Какую трубу использовать для теплого пола – медную, полиэтиленовую или металлопластиковую

При монтаже водяных контуров напольного обогрева мастера обычно используют 2 типа трубопроводов – из металлопластика и сшитого полиэтилена. Причины подобного выбора понятны далеко не всем домовладельцам, поскольку реальный ассортимент материалов гораздо шире: полипропилен (PP-R), медь, черная сталь, гофрированная нержавейка. Наша задача – рассмотреть перечисленные варианты и окончательно выяснить, какая труба для теплого пола лучше по эксплуатационным характеристикам и цене.

Критерии оценки трубных материалов

Чтобы правильно выбрать трубы для  теплого пола, нужно хорошо представлять условия эксплуатации материала. Находясь внутри стяжки, греющая линия не только передает тепло монолиту, но вдобавок испытывает механические нагрузки от давления воды и собственного расширения.

Соответственно, к материалу выдвигаются жесткие требования:

1. Теплые полы (сокращенно – ТП) – низкотемпературная система отопления, где вода греется максимум до 55 градусов, рабочий режим – примерно 40 / 30 °С. Для быстрой передачи энергии от теплоносителя бетонной плите трубные стенки должны обладать достаточной теплопроводностью.
2. Длина петель ТП нередко достигает 100—120 метров (в зависимости от выбранного диаметра трубопровода). Большая протяженность = высокое гидравлическое сопротивление, усугубляемое шероховатостью внутренней поверхности. Простым языком: чем глаже стенки труб, тем легче насосу прокачивать воду по длинному контуру и обеспечивать требуемый расход теплоносителя.
3. Нагрев вызывает удлинение труб теплого пола. Поскольку внутри бетонной стяжки увеличиваться некуда, должно выполняться одно из двух условий: малый коэффициент теплового расширения материала либо высокая эластичность и прочность оболочки, позволяющая трубе помещаться в ограниченном пространстве без разрушения.
4. Аварийная ситуация: из-за поломки регулирующей арматуры на смесительном узле коллектора греющие контуры наполняются котловой водой, нагретой до 70…90 °С. Материал замоноличенных труб должен выдерживать подобные скачки температур без последствий.
5. Другие важные моменты – коррозионная стойкость, защищенность от проникновения кислорода, удобство монтажа и отсутствие стыков внутри монолита.

Примечание. К водяным контурам, прокладываемым «сухим» способом в деревянных домах, выдвигаются менее жесткие требования. ТП монтируются без стяжки, места для теплового удлинения предостаточно. Пункт 3 списка теряет актуальность.

Далеко не последнюю роль играет стоимость всех комплектующих ТП – трубопроводов, фитингов, распределительной гребенки. Так что сравним используемые материалы по вышеперечисленным критериям и цене.

Характеристики полимерных труб

Для транспортировки теплоносителя в системах водяного отопления квартир и частных домов применяются следующие виды пластиковых трубопроводов:

1. PP-R и PP-RCT — полипропилен рандомсополимер, армированный слоем алюминия, базальтового либо стекловолокна. Модификация пластика PP-RCT отличается повышенной термической стойкостью.
2. PE-X — полиэтилен сшитый марок A, B и C. В изделиях обязательно предусмотрен кислородозащитный барьер — тонкий слой непроницаемого полимера. Например, в трубах Rehau используется сложное соединение этиленвинилгликоль (EVOH).
3. PE-RT — полиэтиленовые термостабилизированные изделия с кислородным барьером.
4. PE-X / Al / PEX и PE-X / Al / PE – пятислойные металлопластиковые трубопроводы.

Справка. Согласно ГОСТ 32415-2013, для монтажа отопительных сетей также подходят изделия из полибутилена РВ, поливинилхлорида PVC-C, полипропилена блоксополимера и гомополимера (РР-В, РР-Н). Указанные материалы не получили широкого распространения в частном домостроительстве из-за худших технических параметров.

Кратко о способах соединения трубных полимеров в процессе сборки домашнего отопления:

• разводка из PP-R стыкуется полипропиленовыми фитингами с помощью пайки (термическое полифузионное сваривание);
• сшитый и термостабилизированный полиэтилен (PE-RT) монтируется аксиальным методом в 3 этапа — развальцовка торца, натяжение на штуцер фитинга, постановка надвижной гильзы;
• металлопластик соединяется 2 способами – компрессионным либо прессовым.

Теперь дадим краткое описание каждого типа трубопроводов, пройдемся по списку требований и проверим, насколько изделия подходят для водяного подогрева полов в жилых комнатах.

Полипропилен – материал для радиаторного отопления

Невзирая на ценовую привлекательность и приверженность многих мастеров к использованию PP-R, сразу отметим, что делать теплый пол из полипропиленовых труб нельзя. Проверять утверждение на практике не стоит – достаточно внимательно изучить технические характеристики материала и почитать отзывы домовладельцев, которые хотели таким образом сэкономить средства.

Как устроены трубопроводы из полипропилена (смотрим схему):

• внутренний слой ПП-Р, формирующий проходное сечение магистрали;
• алюминиевая армирующая фольга, сдерживающая тепловое удлинение и препятствующая проникновению кислорода;
• 2 клеевых прослойки, скрепляющих алюминий с полимером;
• наружный защитный слой PP-R белого либо серого цвета (у некоторых производителей – зеленого).

Важное дополнение. Сейчас производители полипропилена вместо перфорированной фольги закладывают внутрь трубы слой базальтового или стеклянного волокна.

Разберемся, как трубы ПП-Р согласуются с требованиями к ветвям напольного подогрева:

1. Теплопроводность 0.24 Вт/(м•°С) – худшая среди полимерных изделий. Если учесть толщину стенки 3.4 мм при Ø20 мм (армированные PP-R трубопроводы не производятся диаметром 16 мм), получим сопротивление теплопередаче R = 0.0034 / 0.24 = 0.014 м²•°С/Вт. Для активного теплообмена показатель сопротивления слишком высок.
2. По гладкости внутренних стенок к полипропилену нет вопросов – шероховатость 0.01 мм не создает повышенное гидравлическое сопротивление.
3. При нагреве на 50 градусов 100-метровая труба ПП-Р с алюминиевым слоем прибавит в длине 150 мм, со стекловолокном – 31 см. Эластичность полипропилена весьма низкая, из-за чего изделие внутри монолита окажется под высокой нагрузкой. Материал может треснуть, в первую очередь, на стыках.

   

4. Стойкость по давлению и температуре не вызывает сомнений. При нагреве теплоносителя до 70 °С PP-R магистраль спокойно выдержит рабочий напор до 13 Бар. Если поднять температуру до 95 °С, порог давления снизится до 9 Бар.
5. Полимер обладает стойкостью к любым химическим воздействиям и практически не пропускает кислород в теплоноситель. Основная проблема – большое число стыков, попадающих под стяжку, ведь согнуть полипропиленовый участок нереально.

Примечание. Технические параметры изделий PP-R приняты по документации бренда Valtec, опубликованной на официальном сайте компании. Цены и характеристики других трубных полимеров мы тоже взяли у данного производителя — для справедливого сравнения.

Разъясним некоторые моменты. Значение теплового сопротивления стенок R = 0.014 м²•°С/Вт ни о чем не скажет рядовому пользователю без сравнения с показателями других пластмасс. Эти расчеты приведены ниже, в описаниях полиэтиленовых и металлопластиковых труб.

Проблема отопительных полипропиленовых систем – невозможность визуально проверить качество сварки соединений. Иногда стыки текут спустя год после испытаний высоким давлением (опрессовки). Представьте последствия утечки внутри бетонного монолита — поиски дефекта, разрушение стяжки и ремонт.

Отдельный вопрос — долгая возня с монтажом, соединений в бетоне окажется много. Примеры греющих контуров, собранных домашними умельцами из ПП-Р, показаны выше на фото. Даже невысокая цена трубы Ø20 – 51…83 руб. (0.8…1.25 у. е.) за погонный метр – не является основанием для использования подобных труб в теплых полах.

Параметры сшитого и термостойкого полиэтилена

Сделанные из пластика PE-X трубопроводы производятся двух разновидностей – 3 и 5-слойные. Разница заключается в местонахождении антидиффузионного барьера – в первом случае непроницаемый полимер EVOH служит внешней оболочкой трубы, во втором – заложен внутрь стенки и приклеен с обеих сторон к полиэтилену. Внешний окрас – коричневый, серебристый, красный.

У пользователей нередко возникает вопрос, какие полиэтиленовые трубы лучше взять на подогрев пола — PE-X или PE-RT, чем они отличаются. Отвечаем:

• молекулярная решетка пластика PE-X сшивается 3 способами, отсюда три типа полиэтилена – A, B и C;
• с точки зрения монтажа и эксплуатации отопления, трубы из PE-X / A не отличаются от PE-X типов B и C;
• материал повышенной термостойкости PE-RT делается из обычного полиэтилена по более дешевой технологии – сложная молекула полимера модифицируется с помощью ответвлений;
• PE-RT проигрывает PE-X по долговечности, прочности и термической устойчивости;
• «ПЕКС» существенно дороже PE-RT, примерно на 20—40%;
• трубные стенки «ПЕРТ» лишены антидиффузионного барьера, поэтому теплоноситель напитывается кислородом со скоростью не менее 0.1 г/м³•сут. (на открытом воздухе);
• материал PE-RT термопластичен, трубопровод можно многократно расплавлять и сваривать без потери свойств.

Справка. Стоимость трубы Valtec 16 х 2 мм из сшитого полиэтилена составляет 51 руб. за метр (около 0.8 у. е.). Изделие аналогичного диаметра из термостабильного пластика PE-RT стоит 33 руб./1 м. п. (0.5 у. е.).

Перейдем к нашему списку требований:

1. Труба для теплого водяного пола «ПЕКС» и «ПЕРТ» имеет одинаковую теплопроводность — 0.38 Вт/(м•°С). Рассчитаем термическое сопротивление стенок толщиной 2 мм: R = 0.002 / 0.38 ≈ 0.005 м²•°С/Вт — почти в 3 раза ниже, чем у ППР. То есть, полиэтиленовые контуры гораздо лучше передают тепло стяжке.
2. Эквивалентная шероховатость поверхности – 0.007 мм – отличный показатель гладкости труб.
3. Нагревшись на 50 °С, 100-метровый свободный участок трубопровода «ПЕКС» удлинится на целых 100 см. Но благодаря эластичности и некоторым приемам монтажа расширение внутри бетонной плиты спокойно компенсируется материалом.
4. Максимальная рабочая температура материала PE-X составляет 90 °С, PE-RT — 80 градусов, кратковременно допустимая – 95 и 90 °С соответственно. Эксплуатационное давление теплоносителя – 6…10 Бар в зависимости от степени нагрева. Параметры удовлетворяют требованиям к водяным контурам отопления.

Слабое место полиэтиленовых систем – кислородопроницаемость. Оснащенный барьером «ПЕКС» пропускает менее 0.1 г/м³ в сутки, «ПЕРТ» — гораздо больше. Но поскольку трубы замоноличиваются цементно-песчаным раствором, доступ воздуха существенно ограничивается, проникновение кислорода сводится к минимуму.

Полиэтилены имеют двоякое свойство – молекулярную память, заставляющую трубопровод выгибаться к первоначальной форме бухты. Особенность усложняет крепление греющих петель к теплоизоляции пола – если трубу не провернуть вокруг собственной оси, концы станут задираться кверху. Как бороться с описанным явлением, смотрите на видео нашего эксперта.

Положительный эффект молекулярной памяти – способность к восстановлению после излома. Место повреждения достаточно распрямить и подогреть строительным феном – пластик примет прежнюю форму, не потеряв эластичности и прочности.

Анализируем свойства металлопластика

По сути, эта пятислойная труба является аналогом материала «ПЕКС», где в качестве антикислородного полимера EVOH выступает жесткий каркас из алюминия толщиной 0.25…0.4 мм (в зависимости от диаметра изделия). Внутри проходит самонесущая трубка из сшитого полиэтилена, снаружи — оболочка из такого же пластика. Слои конструкции скреплены специальным клеем.

Справка. Маркировка металлополимерных труб соответствует строению — PEX-AL-PEX. Интересный момент: бренд Rehau предлагает универсальную линейку трубопроводов RAUTITAN Stabi с наружной оболочкой из обычного (не сшитого) полиэтилена.

Проанализируем металлопластик по заданным изначально критериям:

1. Теплопроводность пятислойной конструкции – 0.45 Вт/(м•°С), толщина стенок труб диаметром 16 и 20 мм – 2 мм. Значит, сопротивление передаче теплоты R равно 0.002 / 0.45 = 0.004 м²•°С/Вт.
2. Удлинение от нагрева 100-метрового отрезка на 50 °С – всего 13 см.
3. Рабочая температура при напоре 10 Бар – до 95 градусов, кратковременная аварийная – 130 °С. Кислородопроницаемость стенок близка к нулевой.
4. Цена трубы Valtec Ø16 х 2 – 60 руб. (0.9 у. е.), Ø20 х 2 – 97 руб. (1.45 у. е.) за метр погонный.

Обратите внимание: показатели теплопроводности, рабочей температуры и относительного удлинения металлопластиковых конструкций – лучшие среди всех полимерных труб. Гладкость материала не упомянута, поскольку значение шероховатости идентично полиэтилену — 0.007 мм.

Важное отличие металлопластика – отсутствие молекулярной памяти. При изгибе жесткий алюминиевый каркас принимает требуемую форму, преодолевая силу упругости полиэтиленовых слоев. Указанное свойство – большое подспорье при монтаже, главное, выдержать минимальный радиус изгиба 6 и 8 см для труб Ø16 и 20 мм соответственно.

Металлические трубы для подогрева полов

В современных сетях теплоснабжения загородных домов используются стальные, нержавеющие и медные трубы. Для монтажа напольных водяных систем применяется 2 разновидности металлических трубопроводов:

• медь отожженная с наружным диаметром 15, 18 и 22 мм с толщиной стенки 1 мм (продается в бухтах по 25 м);
• гофра нержавеющая отожженная ½ и ¾ дюйма (Ø15…20 мм), метраж бухты – от 10 до 50 м.

Историческая справка. Во времена СССР теплые полы устраивались в детских садах согласно требованиям строительных норм. Нагревательные контуры сваривались из водогазопроводных оцинкованных труб, сделанных из черной стали.

Оценим параметры труб из металла согласно критериям:

1. Коэффициент теплопроводности меди и стали настолько велик (389 и 45 Вт/м•°С соответственно), что делать расчеты бессмысленно – по данной характеристике металл заткнет за пояс любой пластик.
2. Эквивалентная шероховатость новых изделий – 0.01 мм. В процессе эксплуатации гладкость стенок ухудшается, гидравлическое сопротивление постепенно увеличивается.
3. Линейное расширение металлов незначительно по сравнению с полимерами – 55…85 мм на 100 метров тепловой магистрали при дельте температур 50 °С. Материалы достаточно эластичны, чтобы удлиняться внутри бетона и не ломать стяжку.
4. Медь Ø18 х 1.0 мм спокойно держит рабочее давление до 67 Бар при максимальной температуре 200 °С. Параметры гофрированной нержавейки – 15 Бар и 150 градусов соответственно. Заявленные показатели покрывают требования для ТП с большим запасом.
5. Сталь и медь абсолютно не пропускает кислород, но подвержены медленному воздействию коррозии. Слабые места – участки, пересекающие линии домашней электропроводки.

Проблема гибкой нержавеющей трубы – волнистая гофрированная структура, создающая значительное гидравлическое сопротивление потоку жидкости. На длине 1 см располагается не менее 20 пиков высотой больше миллиметра. Момент второй: во впадинах начнет собираться мелкий песочек, путешествующий по системе вместе с теплоносителем.

Информация по цене материалов. Медный трубопровод Ø18 х 1.0 стоит примерно 500 руб. за метр (7.5 у. е.), нержавейка Ø20 мм (внутренний – 15 мм) обойдется 155 руб./1 м (2.3 у. е.).

Невзирая на превосходные эксплуатационные показатели, медь довольно редко используется для монтажа ТП. Причины:

• материал в несколько раз дороже полимеров;
• сложность укладки трубы – для аккуратного перегиба и формирования петель теплого пола требуется опыт;
• трубопровод боится изломов, которые можно исправить только с помощью профессиональной пайки.

Касательно гофры: кроме проблем с гидравликой, существует вопрос недоверия. Дело в том, что материал появился на рынке относительно недавно и не успел отработать в напольных системах 10—20 лет. То есть, реальная долговечность нержавейки неизвестна.

Выбираем лучший вариант для ТП

Если внимательно изучить анализ каждого типа трубопроводов, можно сделать предварительный вывод: медь выигрывает по всем эксплуатационным показателям, но существенно проигрывает полимерам в цене. Гофра из нержавейки тоже не станет альтернативой полиэтиленам – она вдвое дороже и хуже по гидравлике.

Какую трубу использовать для теплого пола в первую очередь:

1. Номер 1 нашего рейтинга – проверенный многолетней практикой металлопластик PEX-AL-PEX. Материал относительно недорог, удобен при монтаже своими руками, долговечен, хорошо передает тепло и мало удлиняется от нагрева.
2. Сшитый полиэтилен PE-X – трубы для профессионалов, умеющих качественно делать контуры ТП. «ПЕКС» легко восстанавливается после излома, но хуже проводит тепло и сильно расширяется от повышения температуры.
3. Термостойкий полиэтилен PE-RT – бюджетный вариант для профессионального монтажа. Основные недостатки – кислородная проницаемость и существенное уменьшение срока службы в случае перегрева.
4. Четвертое место медной трубы обусловлено высокой ценой, недоступной большинству рядовых домовладельцев. Если не учитывать данный фактор, медь станет идеальным вариантом для напольного отопления.
5. Нержавеющая гофра хороша для коротких участков, например, соединительных подводок и шлангов. Закладывать волнистые трубы под стяжку – не слишком удачное решение.
6. Полипропилен не используем вовсе.

Замечание. При сравнении различных трубопроводных систем стоимость фитингов не учитывалась, поскольку внутрипольные контуры монтируются без соединений.

Рекомендация по правильной укладке и бетонированию трубопроводов PE-X и PE-RT. Чтобы снизить удлинение греющих нитей, не превышайте количество трубы в одном контуре – 100 м, в идеале – 80 м. Перед заливкой раствора наполните систему водой и накачайте испытательное давление (в 1.5 раза выше рабочего). Подробно технология монтажа ТП описана в отдельной статье.

Добавим несколько аргументов в пользу выбора полиэтилена или металлопластика для нагрева полов. Во-первых, полимеры давно и успешно используются в европейских странах. Во-вторых, химический состав основного вещества непрерывно совершенствуется, а свойства улучшаются. В-третьих, полимерные трубы весьма долговечны, нормативный ресурс эксплуатации – 50 лет.

О диаметре греющих трубопроводов

Обычно при самостоятельном обустройстве водяных теплых полов у домовладельцев возникает вопрос, какой диаметр труб выбрать — 16 или 20 мм. Постараемся ответить на доступном языке:

• в подавляющем большинстве случаев греющие нити прокладываются трубами Ø16 мм (внутренний проход – Ду10);
• диаметр 20 мм (Ду15) нужно использовать на длинных контурах, чья протяженность составляет 100…120 метров;
• применение магистралей большего размера оправдано в помещениях значительной площади с высокими потолками, обогреваемых только системой ТП без помощи радиаторов.

Лучший способ правильно подобрать диаметр, а заодно узнать расход труб на теплые полы – произвести расчет. Приглашаем вас ознакомиться с методикой вычислений, опубликованной в виде подробного руководства.