Отопление индивидуальных домов наряду с радиаторным водяными теплыми полами — один из популярных вариантов, которые используют многие домовладельцы. Для его реализации труба для теплого пола подключается к коллекторной гребенке и помещается под цементно-песчаную стяжку или напольное покрытие.
Данный метод монтажа накладывает определенные требования к трубопроводу нагреваемых полов, который изготавливают из нескольких видов материалов. Чтобы правильно выбрать трубы для теплого пола, следует изучить их разновидности, сравнить технические характеристики и подобрать оптимальное соотношение стоимости и качества изделия.
Рис. 1 Система теплого пола с коллекторной разводкой в частном доме
- Требования к трубопроводу
- Особенности труб для теплого пола из разных материалов
- Металлические трубы
- Тонкостенные металлические трубы
- Полипропилен
- Медные трубы
- Гофротруба из нержавейки
- Полимерные материалы
- Труба для теплого пола из полиэтилена — разновидности
- Сшитый полиэтилен PEX
- Трубы из полиэтилена повышенной термостойкости PE-RT
- Многослойные полиэтиленовые трубы
- Расчет необходимой длины трубопровода
Требования к трубопроводу
Существует два способа устройства теплых полов — сухой при монтаже трубопровода в листовые материалы из пенополистирола, дерева, пластика напольного размещения с каналами, и мокрой цементно-песчаной стяжки. В большинстве случаев при устройстве нагреваемого пола лучше использовать стяжку — она обходится дешевле, обладает более высокой теплопроводностью и равномерно распределяет тепло.
Трубопровод для водяного пола, помещаемый под цементно-песчаную стяжку, должен удовлетворять следующим критериям:
Рис. 2 Условное обозначение полимерных труб по ГОСТ 32415-2013 и их маркировка
Рис. 3 Зависимость толщины стенки от наружного диаметра для различных серий S полимерных труб от соотношения SDR (2S+1) по ГОСТ 32415-2013
Поэтому газопроницаемость труб для теплых полов по ГОСТ 32415-2013 не должна быть выше 0,1 г/м3 в сутки.
Рис. 4 Линейное удлинение 100 м отрезков трубы из разных материалов при нагревании на 50 °С
Особенности труб для теплого пола из разных материалов
Для подачи воды в системах бытового отопления используют виды труб из металла или полимеров небольшого диаметра в 16, 20 и 25 мм. Теоретически в частном доме можно делать теплый пол из любого типа трубопровода для горячего водоснабжения, основная разница будет заключаться в скорости и надежности монтажа.
Рис. 5 Примеры монтажа трубопроводов из тонкостенных цинковых труб
Металлические трубы
Обычная сталь в системе отопления с горячей водой подвержена коррозионным процессам, поэтому для укладки под стяжку для теплого пола желательно использовать оцинкованную сталь или нержавейку. Основная проблема при прокладке данного типа трубопровода заключается в монтаже. Так как единую монолитную конструкцию отопительного контура большой площади сложно собрать сваркой, придется вырезать трубные отрезки одинаковой длины, нарезать на их торцы резьбу и соединять между собой резьбовыми переходниками при помощи угловых фитингов. Это довольно длительный и трудоемкий процесс, а из-за огромного числа соединений под стяжкой надежность отопительной решетки из оцинкованной стали или нержавейки становится абсолютно неприемлемой.
Тонкостенные металлические трубы
В последнее время в строительной отрасли появилась технология от зарубежных производителей Geberit Mapress, Viega, Kan Therm прокладки тепловых магистралей тонкостенными оцинкованными, медными или трубами из нержавейки, соединяемыми между собой посредством специальных пресс-фитингов. Метод прокладки тонкостенных труб используют для обвязки котла в зоне высоких температур, при монтаже отопительной решетки из жестких несгибаемых труб на полу потребуется большое количество соединений отдельных элементов, что существенно снизит надежность конструкции. К тому же стоимость специальных труб, пресс-фитингов и монтажного электроинструмента слишком высока для использования данной технологии в системе нагреваемых полов.
Рис. 6 Примеры монтажа теплых полов из полипропилена
Полипропилен
Полипропиленовые трубы не предназначен для изгибания в процессе монтажа, поэтому для его укладки под стяжку придется сваривать прямоугольную решетку. Чтобы исключить кислородопроницаемость, труба должна быть армированной фольгированным слоем или стекловолокном. Понятно, что большое число стыков под стяжкой делает надежность конструкции неприемлемой для теплого водяного пола, а низкая теплопроводность полипропиленовых труб 0,15 – 0,02 Вт/ м·°С полностью исключает непрактичный вариант для использования.
Медные трубы
Можно использовать для теплого пола трубы из отожженной меди, которая обладает высокой гибкостью и реализуется в бухтах. Отличительные особенности применения медных труб:
Читайте также: Как производится опрессовка системы отопления — самая полная инструкция
Рис. 7 Пример монтажа нагреваемого пола из медного трубопровода для мокрой и сухой стяжки
Рис. 8 Стоимость 1 погонного метра медных и гофрированных нержавеющих труб (2019 г)
Гофротруба из нержавейки
Данный вид изделий для трубопроводов отопления появился на строительном рынке относительно недавно, его отличительные особенности:
Рис. 9 Гофротруба из нержавейки в системе нагреваемых полов
Полимерные материалы
Технические условия эксплуатации отопительных трубопроводов из термопластических материалов (полимеров, которые при температурах выше точки плавления переходят в вязкотекущее состояние) регламентированы ГОСТ Р 52134-2003, устанавливающем следующее требование к трубопроводам: допускается использование при укладке сетей отопления трубопроводов из термопластов: полибутилена (РВ), поливинилхлорида (PVC-C), полипропилена блоксополимера и гомополимера (РР-В, РР-Н). В силу ряда свойств этих материалов, не подходящих для монтажа и эксплуатации в бытовых теплосетях, трубные изделия из данных полимеров не используют при прокладке тепловых магистралей в жилых домах.
Рис. 10 Фитинги для монтажа гофротруб
Труба для теплого пола из полиэтилена — разновидности
Сделать теплый пол из рассмотренных выше материалов по разным причинам слишком дорого и непрактично, поэтому подавляющее число потребителей используют для трубопроводов современные полимерные материалы, имеющие ряд существенных преимуществ в сравнении с рассмотренными выше.
Подавляющее большинство полимерных труб для теплых полов изготавливают из полиэтилена ПЭ (полибутиленовые трубы РВ на рынке практически никому неизвестны).
Так как чистый полиэтилен, применяемый при изготовлении труб для магистралей подачи холодной воды обладает низким верхним температурным порогом, предельное значение которого +60 °С, а рабочий показатель не должен превышать +40 °С, для повышения его физических характеристик применяют различные технологии обработки материала.
Рис. 11 Технология монтажа фитингов на трубы из сшитого полиэтилена
Сшитый полиэтилен PEX
В обычном полиэтилене нити с молекулами расположены в произвольном порядке и не взаимосвязаны друг с другом. В результате материал обладает не слишком высокими физическими характеристиками и температурной стойкостью. Технология сшивки дополняет продольные молекулярные связи поперечными, а после спрессовывания материала под высоким давлением полученный полиэтилен PEX приобретает следующие свойства:
Рис. 12 Физические характеристики сшитых ПЭ-труб
Рис. 13 Технологии сшивания ПЭ: пероксидная, гамма-излучением и органосиланидами
Для сшивания полиэтилена используют следующие технологии:
PEX-a. Химический метод сшивки полиэтилена с добавлением в расплавленный материал пероксидов, отличается равномерностью структуры, повышенной жесткостью и прочностью трубы, степень сшивания достигает 85% при ярко выраженном эффекте молекулярной памяти. Хотя метод технологически дорог, трубопроводы с данным видом сшивки чаще других используют в отопительных системах с теплыми полами.
Читайте также: Какие радиаторы отопления лучше ставить в частном доме
PEX-b. Упрощенная технология сшивания полиэтилена с применением активных молекул силана, прививаемых в полиэтиленовую структуру с помощью высокотемпературных водяных паров. Полученный полиэтилен PEX-b со степенью сшивки не более 65% уступает PEX-a в пластичности, так что изогнуть трубу с малым радиусом будет намного сложнее. К тому же сам технологический процесс с использованием органосиланидов (соединения кремния с органическими радикалами) трудно контролируем, и физические параметры различных партий могут иметь существенные различия. Интересная особенность, какой PEX-b отличается от аналогов — сшивка не прекращается с течением времени, перетекая в вялотекущую фазу, и трубы в процессе эксплуатации становятся жестче и уседают. В результате фитинговые соединения ослабляются, а в изделиях с применением алюминиевых оболочек может наблюдаться расслоение структуры. Тем не менее на рынке можно обнаружить немало изделий PEX-b с силановым методом сшивки, обладающих более низкой ценой в сравнении с PEX-a.
Рис. 14 Прайс-лист на отопительные трубы из PEX
PEX-c. Данный метод сшивки реализуют при воздействии на массу полиэтилена гамма-излучения или потока электронов, иногда его получают за счет использования радиоактивного кобальта, что влияет на безопасность применения данного трубопровода. Процесс производства PEX-c отличается простотой и невысокой стоимостью, однако материал имеет степень сшивки не более 60%, поэтому используется для изготовления металлопластиковых труб невысокой ценовой категории. Трубный материал из сшитого гамма-излучением полиэтилена не рекомендуется укладывать в контуры нагреваемых полов из-за его не слишком высоких физических характеристик.
PEX-d. Получают методом сшивания полиэтилена химическим способом с применением азотосодержащих радикалов, при котором плотность молекулярных связей достигает 70%. Из-за сложности технологии и дороговизны полученных изделий трубы PEX-d выпускаются в ограниченном ассортименте и практически не встречаются в торговой сети, соответственно они не используются и в системах отопления.
Рис. 15 Технология крепления переходных фитингов методом прессовки (для металлопласта)
Трубы из полиэтилена повышенной термостойкости PE-RT
Инженерные разработки в области улучшения характеристик полиэтилена привели к созданию нового материала — полиэтилена повышенной термостойкости PE-RT (Polyethylene of Raised Temperature resistance). Материал представляет собой этилен-октеновый сополимер с молекулярной структурой, имеющей распределенные боковые цепи, число которых процессе производства задается введением в полиэтиленовую массу определенного количества катализаторов. Данные преимущество технологии позволяют варьировать рабочие характеристики полимеров в сторону сопротивления высоким температурам с наилучшими показателями гибкости и текучести, или наоборот, увеличения жесткости материала с уменьшением его термостойкости. Боковые молекулярные цепочки в структуре материала, обладающие растяжимостью и подвижностью, увеличивают его ударопрочность и предотвращают растрескивание при изгибе.
Рис. 16 Цена труб из термостойкого полиэтилена PE-RT (2019 г)
В результате модификации термостойкий полиэтилен приобрел следующие отличительные свойства:
Минимальная стоимость одного погонного метра трубы PERT отечественного производства составляет 15 руб.
Рис. 17 Структура многослойных труб
Многослойные полиэтиленовые трубы
Никто не использует трубопровод из чистого термостойкого или сшитого полиэтилена в системах теплых полов без дополнительных оболочек, выполняющих следующие функции:
С дополнительной оболочкой выпускает трубы как из сшитого PEX, так и из термостойкого полиэтилена PE-RT, она может размещаться внутри стенок или снаружи на трубной поверхности. При размещении оболочки внутри стенок в процессе производства используют 5 слоев, состоящих из наружного и внутреннего полиэтиленовых, среднего антидиффузионного и двух клеевых, обеспечивающих агдезию. Если защитная оболочка размещается снаружи, труба насчитывает 3 слоя: полиэтиленовый, адгезионный клеевой и наружный защитный.
Рис. 18 Прайс-лист на трубы из металлопласта
Металлопластиковые. Трубы из термостойкого или сшитого полиэтилена оснащают внутренней (внешней) алюминиевой оболочкой, соединенной сварным швом встык, в бюджетных изделиях отечественного или китайского производства алюминиевая лента соединяется внахлест, что легко заметно при обзоре трубного торца. Металлопластиковые трубы для теплого пола имеют физические характеристики соответствующие (за исключением коэффициента линейного расширения) их основному материалу изготовления — сшитому или термостойкому полиэтилену, их отличительные особенности:
С антидиффузионным слоем EVOH. Пленка из сополимера этилена с виниловым спиртом относится к низкобарьерным (воздухопроницаемость не более 5,0 см3/м2·24 часа·1 бар), широко используется в промышленной сфере в качестве упаковачного материала для продуктов, ее показатель газопроницаемости зависит от толщины. Слой EVOH толщиной 1 мм по барьерным свойствам аналогичен 9 метрам полиэтилена высокой плотности.
Барьер EVOH может располагаться как внутри трубной оболочки, так и на ее наружной поверхности, в первом случае труба насчитывает 5 слоев с учетом двух клеевых агдезионных оболочек, при втором варианте в трубе три оболочки.
Не рекомендуется помещать под стяжку полиэтиленовые трубы с наружным барьером из-за высокой вероятности повреждения внешнего слоя.
Стоимость ПЭ-труб с барьером EVOH ниже металлопласта в несколько раз и начинается от 30 руб. за погонный метр, к недостаткам материала можно отнести высокий коэффициент линейного расширения, однако при размещении под стяжкой ввиду эластичности структуры он не оказывает существенного влияния на функционирование отопительного трубопровода.
Рис. 19 Технические характеристики термостойкой трубы PE-RT с антидиффузионным барьером EVOH
Расчет необходимой длины трубопровода
Перед тем, как выбрать трубу для нагреваемого пола, определяют ее длину и диаметр. Для этого проводят теплотехнический расчет помещения, учитывающий площадь комнат, их назначение (в различных помещениях своя температура) и тепловые потери, которые должно компенсировать отопление. Задача довольно сложна для рядового обывателя, поэтому придется воспользоваться помощью специалистов.
В результате теплового расчета определяют нужный диаметр выбранных труб и длину контура, необходимую для нормального теплового обмена.
Для раскладки контура можно воспользоваться миллиметровой бумагой, начертив на ней предполагаемого схему размещения трубопровода спираль (улитка) или змейка, при этом его длина может регулироваться изменением шага раскладки, которой варьируется в диапазоне от 100 до 300 мм.
Для расчета длины трубопровода можно воспользоваться несложной формулой, имеющей следующий вид:
L = k × Sp/н, где
Рис. 20 Схемы укладки трубопровода
Выбирая трубопровод на теплый пол в большинстве случаев рассматривают разновидности из сшитого или термостойкого полиэтилена с антидиффузионными оболочками, обладающие отличными физическими характеристиками и лучшей стоимостью, по праву занимающие высокие места в рейтингах. Весомым преимуществом труб из модифицированного полиэтилена является их гибкость, эластичность, молекулярная память, простота и скорость монтажа с использованием компрессионных еврофитингов, высокий эксплуатационный срок не менее 50 лет, регламентированный ГОСТ 32415-2013.