1. Принцип действия и преимущества 

В классическом виде система «водяной теплый пол» (ТП) представляет собой слой бетона со встроенными в него змеевиками нагревательных труб. Этот бетонный пласт должен быть хорошо изолирован от теплопотерь вниз и в стороны. Чем так хороши водяные теплые полы и почему их считают идеальным видом отопления? Никакой другой тип отопления, кроме отопления полом, не в состоянии обеспечить столь высокий уровень комфорта и эстетики. Комфортно отапливаемое рабочее или жилое помещение является основным условием для хорошего самочувствия. В помещении, отапливаемом традиционными системами (радиаторами, конвекторами и фанкойлами), основной вид передачи тепла - это конвекция. 

Конвективные потоки циркулируют внутри помещения следующим образом: теплый воздух от радиатора поднимается вверх к потолку, остывая, воздух опускается вниз к полу, холодный воздух с пола затягивается в радиатор, нагретый в радиаторе воздух снова поднимается к потолку и т.д. Поэтому температура воздуха у потолка выше, чем на уровне пола. Данное распределение температуры не соответствуют физиологическим требованиям человека и создает неблагоприятное состояние комфорта. 

В отличие от радиаторов, теплый пол не создает конвекции. Он прогревает воздух в помещении всей поверхностью пола. В районе пола воздух теплее, чем у потолка. Это идеальное, с точки зрения комфорта и самочувствия, распределение температуры воздуха внутри помещения: 22°С на уровне ног и 18°С на уровне головы. Низкая температура теплоносителя - еще одно отличие системы напольного отопления от традиционных радиаторных систем. Напольное отопление позволяет получить тепловой поток 40-150 Вт с одного квадратного метра площади, при температуре теплоносителя всего 30-50° C.

Системы водяных теплых полов имеют массу неоспоримых преимуществ перед другими видами отопления, главными из которых являются: 

- Повышенный комфорт, обусловленный передачей тепловой энергии за счет излучения, а не конвекции. Помещение прогревается равномерно, без «пышущих» радиаторов и холодных углов. 
- Здоровье вследствие отсутствия циркуляции пыли. Пол постоянно остается сухим и на нем не образуется плесень; уничтожается питательная среда для бактерий и пылевых клещей. Сохраняется естественный уровень влажности воздуха, причем сам воздух не теряет природной свежести. 
- Гигиеничность. ТП удобны для мытья и дезинфекции, что делает целесообразным их использование в помещениях с высокими требованиями к чистоте (медицина, пищевая промышленность, особо чистые производства и т.д.). 
- Безопасность. Вы и ваш ребенок никогда не получите повреждений (ушибов, царапин, ожогов), что может случиться при касании о радиатор или конвектор. - Эффект саморегуляции. В системах ТП количество отдаваемой энергии определяется разностью температуры поверхности пола и температуры воздуха в помещении. Если температура в помещении приблизится к температуре пола, например, за счет солнечного облучения, то теплоотдача уменьшается, не позволяя комнате перегреться. И наоборот если температура в помещении упадет, например, после проветривания, то теплоотдача пола увеличивается. 
- Удобство. Возможна бeспрeпятствeнная планировка помeщeний благодаря отсутствию мешающих отопительных приборов. 
- Современность. Теплый пол идеально сочетается с современной 
отопительной техникой, использующей передовые технологии энергосбережения, такие как конденсатные теплообменники, тепловые 
насосы и солнечные батареи. 
- Экономичность. Достигается экономия энергии до 20-30% (по сравнению с радиаторным отоплением) в жилых зданиях и до 50% в помещениях с высокими потолками. 
- Долгий срок службы. Единственный элемент теплых полов, работа которого ограничена сроком службы, это труба PE-X. Она рассчитана на эксплуатацию в течение не менее 50-ти лет.

2. Схема греющего «пирога» водяных теплых полов 

Современная система теплых полов предполагает наличие нескольких основных слоистых структур. Во-первых, необходим нижний слой – паро- или гидроизляционное покрытие. Затем по периметру помещений прокладывается демпферная лента. Следующий этап - теплоизоляционный слой, покрывающий всю площадь помещений. На теплоизоляционные плиты укладывается греющая труба. Поверх греющих труб укладывается несущий слой (чаще - бетонная стяжка, но иногда, например на деревянных перекрытиях, используется ГВЛ и его аналоги). И завершает «пирог» чистовое напольное покрытие. Рекомендуется использовать керамическое, каменное покрытие 
или специальный ламинированный паркет.

Общая толщина «пирога» колеблется от 50 до 150 мм. Причем она, как правило, определяется не желанием пользователя, а требованиями к толщине теплоизоляции, диаметру трубы, толщине стяжки, которые, в свою очередь, зависят от теплоизоляционных свойств перекрытия, мощности теплых полов, материала облицовки и т.д. 

Сначала остановимся на каждом слое в отдельности, а затем рассмотрим методики укладки водяных теплых полов традиционным «бетонным» способом, а также разновидностей «легких» теплых полов.

2.1. Пароизоляционный слой 

Пароизоляционным слоем, как правило, служит полиэтиленовая пленка толщиной 0,2 мм и более. Ее назначение - защита теплоизоляции от влаги. Если в качестве теплоизоляции используется пенопласт (пенополиуретан или пенополистирол), то, впитывая влагу, пенопласт теряет свои термо- и шумоизоляционные свойства. 

Откуда может поступать влага? 

Во-первых, снизу, со стороны перекрытия. 
Если перекрытие холодное (под ним грунт или неотапливаемый подвал), то на границе теплоизоляции/перекрытия образуется конденсат, бетонное перекрытие сыреет, и эту сырость может впитывать пенопласт. В таком случае, пароизоляционнуюпленку надо укладывать первым слоем на перекрытие, под пенопласт. Укладывать пленку следует внахлест 8-10 см, проклееваястыки липкой лентой. Края пленки у стен нужно завернуть и накрыть ей низ стены. 

Во-вторых, вода может появиться сверху, между греющей трубой и теплоизоляцией. Она можетвпитаться в пенопласт при заливке ТП бетоном. Тогда пароизоляция нужна над пенопластом. Практически все современные теплоизоляционные плиты, разработанные специально для систем теплых полов, уже имеют верхний пароизоляционный слой из лавсана или жесткого полистирола.

2.2. Демпферная лента 

Демпферная (краевая, рантовая) лента представляет собой полосу из вспененного полиэтилена толщиной не менее 5 мм и шириной 120-180 мм. Она служит для компенсации температурного расширения стяжки и предотвращает образование теплового моста между стяжкой и стенами. 

Ленту укладывают вдоль боковых стен после выравнивания поверхности основания и примыкающих к нему участков стен. Она должна быть уложена вдоль всех стен, обрамляющих помещение, стоек, дверных коробок и т.п. Лента должна выступать над запланированной высотой конструкции пола минимум на 20 мм. 
Демпферная лента имеет «юбочку» из полиэтиленовой пленки. Ею нужно накрыть стык между теплоизоляционной плитой и демпферной лентой, чтобы туда не затекал бетон при заливке стяжки. Для удобства монтажа с тыльной стороны на демпферную ленту нанесен самоклеющийся слой для крепления ее к стене.

2.3. Теплоизоляционные плиты 

Теплоизоляция – скорее всего главный элемент системы водяных теплых полов. Назначение теплоизоляции – направить тепловой поток от греющих труб и стяжки строго вверх, в отапливаемое помещение, исключая теплопотери через нижнее перекрытие. Именно от правильно выбора теплоизоляции зависят такие важные параметры теплого пола как тепловая мощность, экономичность и несущая способность. 
Нормы предписывают, чтобы толщина теплоизоляционного слоя теплых полов для холодных перекрытий (над грунтом или неотапливаемым подвалом) была не менее 50 мм, а на межэтажных теплых перекрытиях – не менее 20 мм. Плотность напольного теплоизоляционного покрытия не должна быть меньше 25 кг/м3. 

Еще недавно единственным теплоизоляционным материалом был фольгированный полистирол. Это плиты пенопласта толщиной 30 мм и плотностью 30 кг/м3, покрытые слоем фольги. Этот вид теплоизоляции имеет как недостатки, так и преимущества. Все его плюсы больше относятся к полупромышленному применению, так как он поставляется листами по 5 м2 и на нем можно крепить трубы любого диаметра. Для использования в частных домах у него есть недостатки: его обязательно надо покрывать полиэтиленовой пленкой, так как слой фольги не «съедается» бетоном за 3-5 недель, для трубы нет готовых фиксаторов и приходиться применять различные приспособления (клипсы, хомуты, монтажные рейки, направляющие сетки и т.д. ) для крепления труб, очень неудобно заливать бетонную стяжку, так как велика вероятность повредить трубу. 

Сейчас появились более современные материалы. Это профильные теплоизоляционные плиты. 
Они изготовлены из плотного пенополистирола (40 кг/м3 ),отштампованы гидрорепеллентным способом, обладает высокой механической прочностью. Плиты покрыты пароизоляционной пленкой из жесткого полистирола. Поверхность плиты имеет специально  отформованные  «бобышки»  для удобной и надежной укладки греющей трубы диаметрами 16 mm, 17 mm, 18 mm.  Плита снабжена боковыми замками, которые позволяют формировать сплошные щиты из плит по всей поверхности отапливаемого помещения. Замки гарантируют надежное сцепление плит и исключают термоаккустические швы.  Для удобства подгонки плит  под  конфигурацию помещения, по бокам плит нанесена линейка.  Рельефная нижняя поверхность выполняет функцию шумопоглощения и сглаживания неровностей пола. 


Использование профильных теплоизоляционных плит  позволяет на порядок сократить сроки монтажа теплых полов, обезопасить греющую трубу во время укладки и заливки бетоном, повысить прочность греющего «пирога». 

Укладывать теплоизоляционные плиты следует согласно схемы: 
Начинать надо с дальнего левого угла, систематично укладывая плиты слева направо по направлению к выходу. Обрезок последней плиты верхнего ряда становится началом следующего нижнего ряда.  Лишь там, где проходит промежуточная стена, проводится вырез в площади. 
Обратите внимание, что теплоизоляционная подложка укладывается по всей площади пола! Не зависимо от того, будут к каком-то месте лежать греющие трубы или нет. Это обеспечивает однородность структуры пола, следовательно, его прочность и надежность. 

2.4. Греющие трубы 

В качестве отопительных трубопроводов, в системах водяных теплых полов, могут использоваться практически все виды труб: металлопластиковые, медные, из нержавейки, полибутана, полиэтилена и т.д. 
Мы предлагаем использовать трубы из сшитого полиэтилена высокой плотности PE-X, которые идеально подходят для систем напольного отопления, и за 25 лет отлично зарекомендовали в отопительных системах США, Германии, Италии и Франции. 

Трубы PE-X (поперечно-сшитый полиэтилен) изготавливаются из высокомолекулярного полиэтилена -СН2-СН2-. Основным показателем надежности труб PE-Х является плотность. Чем выше плотность, тем больше степень кристаллизации полимера, тем крепче межмолекулярные связи, следовательно, и выше качество трубы. 
Труба изготавливается методом экструзии: то есть катышки полиэтилена-сырца плавятся до однородной массы, а потом вытягиваются через форсунку необходимой формы и размера. 
До начала производства все сырье проходит спектральный анализ и проверяется по плотности, текучести и  целостности. В процессе производства идет постоянный контроль за процессом экструзии (скоростью, давлением, температурой) и происходит непрерывный  автоматический мониторинг геометрических параметров (наружный диаметр, радиальная толщина, центровка). 
Для труб, применяющихся для теплых полов и отопления, существуют требования по наличию кислородного барьера, так как кислород вызывает коррозию отопительного оборудования . Поэтому «отопительные» марки труб PE-X покрывают защитным слоем этиленвинилового спирта. 
Если труба предназначается для санитарного и питьевого водоснабжения, то в сырье обогащается добавками , делающими трубу абсолютно непрозрачной и не пропускающей ультрафиолетовые лучи. 
И нанесение кислородного барьера, и защитные добавки от ультрафиолета и окраска  производятся одновременно  с формированием трубы методом экструзии. 
Последним, и очень важным, процессом в производстве труб PE-X является её сшивка. 
Она повышает механические характеристики и химическую стойкость трубы. 
В процессе сшивки слабые связи между частицами водорода –Н– замещаются крепкими связями между частицами углерода –С–.  В Приложении 25* к СНиП 2.04.05-91* регламентируется, чтобы степень сшивки полиэтиленовых труб для отопления составляла не менее 60%. 

Применяется три способа сшивки. Два из них основаны на использовании химических реагентов (PE-Xa и PE-Xb). В третьем способе (PE-Xc), труба проходит обработку в реакторе, под пушкой ускорителя электронов, пронизывающих ее по всей толщине. Третий способ предпочтительнее в экологическом смысле. 

Труба PE-X идеально подходит для систем водяных теплых полов, ввиду своих характеристик: 

• Эффективность. Коэффициент теплопроводности = 0,32 Вт/м°С 
  
• Надежность. Изготовлена в Германии в соответствии с нормами DIN 4726. Способна работать в температурном режиме (7 бар, 90°С) или (11 бар, 70°С)  в течение всего срока эксплуатации (50 лет). 
  
• Гибкость. Допустимый радиус изгиба – 5d. Стойкость к изломам. 
  
• Низкая кислородная проницаемость.  Степень диффузии кислорода составляет 0,02 г/м3 в сутки. 
  
• Надежность соединений. Бухты 200 м позволяют укладывать змеевики нужной длины без единого стыка 
  
• Долговечность. Срок службы в 50 лет соизмерим со сроком службы внутренних конструкций здания. Труба «стареет» плавно и незначительно даже по прошествии срока эксплуатации. 
  
• Износостойкость и неприхотливость. Не подвержена действию механической коррозии, внутренний слой устойчив к истиранию и не способствует накоплению отложений. Устойчива как к кислотной среде, так и к щелочной. Нечувствительна к "блуждающим" токам. 
  
• Низкое гидравлическое сопротивление. Обеспечивается гладкостью внутренних стенок. 
  
• Обладает эффектом молекулярной памяти. Выдерживает незначительные разморозки. 
  
• Низкий уровень шума.
• 
  

Мы предлагаем использовать трубу GABOTHERM для гарантии надежности и эффективности системы теплых полов.

2.5. Укладка греющих труб 

Прокладка отопительной трубы по профильной теплоизоляции не требует никаких дополнительных материалов и инструментов. Труба фиксируется в пазах теплоизоляции  при нажатии на нее ботинком.

Для того, что бы правильно распланировать раскладку труб, необходимо учитывать несколько основных правил: 

• Более высокая тепловая мощность теплых полов достигается более плотной укладкой труб. И наоборот. То есть, вдоль наружных стен греющие трубы должны быть уложены более плотно, чем в середине помещения. 
  
• Не имеет смысла укладывать трубы плотнее  чем через 10 см. Более плотная укладка ведет к значительному перерасходу труб, при этом тепловой поток остается практически неизменным. Кроме того, возможно появление эффекта теплового моста, когда температура подачи теплоносителя сравняется с температурой обратки. 
  
• Расстояние между греющими трубами не должно быть более  25 см, для обеспечения равномерного распределения температуры по поверхности пола. Чтобы "температурная зебра" не воспринималась ногой человека, максимальный перепад температуры по длине стопы не должен превышать 4°С. 
  
• Отступ греющих труб от наружных стен должен составлять не менее 15 см. 
  
• Не рекомендуется укладывать греющие контуры (петли) длиной более 100 м. Это приводит к  высоким гидравлическим потерям. 
  
• Нельзя укладывать трубы на стыке плит перекрытий. В таких случаях надо положить два отдельных контура по разные стороны от стыка. А трубы, пересекающие стык, должны быть уложены в металлические гильзы длиной 30 см.

Теперь скажем несколько слов о формах греющих контуров. Наиболее часто встречается 2 способа укладки греющих труб: бифилярная (она же «улитка», или «спираль») и меандровая (она же «змейка», или «зигзаг»).При укладке «змейкой» горячий теплоноситель поступает в контур, как правило, у внешней стены помещения и непрерывно охлаждается при протекании по трубам. Поэтому в месте поступления теплоносителя (начале змеевика) достигается большая температура поверхности и, как следствие, большая теплоотдача. Далее вглубь помещения вследствие охлаждения теплоносителя уменьшается температура поверхности пола и плотность теплового потока. У такого контура неравномерное распределение тепла. Для того чтобы это исправить, можно увеличить мощность насоса или уложить петли в виде двойной змейки.

Бóльшая равномерность прогрева теплого пола достигается при укладке «улиткой». В этом случае трубы подачи и обратки постоянно чередуются, и создают одинаковой температурный фон по всей поверхности пола в помещении. 

Существуют некоторые преимущества одного способа укладки перед другим. Способ «улиткой» более прост в укладке, так как контур укладывается с изгибом трубы на 90° (в то время как в «змейке» практически все повороты трубы составляют 180°). «Улитка» требует меньшей мощности циркуляционного насоса. «Змейка» незаменима при использовании теплых полов в помещениях, имеющих линейный уклон. В помещениях с уклоном распределительный 
шкаф ставится на самой возвышенной стене и воздух из «змейки» беспрепятственно удаляется из греющей петли. В отличие от «змейки», «улитка» в помещениях с уклоном быстро забивается воздушными пробками и перестает работать. 

Также «змейка» очень удобна в больших помещениях, так как позволяет укладывать контуры одинаковой длины, что существенно упрощает балансировку системы. На практике чаще используется «улитка» (по причине более равномерного прогрева и использования менее мощных насосов) или сочетание «улитки» и «змейки». Уложенные ветки труб собираются в распределительный коллектор. Правильнее устанавливать шкаф с распределительным коллектором как можно ближе к отапливаемым помещениям. Обычно это серединная часть дома. Это существенно снижает расход труб и других материалов. Если не получается установить коллектор в непосредственной близости от отапливаемого помещения, то те участки труб, которые проходят через «не свои» помещения, должны быть обязательно 
уложены в трубной теплоизоляции.Изгиб трубы от пола к коллектору необходимо защитить гофрированной трубкой. Это кусок шланга из ПВХ длиной порядка 40 см, который обезопасит трубу на выходе из пола.

2.7. БЕТОННАЯ СИСТЕМА 

Бетонная система, как понятно из названия, предусматривает в качестве несущего и теплораспределительного слоя стяжку из цементно-песчаной смеси с добавлением пластификатора.  Такую систему еще назвают «мокрой» или «заливной».

Это самый эффективный и надежный способ укладки теплого пола. 
С помощью бетонной технологии можно получать с теплого пола максимальную теплоотдачу, регулировать его в самых широких диапазонах. Как правило, только бетонный пол может быть «отопительным» теплым полом, покрывая своей теплоотдачей все теплопотери в помещениях. 
Кроме того, именно бетонная система обеспечивает все преимущества теплых полов перед другими видами отопления.  Большая теплая плита способна обеспечить комфорт, уют, гигиеничность и экологичность в любом помещении. Не зря же теплый пол используют не только в жилых домах, но и в автомастерских, и на животноводческих фермах, и в складских терминалах. 
Также в пользу бетонной системы говорят и ее прочностные качества. Нагрузка на такой пол может составлять до 500 кг/м2. Этого достаточно для использования ее в любых частных домах и практически на любом промышленном предприятии. 
Долговечность бетонного теплого пола соответствует сроку службы всего здания в целом, а именно не менее 50 лет.

2.7.1. Деформационный шов 

Перед заливкой бетонной стяжки нужно определить места, где необходимо сделать деформационные швы. 
Деформационный шов нужен для компенсации температурных расширений стяжки в помещениях сложной формы и в очень вытянутых помещениях (отношение ширины к длине меньше чем 1:4 или длина стены больше чем 8м ). В частных домах чаще всего действует следующее правило: одно помещение - одно поле стяжки, поэтому деформационные швы необходимо делать только в проемах дверей, под порогом.

Деформационный шов представляет собой эластичную ленту толщиной не менее 5 мм. В частности ею может служить демпферная лента. Он должен быть проложен через всю толщину стяжки и по всей ее ширине. Трубы, пересекающие шов, должны быть проложены в металлических или пластиковых гильзах. 

Так же рекомендуется разложить на трубах армирующую сетку с толщиной проволоки 3 мм и размером ячейки 100x100 мм с целью армирования бетона. Армирование цементной стяжки необязательно, но желательно. Посредством армирования нельзя замедлить процесс образования трещин и деформаций, но можно предотвратить распространение возникших трещин. Армирование должно быть прервано в районе разделительных швов. 
Затем происходит заливка бетонной стяжки.

2.7.2 Бетонная стяжка 

Обычный состав бетона не совсем подходит в качестве стяжки для теплых полов. Поэтому для улучшения его механических и физических свойств необходимо применять специальные добавки. 

В первую очередь - пластификатор, который повышает эластичность стяжки (предел прочности на сжатие). Без применения пластификатора, толщина стяжки над трубами, исходя из теплового расчета, должна составлять не менее 50 мм (при температуре теплоносителя 50°С и температуре поверхности пола 30°С). Пластификатор же позволяет уменьшить эту величину до 30 мм. Средний расход пластификатора на 1 кв.м отапливаемого пола составляет 0,6 - 1,0 литр.

Если стяжка тонкая (3-4см), если помещение больше 40 кв.м, имеет сложную или вытянутую форму, а так же в качестве замены арматурной сетки рекомендуется использовать фибру. Она представляет собой волокна полипропилена, которые обладают высокой способностью к перемешиванию и хорошо распределяются по всему объёму цементно-песчаной стяжки. Средний расход фибры - 1 пакет ( 3 куб. дм) на 20 кв. м. 

Состав раствора с этими добавками может быть следующим: 
   - цемент М400-100 кг 
   - песок - 500 кг 
   - вода - 50 л 
   - пластификатор - 7,7 л 
   - фибра 1 куб. дм . 
Укладывать стяжку следует при температуре окружающей среды не ниже + 5°С. Стяжка должна находиться под слоем влажного водоудерживающего материала в течение 7 дней после укладки. 
Время полного затвердевания стяжки, согласно СНиП, составляет не менее 28 суток. Недопустимо ускорять затвердевание стяжки, включая теплый пол. 

  2.7.3. Пуск теплого пола 

После полного затвердевания, «выживания», стяжки можно запускать теплый пол в рабочий режим. 
Основная задача при запуске системы - удаление из нее воздуха. В системе устанавливают давление, на 15% превышающее рабочее. После этого включают насосы на малой скорости. Затем вручную клапанами перекрывают все ветви, оставляя открытой одну, и добиваются ее полного обезвоздушивания. 

Таким образом «продавливают» каждую из ветвей. Эту операцию необходимо проделывать несколько раз в течение нескольких дней, так как невозможно сразу выгнать воздух из достаточно длинных контуров. 
Начинать прогрев теплого пола следует с температуры 20-25°С, ежедневно увеличивая ее на 5°С, вплоть до достижения проектной температуры.