эмблемка

современные
инженерные системы
Минск, Минский район


+375 33 660-55-50
+375 29 113-70-57

Наши объекты:

сблокированный дом частный дом дом в классическом стиле коттедж коттедж частный дом загородный дом просторный дом усадьба двухквартирный дом одноэтажный дом двухэтажный дом небольшой дом кирпичный коттедж пригородный дом каркасный загородный дом на винтовых сваях с мансардой дом с конденсационным котлом система отопления на твердотопливном котле с теплоаккумулятором отопление водяным теплым полом от электрокотла без фото

Перепечатка статей, равно как и их отдельных частей, запрещена. Мы хотим оставить за собой право на эксклюзивное размещение данного материала на нашем сайте home-engineering.net. Здесь мы делимся знаниями и опытом, наработанными нашей командой за годы работы в сфере проектирования и монтажа инженерных систем.


К списку статей

Введение
Фактические данные по теплопроводности традиционных бетонных, цементно-песчаных и полусухих стяжек для пола
Что дают нам эти цифры?
На сколько потребуется увеличить температуру воды в трубах тёплого пола при применении различных видов стяжек?
Что это значит?
Выводы


Введение наверх


Полусухая машинная стяжка пола прочно заняла свои позиции в индивидуальном (коттеджи) и массовом (многоэтажные здания) строительстве. У неё есть масса достоинств: скорость монтажа, практически идеально ровная поверхность, минимальный риск образования трещин и т.п. Но, как и у всего в этом мире, у неё есть и недостатки по сравнению с традиционной бетонной или мокрой стяжкой пола: пониженная плотность и прочность. Пониженная по сравнению с тяжёлым бетоном и традиционным цементно-песчаным раствором плотность означает и пониженную теплопроводность. Думающие и глубоко копающие человеки вполне логично поднимают вопросы, связанные именно с теплопроводностью стяжки, в которой будут расположены трубы тёплого пола:

  • Подходит ли полусухая стяжка для водяного тёплого пола?
  • Какова точная величина теплопроводности полусухой машинной стяжки пола?
  • На сколько она отличается от теплопроводности традиционной стяжки?
  • Не скажется ли это негативно на работе отопления тёплым полом?
  • Не приведет ли это к увеличению затрат на эксплуатацию здания? и т.п.

На эти и некоторые другие вопросы мы постараемся ответить в этой статье.


Фактические данные по теплопроводности традиционных бетонных, цементно-песчаных и полусухих стяжек для пола наверх


Давайте начнем с точных цифр. Согласно данным из СНБ 2-04-01-97 Строительная теплотехника:

  • Коэффициент теплопроводности бетона плотностью 2400 кг/м³ на гравии или щебне из природного камня составляет около 1,5..1,8 Вт/мK;
  • Коэффициент Теплопроводности цементно-песчаного раствора плотностью 1800 кг/м³ составляет около 0,6..0,9 Вт/мK.

Конечно, нужно понимать, что эти цифры очень сильно зависят от качества приготовления и укладки смеси, ее влажности и т.п., но дают нам вполне хороший ориентир.

Что касается теплопроводности полусухого раствора, то таких данных в этом СНБ нет, ибо военная тайна никто не знает и никому не нужно. Однако, существует интересный документ: „Исследование теплопроводности полусухой несвязанной цементно-песчаной стяжки. Техническое заключение“. Данное исследование было выполнено аж в Институте и имеет много подписей, и даже печать с кочаном капусты орлом. Согласно результатам данного исследования, теплопроводность (λ - лямбда, коэффициент теплопроводности) образцов полусухой стяжки плотностью около 1500 кг/м³ составляет около 0,4 Вт/мK.

результат испытаний полусухой стяжки

Таблица с результатами испытаний образцов полусухой стяжки.

Т.о., используя методы манипулирования массовым сознанием округления, для удобства будем считать, что:

  • Теплопроводность (коэффициент) стяжки из бетона составляет 1,6 Вт/мK;
  • Теплопроводность стяжки из цементно-песчаного раствора составляет 0,8 Вт/мK;
  • Теплопроводность полусухой стяжки составляет 0,4 Вт/мK.


Что дают нам эти цифры? наверх


Немного начитанный и подозрительный человек тут же скажет: "ВОТ! Вот тут нас и нахлобучивают! Это ж какие потери и убытки…". И будет прав лишь в том, что действительно, теплопроводность полусухой машинной стяжки пола в 2 раза меньше теплопроводности обычной стяжки и в целых 4 раза меньше бетонной. Но что это означает на практике? А с этим уже немного сложнее, чем просто разделить 8 или даже 16 на 4.

теплопроводность кирпичной стены

Из данного примера следует, что коэффициент теплопроводности фрагмента кладки стены из керамического пустотелого кирпича составляет 0,67 Вт/мK.

Коэффициент теплопроводности материала (λ, Вт/мK) численно равен величине теплового потока в ваттах, который, проходя через слой данного материала толщиной в 1 метр, вызывает падение температуры на этом расстоянии (1 метр) в 1 градус Кельвина. Т.е., чем больше теплопроводность материала, тем больший тепловой поток способен пропустить через себя слой данного материала при заданном на его границах перепаде температур.

Теперь вернемся к нашему конкретному случаю со стяжкой. Чем меньше коэффициент теплопроводности стяжки, тем больший перепад температур необходим между греющими трубами (средней температурой в подаче и обратке тёплого пола) и температурой поверхности пола для передачи одинакового количества тепловой энергии в данное помещение. Больший перепад температур в этом случае не означает автоматически увеличения требуемой энергии, мощности или денег на содержание дома. Путать температуру и энергию = путать мокрое с синим.


На сколько потребуется увеличить температуру воды в трубах тёплого пола при применении различных видов стяжек? наверх


Давайте возьмем конкретный типичный пример из жизни и рассчитаем все интересующие нас величины. Предположим, что у нас есть помещение с температурой воздуха в 21,5°С и удельными теплопотерями в 50 Вт/м². Для данных параметров температура поверхности стяжки будет составлять 26°С (помним заветную цифру в 11 Вт/°С). Сделаем три разных варианта стяжки одинаковой толщины 50 мм над трубами тёплого пола, но выполненных из различных материалов: бетона, цементно-песочного раствора (ЦПР) и полусухого раствора (ПСР). Толщину утепления под трубами тёплого пола примем одинаковой для всех трех вариантов (100 мм XPS). Температура воздуха в помещении этажом ниже также одинакова для всех вариантов и составляет +10°С. Вариант со стяжкой толщиной 50 мм над трубами тёплого пола примерно соответствует случаю с чистовым напольным покрытием в виде керамической плитки, уложенной на клей по стяжке общей толщиной 60 мм.

температура тёплого пола

Три варианта стяжки: из бетона, цементно-песчаного раствора (ЦПР) и полусухого раствора (ПСР) толщиной 50 мм над трубами тёплого пола. Указаны средние температуры теплоносителя в трубах тёплого пола и величины потерь тепла вниз.

Имея требуемую величину теплового потока вверх, толщину материалов и их коэффициенты теплопроводности, вычислим падение температуры на стенке трубы тёплого пола и в толще стяжки при прохождении через них потока тепла. Падение температуры составит: 3,3K для бетонной стяжки, 5,0K для стяжки из ЦПР и 8,0K для полусухой машинной стяжки пола (для всех трёх случаев падение температуры собственно на стенке самой трубы тёплого пола составит порядка 1,5K). Разные падения температуры в толще стяжек приводят к тому, что для поддержания заданного теплового потока от труб тёплого пола необходимо соответственно изменять температуру подачи в тёплые полы. Так, для случая с бетонной стяжкой температура подачи составит около 35°С (на 5°С выше средней температуры теплоносителя), для стяжки из ЦПР — 36°С, а для полусухой машинной стяжки пола — 39°С. Т.е. для компенсации повышенного сопротивления теплопередачи стяжки потребуется поднять температуру подачи в тёплый пол на 3..4°С.


Что это значит? наверх


Увеличение температуры подачи на несколько градусов при применении полусухой машинной стяжки для водяного тёплого пола не представляет в большинстве случаев никакой проблемы до тех пор, пока расчетная температура подачи в тёплый пол не приближается к верхнему допустимому пределу в 50..55°С. Но такие высокие температуры подачи могут требоваться лишь в следующих случаях:

  1. Помещение имеет высокие удельные теплопотери — порядка 100 Вт/м² и выше.
  2. Используется большой шаг укладки трубы тёплого пола — порядка 250 мм и более.
  3. Чистовые покрытия полов имеют высокое сопротивление теплопередаче (ламинат на подложке, толстый ковролин и т.п.), а стяжка имеет толщину больше обычных значений в 40 мм над трубой.

Рассчитаем для примера падение температуры для подобного случая. Стяжка над трубой тёплого пола имеет толщину 70 мм (общая толщина 86 мм), тепловой поток вверх — 75 Вт/м², температура воздуха в помещении 20°С, температура поверхности пола 27°С, чистовое покрытие пола — ламинат 10 мм на подложке 2 мм.

температура тёплого пола

Три варианта стяжки: из бетона, цементно-песчаного раствора (ЦПР) и полусухого раствора (ПСР) толщиной 70 мм над трубами тёплого пола. Указаны средние температуры теплоносителя в трубах тёплого пола и величины потерь тепла вниз при чистовом покрытии пола в виде ламината на подложке и плотности теплового потока вверх 75 Вт/м².

До тех пор, пока температура подачи теплоносителя в тёплый пол не превышает 50..55°С никаких особых проблем для систем отопления на основе газовых настенных и напольных котлов, твердотопливных и электрических котлов не возникает. Даже при использовании газовых конденсационных котлов достаточно трудно оценить реальное снижение КПД котла от температуры подачи в 50°С по сравнению с 40°С (ведь все равно обратка тёплых полов будет иметь температуру порядка 45°С, что ниже точки росы продуктов сгорания природного газа).

Согласно некоторым источникам (см. рис. ниже), падение КПД конденсационного котла при повышении температуры обратного трубопровода с 35°С до 40°С (подача соответственно 45°С и 50°С) составит около 4..5%. Следует, однако, учитывать, что максимальная расчетная температура в подаче отопления будет необходима всего на несколько суток за весь период отопительного сезона.

КПД конденсационного котла

Зависимость величины КПД конденсационного котла (по верхней теплоте сгорания природного газа) от температуры обратки и тепловой нагрузки.

Увеличение температуры подачи в тёплый пол приводит к увеличению потерь тепла вниз через строительные конструкции перекрытий и полов. Но в случае тёплого пола над эксплуатируемыми помещениями этажом ниже, эти потери тепла не будут бесполезными. В нашем первом расчете выше видно, что увеличение температуры подачи на 4K привело к росту удельных теплопотерь вниз с 8,0 Вт/м² для бетона до 9,5 Вт/м² для полусухой стяжки пола. Использование полусухой машинной стяжки для устройства водяного тёплого пола на площади 100 м² приведет к увеличению теплопотерь вниз для всего дома на 150 Вт, что является несущественным.

Увеличение требуемой температуры подачи в тёплый пол может представлять определенные неудобства при использовании отопления дома от твёрдотопливных котлов с буферными ёмкостями. При этом рабочий диапазон температур между полной зарядкой и разрядкой теплоаккумулятора будет снижаться при повышении температуры подачи в теплый пол. Например, при необходимости повышения температуры подачи в тёплый пол с 45°С до 50°С полезная ёмкость теплоаккумулятора с максимальной температурой загрузки в 85°С снизится на 15%. Это немного, но требует учета при планировании работы систем отопления от твердотопливных котлов.

Наиболее существенное влияние от повышения температуры подачи в систему отопления тёплым полом даже на несколько градусов будет для тепловых насосов, коэффициент тепловой эффективности (COP) которых резко падает при увеличении температуры на их выходе. Чем ниже температура подачи в систему отопления, тем ниже эксплуатационные затраты на содержание дома, отапливаемого тепловым насосом любого типа. К счастью или к сожалению, но количество домов, отапливаемых тёплыми водяными полами от тепловых насосов невелико в общем объеме жилья.


Выводы наверх


Машинная полусухая стяжка пола — интересная технология, имеющая свои достоинства. Применение её при устройстве водяных тёплых полов, в целом, оправдано. Увеличение эксплуатационных затрат на отопление дома при должном подходе и правильном расчете тёплого пола даже за десяток отопительных сезонов может быть незначительным. Особенно аккуратно к планированию устройства отопления дома водяным теплым полом следует подходить в следующих случаях:

  1. Здания с высокими теплопотерями и большой толщиной стяжки пола, в которых, тем не менее, будут использованы финишные напольные покрытия с высоким сопротивлением теплопередаче типа ламината, ковролина, инженерной доски….
  2. Плохое утепление пола, особенно над проветриваемыми подпольями, проездами и т.п. (Но зачем же вообще строить такие дома?)
  3. Отопление дома тёплым полом от теплового насоса.
  4. Отопление дома тёплыми полами от твердотопливного котла с буферной емкостью.
  5. Заказчик-перфекционист.


Если вам необходимо выполнить работы по расчету и монтажу инженерных систем: отопления, водоснабжения, канализации, электрики, вентиляции и встроенного пылесоса, вы можете обратиться к нам в разделе КОНТАКТЫ. Мы проводим работы по монтажу инженерных систем в Минске и Минском районе.