Теплые полы. Виды, устройство теплых полов

Система, служащая для нагрева поверхности пола и использующая его же в качестве теплоаккумулятора и теплоизлучателя, называется системой «теплый пол».

Напольное отопление, в отличие от радиаторного, весьма древнее изобретение. Археологические раскопки свидетельствуют о древнем прообразе системы теплого пола, который нагревался теплым воздухом, проходившим от печи по сети проложенных внутри пола каналов.

Теплый пол по сравнению с радиаторным отоплением имеет следующие преимущества:

• при напольном отоплении распределение тепла в помещении идеально с точки зрения физиологии человека;
• большая часть тепла (до 70 %) передается излучением, благодаря чему создаются более комфортные ощущения;
• из-за относительной низкой температуры теплоносителя (это примерно 25–50 °С) экономия тепловой энергии составляет в жилых зданиях 20–30 %; в помещениях с высокими потолками (высотой от трех метров) до 50 % и выше;
• более эффективно используется жилая площадь;
• вследствие отсутствия конвективных потоков уменьшается количество пыли в воздухе обогреваемого помещения.

Теплые полы по конструктивному решению подразделяются на обогреваемые электричеством или нагретой водой. В первом случае теплый пол представляет собой нагревательный кабель, в котором электрическая энергия преобразуется в тепловую. В другом варианте источником энергии служит нагретый теплоноситель (чаще всего вода), который, проходя по уложенным в полу трубам, отдает тепло помещению.

Водяные теплые полы рекомендованы к использованию в частных домах. В городских квартирах с централизованным отоплением обустройство таких полов категорически запрещено – из-за увеличения гидравлического сопротивления системы.

Таким образом, систему электрического теплого пола можно применять как для частных домов, так и для многоквартирных домов.

Водяные теплые полы

Комплектующие для монтажа полов: металлопластиковые и полибутеновые трубы, теплоизоляция (как правило, с нанесенной разметкой), компенсационная (рантовая) лента, крепежные материалы, специальные элементы для устройства компенсационных швов (пластиковый профиль с уложенной в него эластичной прокладкой, коллекторы с фитингами для подключения петель теплого пола к системе отопления).

Существует несколько схем укладки труб с образованием рабочей (греющей) петли: змейка, двойная змейка (или «меандр»), спираль и спираль со смещенным центром (рис. 7).

При монтаже петли в форме змейки подачу горячей воды организовывают со стороны наружной стены, возле которой теплопотери выше, чем в центре помещения. У такого контура неравномерное распределение тепла. Для того чтобы это исправить, необходимо монтировать петли в виде двойной змейки или спирали. Области вблизи наружных стен здания называют граничными зонами. Здесь рекомендуется уменьшать шаг укладки трубы, для того чтобы компенсировать потери тепла. Шаг укладки является величиной расчетной, но в любом случае не должен превышать 30 см – в противном случае возникнет неравномерный нагрев поверхности пола с появлением теплых и холодных полос. Чтобы неравномерность прогрева пола («температурная зебра») не воспринималась ногой человека, максимальный перепад температуры по длине стопы не должен превышать 4 °С.

Расход трубы на 1 м² поверхности пола при шаге 20 см составляет приблизительно 5 пог. м. В связи с тем что из-за гидравлических потерь в контуре петли длиной более 100 м укладывать не рекомендуется, несложно подсчитать, что при шаге укладки 20 см необходимо будет уложить трубу на площади 20 м². Участки большей площади необходимо обогревать несколькими петлями, каждая из которых, в свою очередь, подключается к распределительному коллектору.

Рис. 7. Схемы укладки труб: а – змейка; б – спираль; в – двойная змейка («меандр»)

Технология производства работ. Вначале производится разбивка помещения на участки (поля). Количество полей зависит от площади помещения и его геометрии. Максимальная площадь поля составляет 40 м² при отношении сторон не менее 1 : 2.

Необходимость создания таких участков вызвана температурными расширениями стяжки, которые обязательно нужно компенсировать – в противном случае произойдет ее растрескивание. Значит, по линиям разбивки помещений после монтажа труб необходимо предусмотреть компенсационные (температурные) швы, то есть зазор между двумя участками стяжки или стяжкой и восходящими конструкциями (стенами, колоннами), заполненный эластичным материалом. Через компенсационный шов могут проходить только подающая и отводящая трубы петель, причем эти трубы должны быть защищены гофрированной трубкой от возможного повреждения. Помещения, имеющие Г- и П-образную формы, разбиваются на участки независимо от площади.

Первая технологическая операция при устройстве теплого водяного пола – укладка на предварительно очищенное основание теплоизоляционного слоя.

Наиболее распространенный теплоизоляционный материал в современном строительстве – это плитный полистирол. При укладке теплого водяного пола рекомендуется применять полистирол плотностью не менее 35 кг/м³. Полистирол плотностью 50 кг/м³ применяется при монтаже водяного теплого пола с большими механическими нагрузками (автоцентры, складские комплексы с тяжелыми погрузчиками, подогрев дорог и т. п.). Затем выполняются укладка и закрепление труб в проектном положении. В соответствии с конкретным проектом трубы «раскатываются» поверх слоя утепляющего материала и крепятся к нему либо специальными гарпун-скобами, которые втыкаются прямо в утеплитель, либо подвязываются к предварительно уложенной поверх него арматурной сетке.

Фирма «WIRSBO» предлагает использовать для крепления труб к сетке специальную крепежную проволоку, закручиваемую вокруг трубы при монтаже специальным инструментом.

Некоторые фирмы-производители, например «REHAU» и «AQUATHERM», выпускают теплоизоляцию со специальными фиксаторами, между которыми и вкладывается труба. В этом случае отпадает необходимость крепить трубы к основанию, что значительно сокращает время монтажа. Также трубу можно закреплять на специальных профилированных планках, представляющих собой пластиковую рейку с канавками для размещения и фиксации труб.

После монтажа труб производят раскладку компенсационных элементов (рантовая лента) по линиям разбивки помещений.

Устройство стяжки. Непосредственно перед заливкой стяжки смонтированная система отопления опрессовывается. Давление опрессовки принимается в полтора раза выше, чем номинальное рабочее давление трубы, которое указывается на ней же.

Заливка стяжки выполняется цементно-песчанным раствором марки не ниже М300. Толщина стяжки водяного теплого пола должна быть не менее 30–50 мм над трубой. Заливка стяжки производится при комнатной температуре, при этом система водяного отопления находится под расчетным рабочим давлением.

Для ускорения процесса сушки стяжки, обычно занимаемого 3–4 недели, можно подключить систему водяной теплый пол к источнику тепла (в том числе по временной схеме). Рекомендуемая температура теплоносителя в этом случае не должна превышать 30 °С. В практике применения систем водяного теплого пола с использованием режима «сушка» есть много примеров сокращения сроков строительства, особенно на объектах с большими площадями.

Некоторые фирмы, например «PURMO», предлагают добавлять в стяжку специальный пластификатор. Этот препарат уменьшает поверхностное натяжение воды, использующейся для приготовления раствора, и способствует увеличению объемной массы покрытия, чем достигается увеличение его теплопроводности и при этом одновременно повышается предел прочности на сжатие.

Расход пластификатора обычно составляет 10 % от объемной массы чистого цемента, входящего в состав смеси. Обычно толщина слоя стяжки, находящегося непосредственно над трубами, составляет, исходя из теплового расчета, не менее 50 мм (при температуре теплоносителя 50 °С и поверхности пола 30 °С). Пластификатор же позволяет уменьшить эту величину до 30 мм: правда, при этом придется понизить температуру теплоносителя – чтобы не перегревать пол. С другой стороны, увеличение теплопроводности стяжки ведет к уменьшению вероятности возникновения «температурной зебры».

Если протяженность греющей панели больше 15 м и она делится на участки компенсационными швами, то труба, пересекающая компенсационный шов, прокладывается в защитной гофрированной трубе (по 300 мм влево-вправо от шва расширения). Рекомендуется укладывать отопительные контуры целыми в пределах одного компенсационного участка, то есть швы расширения должны пересекать только напорный и обратный трубопроводы контура.

Включать систему отопления можно только после полного «созревания» раствора (для составов на основе цемента этот процесс занимает не менее 28 дней). И лишь после того как раствор стяжки полностью наберет прочность, следует постепенно и плавно повышать температуру воды в системе – с постепенным выходом на рабочий режим в течение трех суток.

Рис. 8. Схема технологической последовательности устройства теплого водяного пола

Для монтажа водяных полов на деревянное основание разработана специальная технология. Она предполагает использование металлических теплоотражающих пластин фирмы «WIRSBO», которые монтируются между лаг, после чего в углубления на пластинах вкладывается полимерная труба. И уже далее поверх балок настилается деревянное покрытие пола. Толщина такого покрытия не должна превышать 15 мм ввиду низкой теплопроводности дерева.

С другой стороны, фирмы-производители некоторых систем водяных теплых полов, например «Thermo Tech Scandinavia AB» (Швеция) и «REHAU», предлагают продукцию, незаменимую при работах по технологии «сухого» строительства. Элементы для сухого монтажа представляют собой пенополистирольные плиты, имеющие канавки для труб. У фирмы «REHAU» на эти плиты в заводских условиях наносится алюминиевый теплопроводящий профиль.

Контроль качества работ по устройству водяного теплого пола осуществляется согласно ТКП 45-5.08-75-2007 «Изоляционные покрытия».

Технологические процессы согласно ТКП 45-1.01-159-2009 должны подвергаться следующим видам контроля при производстве и приемке работ.

1. Входной контроль качества материала выполняет мастер (прораб). При входном контроле материалов и изделий проверяется их соответствие стандартам, наличие сертификатов соответствия, гигиенических и пожарных документов, паспортов и других сопроводительных документов. Результаты проведения входного контроля должны быть занесены в журнал входного учета и контроля качества получаемых деталей, материалов, конструкций и оборудования.

2. Операционный контроль качества обеспечивает своевременное выявление и устранение дефектов, выполняется в ходе работ по устройству теплого водяного пола.

При операционном контроле качества мастер контролирует:

• техническое состояние поверхности нижележащего слоя; вынос отметок чистого пола;
• разбивку помещений на участки (поля);
• соответствие укладки труб проектному решению;
• надежность закрепления труб к слою утеплителя;
• раскладку компенсационных элементов (рантовая лента) по линиям разбивки помещений;
• герметичность стыков соединения труб;
• соответствие толщины слоя стяжки проекту;
• соответствие отметок и уклонов поверхности пола проекту.

Результаты операционного контроля должны фиксироваться в журнале работ и актах на скрытые работы.

3. Приемочный контроль выполнения работ осуществляется в соответствии с СНБ 1.03.04 в присутствии всех ответственных за качество лиц, а также представителя заказчика с подписанием акта об окончательной приемке.

При приемочном контроле качества проверяют:

• соответствие внешнего вида поверхности покрытия проекту;
• соблюдение заданных толщин покрытия;
• соответствие отметок и уклонов поверхности пола проекту.

По результатам приемочного контроля составляется акт приемки выполненных работ.

Безопасность работ должна быть обеспечена исполнением решений по охране труда, содержащихся в организационно-технологической документации (ПОС, ППР и др.); технологической последовательности работ и применяемых при этом электрических машин и инструментов.

К работе по устройству теплого водяного пола допускаются лица, прошедшие общий инструктаж по технике безопасности и обучение по работе с механизированным инструментом, используемым при производстве технологических операций.

Электрические теплые полы

Электрический теплый пол, как и водяной, может быть смонтирован одновременно со вновь сооружаемым полом или на старом при ремонте помещения.

Комплектующие нагревательные элементы для монтажа пола:

• низкотемпературные экранированные кабели марок «KIMA» и «TKLP/1», «TKXH/1» производства фирмы «ALCATEL» (Норвегия);
• нагревательные маты – сетка из капрона (ширина 500 мм), на которой закреплен греющий кабель.

Аппаратура управления – термостат с датчиком температуры. Данный прибор отвечает за поддержание установленной температуры в системе теплых полов.

Термостаты бывают комнатные, с датчиком температуры пола; с датчиком температуры воздуха; программируемые; встраиваемые в шкафы на DIN-профиль; с исполнением для монтажа под сухую штукатурку.

Наибольшим спросом пользуются электронные термостаты с датчиком пола. Они весьма просты в использовании, надежны и относительно недороги.

Теплоизоляция. Применяются фольгированные теплоизоляционные материалы толщиной до 10 мм, что позволяет экономить 10–20 % электроэнергии. Необходимо использовать только материалы с защитным слоем поверх фольги, иначе фольгированный слой после заливки стяжки разрушается под воздействием щелочной среды в течение 3–5 недель. Широко используются изофлекс, пенофол, фольгоизолон, в качестве теплоизоляции для теплых полов – листы пробки и фольги.

Конструктиная схема электрического теплого пола дана на рис. 9.

Рис. 9. Конструктиная схема электрического теплого пола: 1 – термолегулятор; 2 – датчик температуры; 3 – керамическая плитка (пол); 4 – нагревательный элемент; 5 – цементно-песчаная стяжка (2–5 см); 6 – фольга; 7 – черновая стяжка (1 см); 8 – теплоизоляция; 9 – перекрытие (сборное ж.б.); 10 – муфта; 11 – «холодные» концы подключения сети; 12 – монтажная лента

Для производства работ установлена следующая технологическая последовательность.

1. Разметка мест раскладки электрического нагревательного кабеля.

Эта операция выполняется после завершения работ по укладке слоя теплоизоляции. На утеплители фломастером наносится разметка (в соответствие с разработанным проектом) мест раскладки электрического нагревательного кабеля. Следует точно рассчитать шаг укладки, который, в свою очередь, вычисляется путем деления значения площади обогрева на всю длину нагревательного кабеля. Шаг укладки для нагревательного кабеля принимается 80–120 мм. Минимальный радиус изгиба кабеля составляет 4 диаметра.

2. Укладка электрического нагревательного кабеля.

По завершении работ по разметке мест раскладки электрического нагревательного кабеля на утеплитель укладывают монтажную ленту, полосы которой располагают через 0,3–0,4 м в направлении, перпендикулярном укладке самого кабеля. Для фиксации кабеля используются специальные лепестки на ленте.

Во избежание повреждения нагревательного кабеля (матов) рекомендуется работать в обуви с мягкой подошвой и рабочий инструмент ни при каких условиях не должен падать на монтируемые в полу нагревательные элементы.

Инструкция по устройству теплого пола с использованием электрического нагревательного кабеля предусматривает, что оптимальная температура для работ должна быть не ниже –15°С. Укладка производится непосредственно от точки монтажа терморегулирующего устройства. Нагревательный кабель укладывается с равным шагом по всей обогреваемой площади помещения. Категорически запрещается пересечение нитей кабеля либо их сближение до расстояния меньше 50 мм. Также не следует допускать радиуса изгиба нитей кабеля менее чем 35 мм.

Все нити греющего кабеля фиксируются у основания пола, чтобы предотвратить их смещение во время выполнения стяжки. В местах соединения питающего и нагревательного кабелей необходимо устанавливать термоусадочные муфты. Располагать их можно только на прямолинейных участках проводки кабеля.

3. Укладка электрических нагревательных матов.

При укладке теплых полов во время ремонта или реконструкции зачастую нет возможности увеличить толщину пола даже на 3 см (минимальная толщина стяжки для укладки кабеля). В этом случае рекомендуется применять конструкцию «сверхтонкий теплый пол», отличительная особенность которой – использование нагревательных матов.

Нагревательные маты выполняются из стекловолоконных нитей и имеют ширину 50 см и толщину 0,5 мм. В маты вплетен тонкий нагревательный кабель диаметром 3 мм. Нагревательные маты поставляются в виде рулонов и предназначены для укладки в несколько утолщенный слой клея для плитки. Керамическая плитка или иное декоративное напольное покрытие имеют значительно большую теплопроводность, чем бетон, поэтому теплоизоляция при укладке данных полов не требуется.

Нагревательные маты раскладывают при температуре не меньше +5 °С. Укладка производится от точки подключения мата к терморегулятору. Сетка с нагревательным кабелем раскатывается по основанию пола, а затем аккуратно отрезается в месте стыка со стеной. Далее полотно мата раскрывается в противоположном направлении. Нагревательные маты не должны соприкасаться кабелями, а расстояние между нагревательными элементами не должно быть менее 60 мм.

При применении нагревательных матов для теплого пола необходимо до их укладки выполнить грунтовку поверхности плитного утеплителя. Это гарантирует хорошее сцепление сетки нагревающих матов с основанием в процессе их наклеивания. Схема укладки электрических нагревательных матов показана на рис. 10.

Рис. 10. Укладка электрических нагревательных матов

Использование для теплого пола нагревательных матов позволяет существенно снизить продолжительность ввода их в эксплуатацию.

4. Устройство стяжки под полы.

По завершении работ по укладке электрического нагревательного кабеля (или нагревательных матов) по всей поверхности пола устраивается стяжка либо все пространство вокруг кабелей заливается специальным плиточным клеем (выбор зависит от толщины стяжки). Все смеси, которые будут применены для изготовления стяжки, должны иметь маркировку о допустимости их использования при монтаже теплого пола. Слой стяжки разравнивается исключительно вдоль уложенных кабелей, так как иначе возможны повреждения нагревательных элементов. Сам электрический нагревательный кабель и термоусадочные муфты должны быть полностью прикрыты слоем стяжки. Наличие пустот в стяжке недопустимо. Схема устройства стяжки под полы по электрическим нагревательным матам приведена на рис. 11.

Рис. 11. Устройство стяжки под полы

Укладка покрытия пола из керамической плитки под полы по электрическим нагревательным матам приведена на рис. 12.

Рис. 12. Укладка пола из плитки

Следует иметь в виду, что эксплуатировать теплый пол можно не ранее чем через один месяц после завершения работ по устройству стяжки. Вызвано это тем, что такой срок необходим раствору стяжки для полного набора прочности.

Контроль качества работ по устройству теплого пола с электрическим нагревательным кабелем осуществляется согласно ТКП 45-5.08-75-2007 «Изоляционные покрытия».

Технологические процессы согласно ТКП 45-1.01-159 должны подвергаться следующим видам контроля при производстве и приемке работ.

1. Входной контроль качества материала выполняет мастер (прораб). При входном контроле материалов и изделий проверяется их соответствие стандартам, наличие сертификатов соответствия, гигиенических и пожарных документов, паспортов и других сопроводительных документов. Результаты проведения входного контроля должны быть занесены в журнал входного учета и контроля качества получаемых деталей, материалов, конструкций и оборудования.

2. Операционный контроль качества обеспечивает своевременное выявление и устранение дефектов, выполняется в ходе работ по устройству теплого пола с электрическим нагревательным кабелем. При операционном контроле качества мастер контролирует:

• техническое состояние поверхности нижележащего слоя;
• вынос отметок чистого пола;
• соответствие разметки мест раскладки электрического нагревательного кабеля проектной документации;
• правильность раскладки монтажной ленты;
• шаг электрического нагревательного кабеля по всей обогреваемой площади помещения;
• радиус изгиба нитей кабеля;
• прочность закрепления греющего кабеля к основанию;
• соответствие толщины слоя стяжки проекту;
• соответствие отметок и уклонов поверхности пола проекту.

Результаты операционного контроля должны фиксироваться в журнале работ и актах на скрытые работы.

3. Приемочный контроль выполнения работ осуществляется в соответствии с СНБ 1.03.04 в присутствии всех ответственных за качество лиц, а также представителя заказчика с подписанием акта об окончательной приемке.

При приемочном контроле качества проверяют:

• соответствие проекту внешнего вида поверхности покрытия;
• соблюдение заданных толщин покрытия;
• соответствие проекту отметок и уклонов поверхности пола.

По результатам приемочного контроля составляется акт приемки выполненных работ.

Безопасность работ должна быть обеспечена исполнением решений по охране труда, содержащихся в организационно-технологической документации (ПОС, ППР и др.); технологической последовательности работ и применяемых при этом электрических машин и инструментов.

При устройстве теплого пола с электрическим нагревательным кабелем должны соблюдаться требования по обеспечению пожаробезопасности и защиты от поражения электрическим током:

• необходимо использовать только экранированный нагревательный кабель;
• иметь в квартире заземление с сопротивлением растекания не более 4 Ом;
• установить на входном щитке УЗО (устройство защитного отключения), рассчитанное на ток утечки не более 10 мА;
• убедиться, что разводка питания для теплого пола выполнена отдельно от осветительной сети;
• контролировать целостность кабеля, то есть производить замеры сопротивления оплетки кабеля и изоляции проводников.

Значение сопротивления не должно выходить за пределы, установленные для каждого из имеющихся комплектов нагревательного кабеля или мата. Проводить замер сопротивления следует 3 раза: в самом начале монтажа теплого пола, после укладки кабеля и закрытия кабеля стяжкой. Замеры должны проводиться при температуре воздуха в помещении не ниже +5°С.

Все работы по установке электрооборудования должен выполнять квалифицированный электрик.

Мероприятия по обеспечению техники безопасности при производстве работ по устройству теплого пола с электрическим нагревательным кабелем необходимо разрабатывать в зависимости от конструктивного решения пола.