Водяной теплый пол своими руками: схема, расчет, монтаж, подключение

Подогревают пол электричеством или водой. Оба способа неидеальны, и имеют плюсы и минусы. Об электрическом подогреве можете почитать тут, а в этой статье мы поговорим о том, как сделать теплым пол при помощи воды и труб, вернее о том, как сделать водяной теплый пол своими руками и что для этого нужно. 

Назначение и расчет тепла теплого пола

Низконапорный нагревательный контур способен оптимизировать радиаторное отопление или обеспечить равноценный обогрев дома и снизить энергозатраты.

Нагревательный элемент и теплоноситель являются конструктивными особенностями, по которым различают водяной и электрический теплые полы. Рассчитать мощность электрического теплого пола можно с помощью онлайн-калькуляторов, которые размещаются на профильных сервисах в интернете. В этой статье мы более подробно рассмотрим назначение и расчет мощности водяных теплых полов.

Таблица 1. Рекомендованная удельная мощность водяного теплого пола на единицу площади:

Конструктивные особенности жилого дома Мощность теплого пола, Вт/м² (мин/макс)
Дополнительное (комфортное) отопление
Год постройки здания — до 1996, климатический регион — европейская часть России 80/120
Год постройки здания — после 1996 (улучшенное наружное утепление, теплоизоляция подвала и кровли, стеклопакет), климатический регион — европейская часть России 50/80
В помещениях с деревянными полами (черновой пол и чистовой настил) 80/80
Лоджии (балконы), в которых предусмотрено двойное остекление и утепление 140/180
Основной обогрев дома
Кухни, жилые комнаты первого и второго этажа (не менее 3/4 отапливаемой площади) 150/∞

Что такое водяной теплый пол?

   Теплый водяной пол – это система труб, спрятанных под стяжкой, по которым циркулирует вода определенной температуры около +45°С. На сегодняшний день, это самая востребованная технология для отопления частных домов. Благодаря циркулированию воды внутри системы, обогрев получается равномерным и комфортным, в отличии от радиаторных распределителей тепла. Простота конструкции, независимость от сезонного отопления, скачки температуры и давления являются еще одним большим плюсом данной технологии. Отапливается такая система в основном с помощью газового котла. Но без проблем взаимодействует и с другими видами котлов.

Преимущества водяного теплого пола:

  • совместимость со многими видами напольного покрытия – вы можете выбрать любое нужное вам покрытие, не беспокоясь о том, что система отопления повредит его;
  • экономия тепла – система производит обогрев снизу, благодаря этому весь холодный воздух поднимается вверх, что позволяет обогревать помещение без использования прочих источников тепла;
  • сезонные опции – в холодное время года, система выступает в роли отопительной конструкции, а в летнее время способна охлаждать помещение.

Однако, существуют особенности, с которыми необходимо ознакомиться перед установкой такой системы:

  • Дороже радиаторной системы. При устройстве дома теплым полом готовьтесь к повышенным тратам, которые не особо себя окупят, но при этом принесут много приятного в плане отопления.
  • Не везде справляется с прогревом. В большинстве случаев теплый пол проходит в качестве основного отопления, но есть помещения, где требуется дополнительный прибор отопления. Для выяснения этого факта и нужно делать расчет теплого пола.
  • Запрет на использование в многоквартирных домах. Но касается он в основном России. В других странах ограничений нет.

Данная технология более уместна на территории частного дома, нежели квартиры. Монтаж системы желательно доверить мастерам, так как есть вероятность образования протечек, которые проявляются не сразу. Некачественная сборка может доставить массу хлопот и нанести серьезный урон имуществу.

Подготовка поверхности

Поверхность под укладку теплого пола (ТП) готовят в несколько этапов:

Устройство основания

Основание, на котором будет уложена система внутрипольного подогрева, должно быть ровным и строго горизонтальным. Поэтому нужно полностью демонтировать старую стяжку и залить очищенную плиту перекрытия самовыравнивающей смесью.

Укладка теплоизоляционного слоя (после высыхания смеси)

Ее материал и толщина будут зависеть от конкретной ситуации.

Если ТП используется в качестве дополнения к обычному радиаторному отоплению, то есть тепловая мощность системы невелика, в качестве теплового барьера можно применить материал типа Пенофола (вспененный полиэтилен, нанесенный на фольгу).

Если внутрипольный подогрев является основной системой, но укладывается он на междуэтажном перекрытии (над отапливаемым помещением) – теплоизоляционный слой набирают из пенопластовых листов общей толщиной от 30 до 50 мм. При наличии лишних средств можно применить более прочную модификацию пенопласта – экструдированный пенополистирол.

Читайте также:  Как замаскировать трубы отопления в частном доме?

Если же ТП сооружается на первом этаже или над неотапливаемым помещением, тепловой барьер следует делать особенно мощным: делается засыпка из керамзита, поверх которой укладывают слой пенопласта толщиной от 70 до 100 мм.

Обратите внимание на выпускаемые современной промышленностью специальные теплоизолирующие материалы для ТП.

Стоят они дороже обычного пенопласта, но зато имеют уже готовые пазы для труб, наличие которых сильно упрощает работы по монтажу.

Завершающие операции

На теплоизоляцию укладывается гидроизоляционное покрытие (подойдет полиэтиленовая пленка).

На стенах по всему периметру помещения прямо над теплоизоляцией крепится демпферная лента.

Она даст возможность бетонной стяжке свободно менять размеры при перепадах температур, без чего та может растрескаться. Как устроен водяной теплый пол?

Нетрудно догадаться, что гидравлическое сопротивление у такого контура, представляющего собой тонкую изогнутую трубу длиной до 90 м, значительно выше, чем у радиатора.

Этим обусловлены два отличия ТП от радиаторного отопления:

  • контуры можно подключать только по параллельной схеме;
  • теплоноситель в системе может циркулировать только принудительно, то есть в обязательном порядке должен использоваться циркуляционный насос.

Параллельный способ подключения контуров предусматривает наличие коллекторов. Их должно быть как минимум два: на линии подачи и на «обратке».

Структура теплого водяного пола

Необходимость применения насоса делает систему ТП энергозависимой, то есть при отсутствии электроснабжения работать она не сможет. Это единственный недостаток данного вида отопления. Однако, он с лихвой перекрывается преимуществами:

  • Величина теплопотерь является минимальной (в 1,4 – 1,7 раза меньше, чем у радиаторного отопления), поскольку, во-первых, нагретый воздух не контактирует со стенами, а во-вторых, благодаря значительной площади контуров-радиаторов ТП может работать в низкотемпературном режиме (теплопотери пропорциональны разности температур).
  • Нагретый воздух сразу поступает именно туда, где он нужен, а не улетучивается вдоль стен под потолок, как это происходит в случае с обычным радиаторным отоплением.

Поскольку контуры ТП проложены скрытым способом – в конструкции пола, интерьер помещения становится безупречным.

Регулировка температуры

Для того чтобы была возможность поддерживать комфортную температуру теплого пола, имеется специальное приспособление — терморегулятор, или как его еще называют термостат. Это устройство работает в паре с датчиками, измеряющими температуру пола и теплоносителя.

Требуемая температура выставляется на панели управления. Плата контроля, которая находится в терморегуляторе обрабатывает показания от датчиков.  По этим данным регулирует работу смесительного узла, повышая/понижая температуру протекающего теплоносителя. Если коллекторный узел снабжен на каждом входе термостатическими  регуляторами, термостат для водяного теплого пола необязателен, но создает очень комфортные условия: пол под ногами всегда заданной температуры. Подробнее о терморегуляторах и их установке читайте тут.

В простейшем вариант схема подключения теплого водяного пола выглядит так

Какие факторы следует учитывать?

Чтобы проект теплого пола получился рабочим, необходимо рассчитывать его с учетом некоторых рекомендаций специалистов:

  1. Сначала нужно подсчитать суммарную площадь обогрева.  От этого зависит, сколько контуров будет в системе. При этом учитывайте, что один контур может обогреть не более 40 м2. Его длина не должна превышать 100 м.
  2. Расстояние между трубами, несмотря на то, какой проект укладки вы выбрали (улитка, змейка или другой), не должно превышать 30 см.
  3. Каждый контур необходимо подсоединить к отдельному отводу коллектора.
  4. Необходимо также учитывать планировку всех помещений дома, конструкцию его наружных стен.
  5. Важны размеры и тип установленных в комнатах окон. От этого зависит расчет мощности конструкции.

План укладки труб в доме

Какие факторы следует учитывать?

Кроме того, необходимо принимать во внимание и такие параметры:

  • Температурный режим климатической зоны, в которой вы проживаете, а также тепловой режим внутри каждого помещения.
  • Необходимость регулировки температуры в каждой комнате в отдельности.
  • Вид напольного покрытия.
  • Расположение коллекторов и теплового генератора.
  • Влажность воздуха в помещении.
  • Наличие механического вентилирования дома.
  • Присутствие других источников тепла.
  • Площадь конструкций, которые выполняют функцию ограждения, и их теплоотдача.
  • Производительность насоса.
Какие факторы следует учитывать?

Также проектирование теплых полов зависит от того, какой теплоизоляционный материал вы будете использовать, а также от того, какой будет высота стяжки и материал ее изготовления.

Можно ли без расчетов?

Перед расчетом водяного теплого пола, нужно сначала рассчитать теплопотери дома. Теплопотери — это количество тепла, которое помещение теряет за единицу времени. Для снижения теплопотерь используются отопительные приборы, к примеру радиаторные обогреватели, отопительные трубы, а также теплый пол. Помимо этого, сократить теплопотери возможно при установке стеклопакетов и изоляции стен различными материалами, которые способны сохранить тепло внутри помещения.

Расчет теплопотерь — это важный параметр при проектировке жилого помещения. При этом необходимо учитывать:

  • площадь помещения;
  • площадь всех окон;
  • высоту потолка;
  • количество наружных стен;
  • температура с наружной стороны помещения;
  • тип окон;
  • теплоизоляцию стен;
  • тип помещения, находящегося выше.
Читайте также:  Газовая колонка не включается при большом давлении воды

В основном теплопотери зависят от разницы в температурах вне помещения и внутри него, а также в степени теплоизоляции окон, стен, перегородок. Для более точного расчета теплопотерь можно воспользоваться одним из множества онлайн-калькуляторов. Они довольно просты и понятны в использовании, достаточно ввести необходимые значения и расчет будет произведен автоматически.

Принято считать, что теплый пол справится, если теплопотери не превышают 100 Вт на метр площади. Если данный показатель превышен, придется прибегать к установке дополнительного прибора отопления.

При составлении расчетов, обратите внимание, что максимально оптимальной температурой поверхности пола будет являться значение в 28 градусов. В случае превышения данного значения может появиться дискомфорт. В тех местах, где пол граничит с окнами или дверьми и наружными стенами, температура может быть выше до 35°С, а в ванных комнатах до 33°С.

Обращайте внимание так же на покрытие, которое собираетесь использовать, так как у каждого покрытия есть свое сопротивление теплопередачи. Рекомендованное значение не должно превышать 0,15 М2К/Вт

При расчете водяного теплого пола обращайте внимание, что максимальная температура теплоносителя не должна превышать значение в 55 градусов. Оптимальные потери на контуре составляют обычно 10 градусов. То есть если подача у вас составляет 50 градусов, то обратка будет в районе 40 градусов

q=Q/F, где: Q – суммарное значение теплопотерь в помещении, (Вт); F — площадь пола, (м2); q — плотность потока тепла, (Вт/м2).

G – количество расходуемой воды, (л/час); tz – входная температура, (°С); tp – выходная температура, (°С); b — шаг раскладывания трубы, (м); F — площадь пола, (м2).

Путем расчета теплопотерь мы выяснили, что в конкретном помещении они составляют 1200 Вт. Так же нам известно, что мы хотим температуру в помещении 20 градусов. Полезная площадь теплого пола при этом составляет 20 квадратов. На полу будет лежать паркет. Термическое сопротивление паркета составляет 0.1 м2К/Вт.

Для начала давайте определим плотность теплового потока на один квадрат площади.

Можно ли без расчетов?

Q=1200/20= 60 Вт/м2

По расчетной таблице видно, что желаемую температуру в 20 градусов мы можем получить с шагом укладки 25 см. При этом температура поверхности пола составит 25,3 градуса.

Больше таблиц вы можете найти, как вариант, в книге «Металлополимерные трубы и фитинги» от компании Эгопласт.

Длину трубы определить не составит труда

L=20/0,25=80 метров

Находим расход воды по формуле G=3,6*Q/4,187*(tz-tp ). Температура по таблице у нас равна 50/40.

G=3,6*1200/4,187*(50-40)=103,2 кг/ч= л/с=0,0000287 м3/с

Эти данные помогут при выставлении значений на расходомерах распределительного коллектора.

Для наших условий нужно разложить 80 метров трубы с шагом 25 см. Это идеальная длина контура. Если значение будет превышать 90-100 метров, желательно разделить помещение на два контура.

Расчеты делать не обязательно. Но рекомендуем все же сделать расчеты теплопотерь дома, чтобы убедиться, пройдет теплый пол или все таки нет. Если полы проходят, действуем по простому методу. Укладываем теплый пол с шагом 15 см, а в зонах наружных стен с шагом 10 см.

Далее устанавливаем комнатные термостаты, подключаем к сервоприводам на коллекторе и радуемся отличной регулируемой системой отопления.

Дополнительные величины в расчетах

Помимо основных, есть немалое количество дополнительных элементов, которые оказывают существенное влияние на общий результат расчетов. Сюда входят:

  • Котел. Стоимость зависит от его мощности источника питания и производителя.
  • Коллектор. Необходимо установить отдельную деталь для каждого контура.
  • Насосно-смесительный узел. Также устанавливается на каждый контур.
  • Коллекторный шкаф, где размещается оборудование и системы управления.
  • Демпферная лента. Гасит колебания конструкции теплого пола. Прокладывается по периметру стен и между контурами, если их более одного на комнату.

Помимо этого понадобятся фитинги, термостат, кашированная изоляция, краны, температурные датчики и прочая «мелочь» без которой нормально функционировать система не сможет.

Как укладываются трубы

На выровненную поверхность пола укладываются полистирольные плиты. Они служат для температурной изоляции и препятствуют распространению тепла во всех направлениях.

Собственно укладка труб осуществляется двумя основными способами: бифилярно (параллельными рядами) и меандрово (спирально).

Первая разновидность применяется, когда имеется уклон полов, нет необходимости в строго равномерном обогреве. Вторая – требует больших усилий и точности, применяется при использовании насосов меньшей мощности.

Как укладываются трубы

Количество контуров зависит от размеров отапливаемого помещения. Максимальная площадь для размещения одного контура – 40 кв м. Шаг укладки может быть как равномерный на всем ее протяжении, так и различаться в зависимости от необходимости усиленного обогрева в определенных зонах. Средняя длина шага составляет 15-30 см.

Поскольку трубы испытывают сильное гидравлическое давление то при установке водяного теплого пола недопустимо их соединения при помощи муфт. Для каждого контура можно использовать только одну муфту.

Читайте также:  Инструкция, как правильно включить газовую колонку и пользоваться ей

Рекомендуется использовать один контур для отопления каждого помещения, в том числе ванной комнаты, лоджии, кладовки, сарая. Чем меньше контур, тем выше его теплоотдача, что особенно актуально для угловых помещений.

Конкретный пример расчета отопительной ветки

Предположим, что требуется определить параметры теплового контура для дома площадью 60 квадратных метров.

Конкретный пример расчета отопительной ветки

Для расчета понадобятся следующие данные и характеристики:

  • габариты помещения: высота – 2,7 м, длина и ширина – 10 и 6 м соответственно;
  • в доме 5 металлопластиковых окна по 2 кв. м;
  • внешние стены – газобетон, толщина – 50 см, Кт=0,20 Вт/мК;
  • дополнительное утепление стен – пеноплистирол 5 см, Кт=0,041 Вт/мК;
  • материал потолочного перекрытия – ж/б плита, толщина – 20 см, Кт=1,69 Вт/мК;
  • утепление чердака – плиты пенополистирола толщиной 5 см;
  • габариты входной двери – 0,9*2,05 м, теплоизоляция – пенополиуретан, слой – 10 см, Кт=0,035 Вт/мК.
Конкретный пример расчета отопительной ветки

Далее рассмотрим пошаговый пример выполнения расчета.

Шаг 1 — расчет теплопотерь через конструктивные элементы

Конкретный пример расчета отопительной ветки

Термическое сопротивление стеновых материалов:

  • газобетон: R1=0,5/0,20=2,5 кв.м*К/Вт;
  • пенополистирол: R2= кв.м*К/Вт.
Конкретный пример расчета отопительной ветки

Термосопротивление стены в целом составляет: 2,5+1,22=3,57 кв. м*К/Вт. Среднюю температуру в доме принимаем за +23 °C, минимальную на улице 25 °C со знаком минус. Разница показателей – 48 °C.

Вычисление общей площади стены: S1=2,7*10*2+2,7*6*2=86,4 кв. м. От полученного показателя необходимо отнять величину окон и двери: S2=86,4-10-1,85=74,55 кв. м.

Конкретный пример расчета отопительной ветки

Подставляя полученные показатели в формулу, получим стеновые теплопотери: Qc=74,55/3,57*48=1002 Вт

По аналогии рассчитываются тепловые издержки через окна, дверь и потолок. Для оценки энергетических потерь через чердак учитывают теплопроводность материала перекрытия и утеплителя

Конкретный пример расчета отопительной ветки

Итоговое термическое сопротивление потолка равно: 0,2/1,69+0,05/0,041=0,118+1,22=1,338 кв. м*К/Вт. Теплопотери составят: Qп=60/1,338*48=2152 Вт.

Чтобы подсчитать утечку тепла через окна необходимо определить средневзвешенное значение теплового сопротивления материалов: стеклопакета – 0,5 и профиля – 0,56 кв. м*К/Вт соответственно.

Конкретный пример расчета отопительной ветки

Rо=0,56*0,1+0,5*0,9=0,56 кв.м*К/Вт. Здесь 0,1 и 0,9 – доля каждого материала в оконной конструкции.

Конкретный пример расчета отопительной ветки

Теплопотери окна: Qо=10/0,56*48=857 Вт.

С учетом теплоизоляции двери ее тепловое сопротивление составит: Rд=0,1/0,035=2,86 кв. м*К/Вт. Qд=(0,9*2,05)/2,86*48=31 Вт.

Конкретный пример расчета отопительной ветки

Итого теплопотери через ограждающие элементы равны: 1002+2152+857+31=4042 Вт. Результат надо увеличить на 10%: 4042*1,1=4446 Вт.

Шаг 2 — тепло на обогрев + общие теплопотери

Конкретный пример расчета отопительной ветки

Сначала вычислим расход тепла на обогрев поступающего воздуха. Объем помещения: 2,7*10*6=162 куб. м. Соответственно вентиляционные теплопотери составят: (162*1/3600)*1005*1,19*48=2583 Вт.

По данным параметрам помещения, суммарные тепловые издержки составят: Q=4446+2583=7029 Вт.

Конкретный пример расчета отопительной ветки

Шаг 3 — необходимая мощность теплового контура

Рассчитываем оптимальную мощность контура, необходимую для возмещения теплопотерь: N=1.2*7029=8435 Вт.

Конкретный пример расчета отопительной ветки

Далее: q=N/S=8435/60=141 Вт/кв.м.

Исходя из требуемой производительности системы отопления и активной площади помещения, можно определить плотность потока тепла на 1 кв. м

Конкретный пример расчета отопительной ветки

Шаг 4 — определение шага укладки и длины контура

Полученное значение сравниваем с графиком зависимости. Если температура теплоносителя в системе составляет 40 °C, то подойдет контур с параметрами: шаг – 100 мм, диаметр – 20 мм.

Конкретный пример расчета отопительной ветки

Если в магистрали циркулирует вода, разогретая до 50 °C, то интервал между ветками можно увеличить до 15 см и использовать трубу сечением 16 мм.

Считаем длину контура: L=60/0,15*1,1=440 м.

Отдельно необходимо учесть расстояние от коллекторов до тепловой системы.

Как видно из расчетов, для обустройства водяного пола придется делать не менее четырех петель отопления. А как правильно уложить и закрепить трубы, а также другие секреты монтажа мы рассмотрели здесь.

Монтаж водяного контура на деревянное основание

Укладка контура на деревянное основание

Работы проводятся в несколько этапов:

Монтаж водяного контура на деревянное основание
  1. Поверка деревянного основания, замена поврежденных элементов, обработка конструкций антисептиком и антипиреном
  2. Укладка пароизоляционной мембраны по лагам (если используется минеральная вата). Полотнища монтируются внахлест, с проклейкой стыков скотчем
  3. Теплоизоляция – плиты из минеральной ваты укладываются между лагами враспор, если используется вспененный полимерный материал, зазоры заполняются монтажной пеной
  4. Монтаж гидроизоляции – настилается с заходом на стены толстая пленка или мембрана, полотна укладываются с нахлестом 10-15 см, стыки проклеиваются с обеих сторон скотчем
  5. По лагам укладываются деревянные рейки или полосы листового материала (ДСП, ОСБ, фанера). Толщина реек соответствует шагу между витками контура, ширина и высота зазоров позволяет уложить трубу. В местах изгибов контура торцы реек закругляют
  6. На прямых участках поверх реек укладываются специальные рассеивающие пластины из алюминия (можно заменить плотной фольгой). В пазы пластин вставляется труба контура
  7. Поверх укладывается пароизоляционная мембрана, затем ламинат или паркетная доска. Если планируется использовать керамическую плитку, линолеум или плитку ПВХ, требуется смонтировать настил из фанеры, ГВЛ или ДСП

Перед покупкой древесносодержащих и отделочных материалов убедитесь, что они подходят для эксплуатации в составе теплого пола – не деформируются при нагреве, не выделяют вредных веществ.