороны от шва. Идеальным является решение, когда труба пересекает шов под углом 45° (рис. 22).