Оптимальные материалы труб в системе водяного теплого пола
Компания АВАНТЭН строит системы водяного теплого пола исключительно на основе трубопроводов из молекулярно-сшитого полиэилена типа PEX/EVOH/PEXили PE-RT/EVOH/PE-RT. Использование трубопроводов из сшитого полиэтилена в конструкциях водяных теплых полов – это не какая-то прихоть монтажников или дань моде. В первую очередь это долговечность и надежность. И, только полиэтиленовые трубы на сегодняшний день отвечают этим требованиям.
Тем не менее, периодически мы слышим пожелания от наших заказчиков смонтировать систему с использованием тех или иных материалов трубопроводов. Вот ряд из них.
Теплый водяной пол из медной трубы.
Как правило заказчик аргументирует, что это более надежно, чем полиэтиленовые трубы.
Не спорим, по максимальным допустимым температурам и давлениям медная труба превосходит полиэтиленовую. Но так ли важны эти параметры для теплого пола?
Нет. Максимальная температура теплоносителя в системе водяного теплого пола составляет всего 52 оС. Давление 2-3 Bar. Для этих целей трубы из PE-RT полиэтилена, имеющих допустимую максимальную температуру 124 оС и давление 10 Bar, более чем достаточно.
Но даже если допустить, что медная труба по давлению и температуре подходит для создания систем напольного отопления, то по ряду других причин ее применение в такого рода системах категорически запрещено. Среди недостатков медной трубы:
- Необходимость наращивания труб.
Длина одного контура теплого пола достигает 80-100 метров. Максимальная длина медной трубы в бухте 50 метров. Это значит, что по длине контура необходимо будет сделать как минимум одно соединение. Даже идеально сделанное соединение пайкой будет в замоноличенной системе являться концентратором напряжений: из за постоянных температурных колебаний в месте стыковки примерно через 6-8 месяцев непрерывной эксплуатации системы появится течь.
- Электрохимическая коррозия.
Медные трубы не подвержены коррозии химической, но вот электрохимическая коррозия не щадит и медь. Вода, циркулирующая по трубам теплого пола со временем насыщается солями и представляет собой электролит. При соединении медной трубы со стальным коллектором образуется так называемая гальваническая пара. Металл начинает отдавать электроны – корродировать по электрохимическому типу. В каком месте в результате таких реакций появится утечка Вам не предскажет даже Мишель Нострадамус.
Ну и наконец медь – это дорого. Один погонный метр медной трубы стоит в 6-7 раз дороже полиэтиленовой ПИРТ.
Другой материал, в исполнении которого у нас просят сделать водяной теплый пол – это нержавеющая гофрированная труба. Причем такие запросы набирают популярность. Основной причиной роста этой самой популярности, скорее всего является интернет-реклама фирм – продавцов нержавейки, предлагающих такого рода услуги.
Аргументация заказчика как правило похожа на случай с медными трубами: выше давление, допустимая температура и, наконец, теплопроводность выше чем у полиэтиленовой трубы, а значит выше будет и эффективность системы.
С давлением и температурой все понятно. И уже даже не смешно. Но ведь теплопроводность у стальной трубы действительно выше чем у пластика. Труба лучше передает тепло. Значит система будет эффективнее?
Нет. Не будет! Если говорить о физике теплообмена в системе водяной теплый пол, то нужно отметить, что внутри пирога тепло передается двумя способами по трем направлениям: конвективно от жидкости к внутренней поверхности трубы, от внутренней к наружной поверхности трубы теплопроводностью и, наконец, от наружной поверхности трубы к поверхности пола, через слой бетона.
Величина теплопроводности всегда обратно-пропорциональна толщине материала – чем толще слой, тем соответственно меньше тепла через него проходит. Логично не правда ли? Так вот, толщина стенки стальной, медной и полиэтиленовой труб составляет 0,5 мм, 1 мм и 2 мм соответственно, а минимальная толщина слоя бетона 50 мм. Очевидно, что главную роль в проводимости тепла играет именно бетонная стяжка.
Дабы не быть голословными посчитаем простой пример: в 3-х одинаковых участках теплого пола, с шагом 300 мм уложены 3 разных трубы: труба из сшитого полиэтилена, гофрированная нержавеющая труба и труба из меди. Рассмотрим срезы участков бетонного пола с шириной 600 мм и длиной 1667 мм (площадью 1 квадратный метр), в каждом из которых получается уложенной одна труба. Так просто проще и нагляднее считать.
Логично, что горячая вода (или другой теплоноситель), циркулирующая по трубам теплого пола, должна нагреть собственно сам материал трубы и естественно бетонную стяжку. Теплофизические и расчетные параметры для компактности сведем в таблицу (см. таблицу 1)
Таблица 1. Расчет необходимого тепла на нагрев бетонной стяжки различными типами труб.
Получается, что труба из сшитого полиэтилена проигрывает в эффективности нагрева около 0,012% медной и порядка 0,128% нержавеющей трубе. Конечно, разница меньше чем в полпроцента не может компенсировать всех других недостатков нержавеющей гофрированной трубы, при использовании ее в системе теплого пола. Но ведь разница есть. То есть мы ошиблись, говоря, что система водяного теплого пола с нержавеющей или медной трубой менее эффективна чем с полиэтиленовой PERT..? – Не ошиблись и, вот почему…
Картина эффективности обогрева пола той или иной трубой была бы как минимум не полной, рассмотри мы лишь количество тепла, необходимого на нагрев. Кроме теплопередачи вверх – в стяжку, существует ведь еще передача тепла вниз – через слой утеплителя. И это, как Вы понимаете негативный фактор. Да, эти теплопотери сравнительно малы. Но ведь они есть. И парадокс систем с металлическими трубами заключается в том, что теряют такие системы значительно больше энергии. Дело в том, что благодаря конструктивными особенностям систем водяного теплого пола труба на слой утеплителя укладывается либо через стальную арматурную сетку, либо через специальный бобышковый мат, либо с помощью специальных скобообразных креплений. И в первом и во втором и втретьем случае целесообразно говорить о непосредственном контакте трубы и слоя утеплителя.
Очевидно, что труба с более высокой температурой будет передавать тепла вниз больше (см.таблицу 2).
Таблица 2. Сравнительные потери тепла вниз, через теплоизоляцию
Теперь в цифрах понятно, что нержавеющая труба в системе водяного теплого пола теряет на 12,240% тепла вниз больше чем труба из сшитого полиэтилена PERT.
Что в итоге результирует следующее (см. таблицу 3).
Таблица 3. Результирующая эффективность использования полиэтиленовых труб PERT по сравнению с трубами из нержавеющей стали в бетонной системе водяного теплого пола.
Выводы напрашиваются сами собой: Бетонные системы водяного теплого пола с металлическими трубами (из меди или гофрированной нержавеющей стали) более чем на 12% менее тепло-эффективны по сравнению с аналогичными системами из труб PERT. При этом металлические трубы имеют ряд других недостатков, таких как необходимость создания дополнительных соединений внутри стяжки, электрохимическая коррозия и большое гидравлическое сопротивление (для гофрированной трубы).
Металлические трубы хороши для организации систем высокотемпературного отопления и больших давлений без скрытых разводок.
Для систем напольного отопления наиболее оптимальным является применение материалов, близких по своим теплофизическим свойствам к бетону, таких как трубы из поперечно сшитого полиэтилена PERT и PEX.
Компания «АВАНТЭН»,
30.09.2013
