С экранов телевизоров постоянно говорят о надвигающемся кризисе энергии и о проблемах связанных с этим явлением, объясняют как важно в нашей жизни энергосбережение и как сэкономленное тепло и электроэнергия спасут экологию планеты. Вот только обыкновенный российский покупатель лучше всяких слов понимает язык денежных знаков, именно поэтому все больше отечественных домовладельцев задумываются о комплексной модернизации систем отопления своих коттеджей с целью уменьшения эксплуатационных расходов на собственность. Одно из наиболее новаторских технических решений, которое позволяет существенно снизить затраты на энергоносители – это теплый водяной пол.
Первые теплые полы появились еще во времена древних римлян. В перекрытиях проделывали множество мелких продольных каналов, в которых естественно циркулировал подогретый в топках печей воздух. Аналогичным способом отапливались строения в северных областях Индокитая, только высокотемпературные воздушные массы перемещались внутри полых толстостенных бамбуковых стеблей.
Как все устроено
В современных условиях водяной теплый пол представляет собой трубную конструкцию, уложенную определенным образом внутри перекрытий дома. С нижней стороны такая система ограждена изоляционным материалом, а с верхней, закрыта прочным настилом, хорошо проводящим тепло. Полости труб заполнены теплоносителем (обычная вода или антифриз), которые подогревается источником тепла (газовым котлом, тепловым насосом). Непрерывность движения жидкости в системе обеспечивает циркуляционный насос. Кроме того, подобная конструкция снабжена комплексом автоматического регулирования, поддерживающим постоянство температуры воздуха внутри помещений.
По сравнению с радиаторным отоплением, система теплого водяного пола имеет ряд неоспоримых преимуществ. Основное из них тесно связано со старинной народной поговоркой «Держи ноги в тепле, а голову в холоде». Автор этого высказывания, сам того не подозревая придумал девиз для встроенных в перекрытия отопительных комплексов.
Школьная физика старших классов, однозначно описывает теплообменный процесс в помещении с батареей: холодный воздух нагревается и постепенно поднимается к потолку, а вблизи пола его заменяют спустившиеся, уже остывшие воздушные массы. При равномерном подогреве нижней плоскости помещения конвекция сводится к минимуму, и наиболее нагретые зоны всегда расположены ниже холодных, то есть именно так, как завещала мудрая поговорка.
Еще немного бонусов
Все остальные положительные свойства водяных теплых полов проистекают из описанного выше явления, а именно:
- средняя температура в обогреваемых помещениях становится меньше на пару градусов, без потери комфортных условий в них;
- минимизировано конвективное движение воздуха, а значит, уменьшены тепловые потери через крышу, оконные проемы и наружные стены;
- обогрев производится при помощи источника с малым тепловым потенциалом, что способствует появлению эффекту саморегулирования (подробнее);
- отсутствие в помещениях высокотемпературных источников тепла (радиаторов), делает весь дом более безопасным и расширяет простор для дизайнерской фантазии;
- большинство элементов системы сокрыты от домочадцев и защищены от случайного физического воздействия;
- сама комплекс труб выполнен с минимальным количеством стыков и соединений, что значительно повышает его гидравлическую надежность.
Поговорим на языке денег
Если положительные технические и художественные аспекты не убедили домовладельца в выгодности полов с водяным подогревом, то нелишним будет в довесок описать экономическую составляющую проекта. Итак, за счет снижения каких эксплуатационных и капитальных затрат подобная система может быть выгоднее классической отопительной:
- более низкая температура теплоносителя, позволяет также уменьшить тепловые напряжения во всех поверхностях и аппаратах применяемых при монтаже. Это означает менее мощный отопительный котел, боле слабая изоляция трубных конструкций и общее снижение потерь тепла в них;
- зонная система автоматического регулирования температуры, будет работать, как климат-контроль в дорогом автомобиле и позволит значительно снизить сумму счета, выставляемого домовладельцу за энергоносители;
- эффект температурного саморегулирования при хорошей теплоизоляции строения, позволит сэкономить дополнительно несколько тысяч рублей в год;
- комбинирование полов водяного теплого пола с геотермальными отопительными комплексами позволит сезон за сезоном создавать уют в построенном коттедже вообще без эксплуатационных расходов, энергия земли пока еще бесплатна.
Система теплых полов с водяным подогревом будет исправно функционировать не одно десятилетия, поэтому для ее создания нужно выбирать только высококачественные материал и комплектующие изделия. Именно в этом кроется основной недостаток подобных отопительных систем. Без учета стоимости котла (теплового насоса) и другого дополнительного оборудования (автоматической системы регулирования, датчиков, электрических насосов и прочее) стоимость одного квадратного метра покрытия варьируется от 1200 до 2500 рублей.
Делаем проект своими руками
В основе любой продуманной работы лежит предварительный расчет. Для начала следует провести небольшой энергоаудит дома, в котором будет проходить монтаж теплых полов. Вооружившись тепловизором, который продаёт Магазин для охоты, необходимо составить температурную карту дома, с целью определения мест имеющих наиболее «слабую» термоизоляцию. Затем проводится комплекс мероприятий направленных на уменьшение тепловых потерь здания, чем меньше будет эта величина, тем дешевле в итоге обойдется создание системы водяного теплого пола.
Следующим шагом в коттедже выключается существующее отопление и при помощи все того же тепловизора строится температурная карта всех комнат. Столь тщательный анализ позволит наиболее точно определить необходимую мощность новой отопительной системы в каждом помещении. Просуммировав все величины тепловой мощности, и поделив это число на общую площадь коттеджа, мы получим удельный коэффициент, который подтвердит домовладельцу обоснованность применения теплого водяного пола в его жилище.
Именно на этом этапе нужно учесть появления эффекта саморегулирования при использовании систем отопления с низким тепловым потенциалом. Дело в том, что кроме нагретых труб в перекрытии в комнатах расположены и другие источники энергии, например солнечные лучи, электрические приборы, мощное освещение. Все эти элементы, также пытаются отдать свое тепло более холодному воздуху в помещении. Однако установленный комнатный радиатор своим мощным конвективным потоком «давит» тоненькие ручейки энергии этих источников и вся система никогда не придет в состояние баланса.
Для теплых водяных полов характерна иная картина, температура воздушного пространства равномерно стабильна по всему объему, а значит, каждый генератор тепла передает ему свою энергию и общая нагрузка самой системы отопления несколько снижается. Если на комнату оказывают влияние дополнительные источники бытового или природного тепла, то величину рассчитанной мощности для этого помещения следует умножить на компенсационный коэффициент 0,97.
При эффективной термоизоляции всего строения среднее значения коэффициента не должно превышать сто ватт на квадратный метр. Если расчеты показали большую величину, то эффективно протопить такой дом водяным подогревом пола не получится, нужно комбинировать его с другими системами.
Далее можно перейти непосредственно к проектированию транспортирующих тепло конструкций. Предварительный расчет обычно проводится для труб диаметром 16 – 20 миллиметров заполненных этиленгликолем. Для каждого помещения их укладка на полу будет индивидуальная в зависимости от составленной температурной карты.
Наиболее простой вариант расположения труб на поверхности – змейка. Он характеризуется всего одним геометрическим параметром – шагом укладки, то есть расстоянием между двумя параллельными коллекторами. В наиболее холодных областях комнаты (около оконных проемов и наружных стен) трубы укладываются с меньшим шагом, такой подход обеспечит максимально равномерное распределение теплового потока по поверхности.
Описанный выше способ монтажа имеет один очень серьезный недостаток – разность температур прямого и обратного сетевого теплоносителя не может быть больше 10 градусов Цельсия, потому что при этом на полу образуются так называемый тепловые полосы. Избежать подобного эффекта поможет другой способ укладки – ракушка или обратная змейка, при котором, каждая обратная труба расположена между двумя подающими.
Для приблизительной оценки необходимого количества материала можно воспользоваться соотношением, рассчитанным для укладки труб змейкой с шагом 200 миллиметров: общая длина (в метрах) всех труб водяного пола будет равна площади комнаты (в метрах квадратных) умноженной на пять.
Монтаж – тонкости и премудрости
Существует несколько основных способов укрытия проложенных трубных конструкций: заливка бетонной стяжкой, деревянное и полистирольное покрытие. Два последних вида более легкие и применяются в основном в строениях из пенобетонных блоков, чтобы снизить нагрузку на фундамент. Рассмотрим последовательность монтажа для наиболее популярной «классической» цементной стяжки.
Во-первых, поверхность перекрытия тщательно очищается, можно даже дополнительно пропылесосить ее. Если в плитах или стыках стен присутствуют пустоты, то они в обязательном порядке заполняются монтажной пеной или строительным раствором. На подготовленное основание укладывается теплоизоляционный материал (полистирол, пеноплекс и прочее), поверх которого и будет монтироваться трубная конструкция. Очень важно, чтобы расчетное значение теплопроводности низлежащего слоя значительно (в 5-10 раз) превышало, аналогичную суммарную величину всех покрытий, которые будут смонтированы сверху системы труб (например, бетонной стяжки и ламината). В противном случае часть тепловой энергии будет «уходить» в перекрытие не нагревая помещение.