Ода тёплым полам

"Теплые полы" (напольное отопление, подпольное отопление) начали применять для обогрева жилья не сегодня, а много веков тому назад. Возможно, впервые они были обустроены на территории современной Швеции уже в каменном веке, 6 000 лет назад: в Воуллериме найдены остатки примитивной системы обогрева пола — теплый воздух поднимался по каналам к поверхности земли, в то место, где спали люди. Похожую систему под названием "гипокауст" применяли и древние римляне.

Первые водяные "теплые полы" появились в результате развития водяного отопления — в 20-х годах прошлого века были обнаружены старинные британские и французские системы. В нашей же стране их начали применять только во времена Советского Союза. "Теплые полы" делались на базе металлических труб — их изгибали с помощью трубогиба в плоские змеевики, сваривали друг с другом, укладывали на пол обогреваемого помещения, подключали к системе подачи теплоносителя и заливали цементной стяжкой. О долговечности таких систем говорить не приходится — из-за сквозной коррозии металлических труб через 15-20 лет полы приходилось вскрывать, ремонтировать или заменять. Лишь изобретение и внедрение в промышленном масштабе технологии производства долговечных и простых в монтаже полимерных труб (сшитый полиэтилен, металлопласт и др.) превратило подобные установки из предметов роскоши в доступные, экономичные, надежные и удобные системы отопления.

НАД ТЕПЛОЙ ВОДОЙ

Роль нагревательных элементов в современной системе напольного отопления играют полимерные трубы. Их отрезки (их еще называют контурами) укладываются в виде змеевиков и подключаются к подающему и обратному коллекторам теплоносителя. В результате вся поверхность пола начинает излучать тепло. Подобный способ обогрева помещений имеет ряд преимуществ перед традиционными радиаторами. Например, напольная система оптимально подходит для любого интерьера, поскольку отсутствуют отопительные батареи, ограничивающие возможность размещения мебели. Нагретый пол не создает высокие конвективные тепловые потоки и существенно улучшает санитарно-гигиеническое состояние отапливаемого помещения (нет сквозняков, переноса пыли, облегчается уборка помещения). Кроме того, обеспечивается постоянство температур в любой горизонтальной плоскости помещения.

В качестве источников энергии для нагрева воды в системе напольного водяного отопления могут использоваться электричество, мазут, уголь, газ и т.д. Поскольку это система низкотемпературного отопления (температура теплоносителя обычно не превышает +40°С, а температура на поверхности составляет в зависимости от типа помещения +26...+33°С), для ее "питания" вполне подходят эффективно работающие в теплых регионах нашей страны тепловые насосы и солнечные коллекторы. По сравнению с радиаторной системой отопления, "теплый пол" позволяет экономить от 20 до 30%, а в помещениях высотой более 5 м — до 50% энергии на подогрев и транспортировку теплоносителя.

Справедливости ради отметим, что по максимальной приведенной мощности на квадратный метр отапливаемого помещения "теплый пол" уступает системе радиаторного отопления. Именно поэтому в северных регионах России часто используют комбинированные системы ("теплый пол" + радиаторы, система воздушного отопления или электрические отопительные приборы), в которых напольное отопление используется в основном для повышения комфорта. В любом случае, определять назначение системы (основная или дополнительная), а тем более подбирать и монтировать оборудование собственными силами едва ли оправданно — для этого необходимы довольно сложные тепловые расчеты с использованием компьютерных программ и других специфических знаний, а также инструментов. Лучше обратиться к услугам специалистов, официально представляющих на российском рынке продукцию и технологии ведущих производителей комплектов оборудования для "теплого пола" — компаний Oventrop, RBM Kilma, Henco, Pexep, Rehau, Uponor Wirsbo, Purmo, Kan, "Гента" и др.

АЗЫ КОНСТРУКЦИИ

Конечно, перед обращением в ту или иную фирму не лишним будет получить хотя бы общее представление об устройстве напольного отопления, а также о его функционировании. Чтобы обогреть загородный дом, помимо комплекта оборудования для "теплого пола" необходимо приобрести, как минимум, теплогенератор, насосы и расширительный бак, а также систему управления. Главным управляющим узлом системы напольного отопления является терморегулятор. Он осуществляет базовое регулирование нагрева пола, смешивая в нужных пропорциях воду, которая поступает от источника нагрева и возвращается из системы обогрева пола.

При монтаже и настройке системы удобнее применять терморегуляторы с уже собранным регулятором, смесительный и обводный клапаны, а также насос. Дополнительные удобства для пользователя предоставляет объединение терморегулятора с таймером, который обеспечивает работу по заданной на день или на неделю программе.

После начала работы системы температура в комнате достаточно быстро повышается до того значения, когда теплопередача от пола в воздух почти прекращается. Этот процесс называют саморегулированием нагрева пола. Такового достаточно для тех помещений, где не требуется поддерживать температуру с высокой точностью — в гаражах, кладовых, ванных комнатах. Если же требуется тонкая настройка напольного отопления, которая будет учитывать тепло, исходящее от ламп, различных устройств, людей, солнца, нужно использовать комнатный термостат. Он будет подавать команду перекрыть доступ теплоносителя в тот или иной контур системы, если температура в помещении превысит установленный уровень (+5...+30°С). В этом случае вместо ручек вентилей коллектор оборудуется исполнительными механизмами.

О ГЛАВНОМ

Оставляя за рамками статьи разговор об обустройстве системы теплоснабжения коттеджа и о сопряжении источника тепла с системой подогреваемых полов, рассмотрим собственно установку "теплого пола". Самая распространенная из применяемых ныне технологий предполагает так называемый мокрый монтаж — отопительные трубы прокладываются в бетонной стяжке. Подобные системы устраиваются в зданиях, перекрытия которых выдержат дополнительную нагрузку в 250-300 кг/м2 отапливаемого помещения. У каждого производителя оборудования для систем напольного отопления есть свои наработки по выполнению процедуры "мокрого монтажа", но принципиальных расхождений, пожалуй, нет.

Установке системы предшествует зачастую довольно продолжительный подготовительный период, в течение которого основание тщательно выравнивают. Если есть необходимость, поверхность покрывают тонкой бетонной стяжкой, незначительные выбоины (размером не более 0,5 см) выравнивают сухим песком. Если подогреваемый пол должен иметь уклон, например, в душе, его лучше выполнить в несущем настиле, чтобы обеспечить равномерную толщину бетонной стяжки.

Если выровненная плита основания соприкасается с землей, на нее укладывают гидроизоляцию из рубероида или другого материала. В случае, если пол планируется покрывать чувствительным к влаге материалом (паркетом, доской), то вместо или вместе с гидроизоляцией применяют пароизоляцию (полиэтиленовую пленку). Далее идет слой теплоизоляции, толщина которой рассчитывается при проектировании системы. Укладывать теплоизоляцию необходимо не только в помещениях, граничащих с грунтом и холодными подпольями, но и в комнатах верхних этажей. В комплекты систем напольного водяного отопления входят готовые листовые и рулонные теплоизолирующие материалы. Листовая теплоизоляция представляет собой плиты или панели из полистирола, базальтового волокна или вспененного полиуретана толщиной от 30 до 70 мм. Эти плиты могут быть покрыты теплоотражающей фольгой с разметкой в виде сетки или снабжены выступами-бобышками для укладки и закрепления труб. На уложенный слой теплоизоляции рекомендуется укладывать полиэтиленовую пленку, чтобы цементный раствор не проникал между плитами теплоизоляции и не создавал температурные и акустические мостики.

Чтобы не допустить деформации, трещин и вспучивания напольного покрытия в результате температурного расширения бетона, а также для защиты от появления тепловых и звуковых мостиков, после укладки теплоизоляционных материалов необходимо сделать окантовку будущей обогреваемой стяжки. Она выполняется краевой лентой из вспененного полистирола или другого материала, которая укладывается у стен и вдоль других строительных элементов. Если площадь плиты перекрытия превышает 40 м2, в будущей стяжке необходимо предусмотреть еще и температурные швы. Последние устраивают и в относительно небольших помещениях сложной формы, а также в тех случаях, если один из размеров плиты перекрытия превышает 8 м.

Чаще всего температурные швы выполняются при помощи все той же компенсационной ленты или полос полистирола (после устройства стяжки их излишки срезают), а также посредством деревянных реек — их вынимают из затвердевшего бетона, а образовавшиеся щели заполняют эластичной мастикой. В местах вынужденного пересечения греющих труб с температурными швами для прокладки труб предусматривают защитную оболочку длиной около метра. Это предотвращает жесткое сцепление греющих контуров со стяжкой, а также исключает возможность действия срезающих сил на трубы и возникновение трещин.

ПУТЯМИ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ

После укладки вспомогательных материалов (теплоизоляция, пароизоляция, окантовка, температурные швы и т.д.) можно приступать к основным работам. Первым делом необходимо установить подающий и обратный коллекторы: обычно их размещают в утопленном в стену или накладном монтажном шкафу. Трубу подсоединяют к подающему коллектору, после чего начинают разматывать бухту и формировать на подготовленной поверхности греющий контур. При устройстве водяного напольного отопления используется один из трех основных вариантов укладки. Схема "одиночный змеевик" обеспечивает наиболее равно мерное распределение температуры по поверхности пола. Она может применяться для обогрева наклонных участков. Параллельная укладка подающей и обратной труб обеспечивает равномерную среднюю температуру, но при ней возможны более высокие колебания температуры на малых площадях. Монтаж же параллельной спиралью чаще применяется в помещениях с большими теплопотерями.

При выборе способа укладки следует помнить, что те-плопотери помещения неравномерны по его площади — у наружных стен они выше. В этих местах трубы следует укладывать ближе друг к другу, чем на остальных участках. Существуют также комбинации, когда в зоне наибольшего теплопотребления создается дополнительная спираль общего или отдельного греющего контура.

На подготовленном основании трубы фиксируются с помощью арматурной сетки и проволоки, монтажных скоб, реек, между элементами профилированной теплоизоляции (бобышками) и т.п. Первый вариант отличается простотой — арматурная сетка представляет собой еще и графическую сетку, благодаря чему исключается время на разметку пола, да и бетонная стяжка за счет армирования получается более прочной. Кроме этого, труба отопления полностью (всей поверхностью) контактирует с материалом стяжки, гарантируя максимальную теплоотдачу. Сетка выполняется из металлического прутка диаметром от 3 до 6 мм. Размер ячейки, как правило, составляет 150x150 мм, реже — 225x225 мм или 300x300 мм. Трубы крепятся к сетке не реже чем через 0,5-1 м при помощи пластиковых клипс, крепежной проволоки, скручиваемой специальным крюком, или пластиковых крепежных хомутов.

Монтаж выполняют при температуре воздуха не ниже +10°С. Каждый греющий контур должен состоять из одного цельного куска трубы, не иметь скрещиваний, перекруток и нахлестов, а также сдавливаний и иных повреждений трубы. Важно применять лишь сертифицированные производителями труб фитинги и инструмент. Отрезать трубу от бухты следует только после укладки петли и подвода ее к обратному коллектору. При большом количестве труб, уложенных близко друг к другу, например, в коридорах или возле коллектора, следует изолировать некоторые из них, желательно подающие, для того чтобы не допустить местного перегрева.

БЕТОН ДАВАЙ!

Следующий этап — заливка греющих контуров бетоном. Ее цель — обеспечивать равномерный прогрев поверхности пола. Однако перед тем, как навсегда скрыть полимерные трубы слоем бетона, следует провести гидравлические испытания системы. Согласно строительным правилам, проверка напольного отопления на герметичность производится при давлении, в полтора раза превышающем рабочее давление (но не менее 0,6 МПа), и постоянной температуре воды. Под рабочим давлением труба должна находиться и в момент заливки.

Обычно фирмы, поставляющие профессиональное оборудование и материалы для системы напольного отопления, дают точные пропорции приготовления раствора. Обобщая данные, можно сказать, что для устройства стяжки должна применяться цементно-песчаная смесь марки не ниже 400. В раствор часто добавляется пластификатор, улучшающий текучесть смеси. За счет его применения трубы "охватываются" бетоном более плотно, теплопроводность и прочность стяжки повышается. Чтобы в полу не оставалось воздушных карманов, бетон уплотняют. Толщина бетонной стяжки зависит от предполагаемых механических нагрузок. Для равномерного распределения температуры по поверхности пола рекомендуется, чтобы толщина стяжки была не меньше 65 мм (немецкие нормы DIN 4725). По требованиям российских СП 41-102-98, она должна быть не менее 30 мм.

К горячей воде систему можно подключить только через три недели. За это время бетонная стяжка наберет необходимую прочность. Однако подавать теплоноситель с проектной температурой до окончательного затвердевания бетонной стяжки нельзя — это приводит к появлению трещин. По истечении указанного времени температуру теплоносителя можно повысить до +25°С, а в последующие четыре дня — до расчетной.

ФИНИШНАЯ ПЛОСКОСТЬ

Последний, самый важный слой конструкции — это покрытие. Применяемые для этих целей материалы и их толщина влияют на передачу тепла в обогреваемое помещение. Потому в качестве критериев рекомендуется использовать показатели теплового сопротивления R, которые составляют: для керамической плитки и мрамо ра 0,02 м2-К/Вт, синтетического напольного покрытия - 0,075 м2-К/Вт, паркета и ковролина — 0,10-0,15 м2-К/Вт. Материалы, удельное термическое сопротивление которых превышает 0,15 м2-К/Вт, для "теплых полов" применять не следует. Также необходимо предусмотреть, чтобы напольные покрытия и клей, используемый для их закрепления, могли выдерживать длительное воздействие температуры около +50°С