FORUMHOUSE уже неоднократно рассказывал о базовых принципах проектирования и строительства автономного загородного дома. Суть всех материалов сводится к следующему — «автономия» у каждого своя. Прежде чем покупать участок, на котором нет или не предвидится хотя бы централизованного электроснабжения, нужно 100 раз подумать, а нужен ли он. Т.к. материальные вложения в строительство полностью автономного дома, при условии, что это не южные регионы, могут превысить все разумные пределы.
Цель этой статьи — практические рекомендации по самостоятельному устройству водяного тёплого пола как одного из элементов инженерки реального, а не мифического автономного дома.
Итак, мы расскажем:
- Что мешает построить полностью автономный дом в России.
- В чем заключаются особенности расчёта теплого пола.
- Может ли теплый пол быть единственной системой отопления загородного дома.
- Какие нюансы необходимо учесть при самостоятельном монтаже теплого пола.
Возможные проблемы строительства автономного дома
О теплом водяном поле на нашем портале написано немало статей и создано множество тем, где пользователи делятся опытом его монтажа. Тем не менее, вопросов у начинающих застройщиков о том, что это за система, и какие плюсы и минусы у неё есть, остаётся немало. Чтобы не повторяться, советуем прочитать статью «Тёплый пол — советы и рекомендации по выбору», где эксперты подробно рассказывают о базовых принципах работы и преимуществах этой системы поверхностного отопления.
Мы же попробуем взглянуть на теплый водяной пол с другой стороны и рассмотреть его как элемент, повышающий автономию загородного дома. Для начала разберемся с понятием «автономный дом» применительно к нашей стране.
Практика показывает, что автономный дом за границей и у нас — это две большие разницы как по подходу к его проектированию и строительству, так и к дальнейшей эксплуатации. Чаще всего начинающий застройщик представляет себе автономный коттедж как полностью независимый от всех внешних энергосетей. Проще говоря, дом оборудован инженерными устройствами, которые вырабатывают достаточно электроэнергии для питания всего оборудования в коттедже. Это может быть котёл, насосы, бытовая техника и т.д.
От бесперебойного электроснабжения полностью зависит «жизнь» современного дома.
Если, на крайний случай, воду можно добыть из колодца, дом отопить углём или дровами, то, условно говоря, если выдернуть современный коттедж «из розетки», то остановится вся «инженерка». Не рассматриваем частные случаи строительства полностью энергонезависимых домов, которые отапливаются печкой, а система отопления построена на гравитационном принципе работы, т.е. не нуждается в циркуляционных насосах.
Главный «подводный камень» для застройщиков, решивших уйти в «автономку», состоит в том, что солнечные батареи, гелиоколлекторы и ветряки, в силу дороговизны, не могут использоваться в холодных областях России, как единственные источники энергии.
Зачастую, просчитав стоимость строительства такой системы, например, на базе фотоэлементов, в которой «слабым местом» становятся дорогие аккумуляторы – их нужно менять через несколько лет, с учетом недостатка солнечных дней, пользователь понимает, что затраты никогда не отобьются.
Чем больше площадь дома, тем дороже перевести его на полностью автономное энергоснабжение.
Когда речь заходит о заграничном опыте, то многие думают: «вот у них…, а почему так у нас». Но, например, в Германии ветрогенераторы давно превратились в обыденность, а излишки электроэнергии, выработанной на «солнечной ферме», частник может продать электросетям. «Зелёная» энергетика «там» является дотационной, и государство всячески стимулирует её развитие, с каждым годом увеличивая выработку альтернативки. Большую роль играет и более мягкий климат.
В наших реалиях застройщик вынужден, в первую очередь, полагаться на себя. И, хотя число энтузиастов автономии растёт, а системы с каждым годом становятся доступнее, в большинстве случаев застройщиков интересует лишь частичное независимое энергоснабжение коттеджа. Т.е. возможность с комфортом переждать аварийное отключение электричества или аварию в котельной – зимой и при этом не замёрзнуть. В этом случае на первое место выходит связка автономный дом — экономичный дом, расходующий меньше энергии в случае форс-мажорных обстоятельств.
Исходя из этого, современный загородный дом должен быть теплоинерционным — т.е. его конструкция должна быть рассчитана таким образом, чтобы строение при обычной эксплуатации запасало энергию. Для этого стены, пол, перекрытия возводятся из материалов, обладающих большой массой, а также хорошей теплоёмкостью и теплоотдачей.
Хороший пример такого стенового материала — обычный полнотелый кирпич. Конечно, не всегда это возможно сделать (например, в каркасных домах). В таком случае теплый водяной пол становится одним из элементов системы, повышающей степень автономии загородного дома.
Конструкция и выбор толщины
Чаще всего укладка водяного теплого пола под стяжку выполняется на старое основание, на которое стелиться слой утеплителя. Главное при этом подготовить основание для выполнения монтажа. Ведь оно должно быть идеально ровным и без погрешностей. Допускаются лишь незначительные расхождения уровня высоту в помещении. Слой теплоизолятора в виде пенофлона или пробки с фольгой является обязательным, независимо от того, водяной или электрический теплый пол устраивается в комнате.
Следующий компонент всей конструкции теплого водяного пола – прокладка трубопровода. Он может монтироваться непосредственно на подготовленное основание, по матам, крепясь за слой армирования, или помещается в специальные монтажные маты с пазами. В последнем случае процесс укладки занимает значительно меньше времени. Итоговое решение – заливка бетонной стяжки. Полученный пирог сможет полноценно прогревать помещение от самого основания, равномерно распределяя температуру.
При этом стоит понимать о том, что вся конструкция должна иметь оптимальные параметры высоты. Каждый слой «пирога» имеет свою высоту, которая будет необходима для качественной работы системы теплого пола водяного типа. Если дело касается бетонной стяжки, то ее оптимальные высоты составляют 40-60 мм. Все будет зависеть от типа применяемой смеси, предназначения помещения, а также наличия слоя армирования или его отсутствие. Большую упругость имеют самовыравнивающиеся смеси, которые к тому же позволяют без слоя армирования устраивать тонкую стяжки над теплым полом в пределах до 20 мм. В таком случае в раствор добавляется универсальный пластификатор или другие виды добавок. Технология укладки теплого пола водяного типа предусматривает грамотное распределение высоты каждого слоя относительно друг друга. Если все выполнить качественно и с оптимальными параметрами, то эффективность системы будет наивысшей.
Теплый водяной пол как элемент системы автономного дома
Итак, автономный дом должен быть энергоэффективным или энергосберегающим. Т.е. все потери тепла в здании должны быть сведены к разумному минимуму. Это автоматически тянет за собой необходимость возведения замкнутого герметичного теплоизоляционного контура. Т.к. чем меньше теплопотери, тем меньше потребуется энергии (включая и из альтернативных источников) для их восполнения.
Наш портал уже затрагивал тему, выгодно ли строить энергоэффективный дом. Подводя резюме этой статьи, скажем, что такой дом должен быть сбалансирован и представлять систему, где все элементы подобраны друг к другу. Проще говоря, не нужно заниматься экстраутеплением стен, если в окна установлены обычные стеклопакеты, система вентиляции без рекуператора, а фундамент не теплоизолирован.
Теперь рассмотрим, как на сокращение энергозатрат влияет система водяного тёплого пола, которая представляет т.н. поверхностную лучистую систему отопления. При использовании лучистого отопления тепло человек воспринимает, как более комфортное, чем тепло при радиаторном — конвекционном отоплении. В результате можно понизить температуру в жилом помещении примерно на 2 °C. Например, сделав её не 19-22 °C (усреднённая комфортная температура), а 18 °C.
Понижение температуры всего на 1 °C позволяет снизить потребление энергоресурсов примерно на 6 %.
Это один из путей экономии, что важно для строительства автономного дома. Второй нюанс — теплый пол — это низкотемпературная система отопления. Т.е, в отличие от радиаторного отопления, нам не требуется греть теплоноситель до высоких температур, что также экономит энергоресурсы. При расчёте теплого пола ориентируемся на следующие данные по температуре его поверхности:
- Максимум для жилых помещений — 28-29 °C (при температуре внутреннего воздуха 20 °C).
- Максимум для туалетных и ванных комнат, т.е. там, где человек появляется периодически — не более 33 °C (при температуре внутреннего воздуха 24 °C).
Если нагреть поверхность тёплого пола до более высоких температур, то на такой поверхности некомфортно стоять, а в помещении будет жарко, не говоря о возможных проблемах с кровообращением нижних конечностей человека.
Укладка трубопровода
Если четко следовать технологии укладки водяного теплого пола под стяжку, то до укладки трубопровода следует произвести грамотные замеры и составить план-схема. На последней отображается расположение труб с выбранным шагом и схемой укладки. Существуют и различные компьютерные программы, позволяющие сделать все манипуляции гораздо проще и качественнее. Для этого существует расчет теплого пола.
Полученная схема в масштабе относительно площади помещения, переноситься на слой теплоизоляции. Когда маты под теплый пол не имеют специальных пазов для крепления труб, то предварительно расчерчивается схема. Для этого можно использовать обычный маркер. Дополнительно данный способ позволит выявить возможные ошибки, которые не были обнаружены при проектировании схемы.
Чтобы трубы были надежно закреплены, можно выбрать один из возможных способов:
- Использование арматурной сетки, к которой крепится контур.
- Полистирольные плиты, предназначенные для теплого водяного пола. Они имеют специальные «бобышки», расположенные в шахматном порядке. Между ними и фиксируются трубы.
При раскладке труб самое главное все просчитать, а только потом реализовать. До начала укладки труб следует произвести подключение к подающему коллектору, производиться непосредственно расположение труб на поверхности теплоизолятора, после чего остатки с обрезанием лишних участков соединяются с возвратным коллектором.
Следует помнить о выборе шага укладки трубопровода. Нельзя брать мелкий шаг, если большое сечение и наоборот – крупный для труб с малым диаметром. Возникнет перегрев отдельного участка или появятся тепловые ямы. Когда создается нагрузка в помещении 48-50 Вт/м2, оптимальным шагом будет 300 мм. При повышении нагрузки до 80 Вт/м2, шаг уменьшается вдвое до 150 мм.
При этом максимальная длина контура не должна быть более 90 м. Иначе можно столкнуться с серьезными потерями тепла, а также снижением давления в системе. Если требуется большая длина – надо создать дополнительный контур даже в одном помещении.
Теплый пол как единственная система отопления загородного дома
Третий плюс теплого пола — высокая теплоаккумулирующая способность. Т.е. такая система становится «печкой», долго отдающей тепло даже при отключении циркуляции теплоносителя. Это связано с тем, что трубы теплого пола уложены в бетонную стяжку, хорошо теплоизолированную от нижележащих слоев конструкции покрытия. При прогреве большой бетонной массы она аккумулирует тепло, что особенно важно для каркасных домов с их низкой тепловой инерционностью.
После вывода теплого пола на рабочий режим днём можно отключить теплый пол и, за счет инерционности, система продолжит отдавать тепло. Повысить эффективность такого режима эксплуатации можно, добавив в систему тепловой аккумулятор.
Интересен опыт пользователя портала Александра Федорцова (ник Скептик).
Скептик Участник FORUMHOUSE
Даже отопление электричеством может быть дешевым, если построить правильный каркасник на фундаменте УШП и отапливать дом водяным теплым полом в связке с теплоаккумулятором, в котором вода нагревается ТЭНом по ночному тарифу.
Очень часто пользователи задают вопрос, а можно ли отопить дом только тёплым полом, и будет ли это экономично?
Ответ один — это расчётный показатель. Т.к. эффективность теплого пола, как единственной системы отопления, зависит от теплопотерь дома, региона проживания, площади комнат и т.д.
Для понимания основ, руководствуемся следующим правилом: эффективная система отопления должна компенсировать теплопотери, т.е. дать то количество тепла в дом, которое ушло.
Для этого обязательно выполняется расчет на теплопотери, после которого может выясниться, что одного только теплого пола недостаточно, и требуется комбинированная система отопления: теплый пол + радиаторы.
Радиаторы компенсируют разницу между рассчитанными теплопотерями дома и фактической теплоотдачей теплого пола.
Теплоотдача теплого пола с 1 кв. м рассчитывается по следующей формуле:
q = 8.92 х (tп – tв )1,1,
где:
q – тепловой поток поверхности пола, Вт/м2;
tп – средняя температура поверхности пола — 29 °C;
tв– средняя температура воздуха — 20 °C.
Подставляем значения в формулу.
q = 8.92 *(29 – 20)1,1 = 100 Вт/м2.
Т.е. 1 кв. м тёплого пола компенсирует теплопотери в 100 Вт. Не забываем, что на работу системы влияет площадь открытой поверхности пола помещения, где смонтировано поверхностное лучистое отопление.
Например, если, условно говоря, требуется отопить зал площадью в 50 кв. м, поверхность пола которого по минимуму заставлена мебелью, то мы сможем снять с теплого пола более высокую теплоотдачу.
Если нужно обогреть комнату площадью 25 кв. м, большая часть которой заставлена шкафами, стоит кровать и т.д., то это уменьшает эффективную площадь теплого пола и, соответственно, его теплоотдачу.
Кроме этого, дополнительная установка радиаторов компенсирует такой недостаток теплого пола, как долгий (относительно радиаторов) выход на рабочий режим эксплуатации. Соответственно: если в комнате нужно быстро поднять температуру, делается это при помощи радиаторов, чтобы не ждать, пока прогреется теплый пол.
RomanXRoman Пользователь FORUMHOUSE
Я строю двухэтажный дом из газобетона D500. Ширина блока 40 см. Делаю полы по грунту. Отопление планирую комбинированное — теплый пол и радиаторы. Для этого я самостоятельно выполнил расчёт теплопотерь в специализированной программе.
Уменьшая теплопотери дома, мы повышаем его энергоэффективность и степень автономии, а также экономичность. Т.к. сделать автономным хорошо утеплённый дом (в разумных пределах) дешевле, чем пытаться наращивать мощность резервной системы энергообеспечения. Также помним о правиле, что все компоненты системы — «коробка»-теплоизоляция-инженерные системы – должны быть сбалансированы.
В итоге выяснилось, что теплопотери по всему дому составляют 14 кВт. Из них на первый этаж пришлось чуть больше 7 кВт. Расчёт теплоотдачи теплого пола показал, что пять контуров в сумме дадут 4.75 кВт тепла (примерно 70% от необходимой величины). Недостачу в 2.35 кВт (30%) покроют три радиатора.
Для наглядности прилагаем схемы:
1) Раскладка петель теплого пола
2) Радиаторное отопление
После расчётов, составления сметы и закупки всех необходимых компонентов пользователь приступил к самостоятельному монтажу теплого пола.
Виды теплых полов
Системы обогрева помещения типа «теплый пол», классифицируются на группы, по типу применяемого теплоносителя и способу управления нагревом, а также на подгруппы – по конструктивным отличиям.
По типу теплоносителя:
- Водяные. В качестве источника тепловой энергии применяется вода (из системы горячего водоснабжения в квартире или от нагревательного котла в частном доме). С деревянным перекрытием в качестве основы.
- С применением бетонной стяжки.
- Без использования стяжки.
- Кабельные.
По управлению температурным режимом:
- С ручным или механическим управлением. Температурный режим задается при помощи поворота ручки механического термостата или включения клавиши определенного режима работы.
- С цифровой регулировкой температуры. При помощи специального датчика теплого пола, можно, нажатием клавиш, задать требуемую температуру, которая и будет поддерживаться в процессе работы нагревателя.
- С программным управлением. Специальная программа, позволяет задать температурный режим на несколько дней или недель вперед. Контроллер автоматически будут выставлять температурный режим, в соответствии с записанными в него пользователем в него параметрами.
