Устройство теплого пола

Теплый пол появился не так давно, но уже перестал быть экзотикой. Можно сказать, что всякий человек, который хоть сколько-нибудь занят мыслями о ремонте и повышении комфортности своего проживания, в общих чертах представляет себе, о чем речь. Ну а тем, кто не представляет, мы поможем ликвидировать этот досадный пробел. Рост популярности систем напольного отопления неслучаен, поскольку они создают близкий к идеальному профиль распределения температуры внутри помещения. Не зря говорится: «держи ноги в тепле, а голову – в холоде». Кроме того, комфортная температура при напольном отоплении на 1–2 °с ниже, чем при радиаторном, что уменьшает тепловые потери примерно на 5–10 %. Кстати, «теплый пол» не является современным изобретением: еще древние римляне использовали для отопления проложенные в полу помещения трубы, по которым проходил нагретый воздух.

Решение проблемы обогрева помещений при помощи радиаторов – традиционный подход, обладающий рядом преимуществ. К основным достоинствам радиаторов можно отнести относительную экономичность и проверенную десятилетиями надежность систем водяного отопления.

Однако стоит нам посетить жилье, в котором произведена укладка теплого пола, как сразу исчезает желание ратовать за традиционные решения. Главная проблема радиаторного отопления в неравномерности распределения тепла.

Теплый воздух поднимается вверх, а внизу, на уровне ног, всегда прохладно. И если для владельцев индивидуальных отопительных систем эта проблема еще разрешима, то абоненты централизованной системы отопления становятся заложниками ситуации и зачастую страдают либо от холода, либо от чрезмерного нагрева помещений.

Монтаж теплых полов решает эту проблему. Нагрев комнат происходит таким образом, что на уровне ног температура незначительно выше, чем на уровне головы. Такое распределение тепла наиболее адекватно субъективному восприятию комфорта человеческим организмом.

Одним из следствий миграции теплого воздуха при радиаторном отоплении становятся чрезмерные потери тепла в помещениях с высокими потолками. Устройство теплого пола экономит тепловую энергию, нагревая, первым делом, пространство жизнедеятельности человека.

К дополнительным преимуществам системы теплого пола следует отнести ее месторасположение. Теплый пол не занимает полезное пространство, не ограничивая тем самым (в отличие от радиаторных систем) полет мысли дизайнера по интерьеру.

Кроме того, при установке теплого пола заметно уменьшается количество пыли в воздухе, так как не происходит конвекция воздушных потоков. А здоровье и гигиена являются важными условиями нашего благополучия. Поэтому, с точки зрения экспертов по гигиене, теплые полы играют в нашей жизни первостепенную роль.

Пылевые клещи, вызывающие аллергию, не выживают на теплом и сухом полу; более того, подогрев поверхности пола снижает влажность и конденсацию влаги на стенах и обоях. Таким образом, предупреждается образование плесневого грибка.

Благодаря высокому излучению в системах теплого пола и низким скоростям движения воздуха во время подачи тепла предотвращается вихревое перемещение пыли, что очень важно для аллергиков.

Системы «теплый пол» известны почти столько же, сколько существует отопление вообще. Одно из первых упоминаний касается теплых полов в древнеримских термах (банях), где нагретый воздух проходил по специальным каналам в каменном полу.

Имелись теплые полы аналогичной конструкции и в турецких банях, причем там они являлись обязательным атрибутом. Таким образом, человечество уже более двух тысяч лет (а по другим данным, пяти) ценит тот замечательный комфорт, который несут системы типа «теплый пол».

Однако до начала ХХ века теплоносителем являлся исключительно нагретый воздух, который под действием естественной тяги проходил по каналам в полу, постепенно отдавая свое тепло гранитным плитам. В начале ХХ века с появлением насосов появились теплые полы с использованием нагретой воды. И, наконец, с середины столетия с появлением относительно дешевой и доступной электроэнергии начали распространяться системы с использованием нагревательных кабелей.

Особо широко они стали распространяться в последние 10-15 лет. Поскольку капитальные затраты на устройство теплых полов весьма низки и они не занимают много места, эти системы распространяются все шире и шире. Еще 15 лет назад системы «теплый пол» как бытовой товар были совершенно неизвестны. Сегодня квартира не может считаться не только элитной, а даже средней, если в ней нет теплого пола в ванной или кухне, а то и во всех помещениях.

В основе действия теплых полов заложено несколько физических и физиологических явлений. Для горизонтального пола коэффициент теплоотдачи составляет 11-13 Вт/кв.м °C, в то время как для потолка он равен 8-9, а для стен 10-11 Вт/кв.м °C.

Кроме этого, площадь пола в помещении составляет от единиц до десятков квадратных метров, в то время как площадь теплоотдающей поверхности других отопительных приборов (радиаторов, конвекторов и т.д.) в лучшем случае составляет величину, близкую к квадратному метру.

Благодаря этому теплые полы работают при весьма малом температурном перепаде, составляющем от нескольких градусов в помещении с установившимся тепловым режимом до десяти–пятнадцати градусов в режиме форсированного нагрева.

В качестве элемента конструкции нагревательного прибора под названием «теплый пол» используется часть конструкции пола, что весьма эффективно с точки зрения экономии материалов, а самое главное — места в интерьере. Теплые полы в этом смысле напоминают знаменитого Чеширского кота — его самого нет, есть только его улыбка.

Следующий физический принцип работы теплых полов заключается в том, что наиболее теплый воздух оказывается внизу, а наиболее холодный — вверху. Практически никакой из распространенных сегодня тепловых приборов не создает уровня комфорта, сравнимого с системами теплых полов.
Выбором того или иного нагревательного кабеля можно достичь весьма высоких температур пола (до 40-50°C и даже 90-100°C), однако СНиП запрещает нагревать поверхность пола выше 26°C.

К одному из достоинств, тесно связанных с физическим устройством теплых полов, является простота и дешевизна терморегулирования, или, проще говоря, поддержание одной и той же температуры в помещении.

Гибкость регулирования позволяет легко приспособить режим работы полов к режиму жизни хозяев, а не наоборот. Достаточно сказать, что сегодня полы слушаются не только поворота ручки прибора, но и приказов, отданных по телефону и Интернету.

Основой конструкции теплых полов, безусловно, является нагревательный кабель. Внешне он напоминает радиочастотные кабели для передачи телевизионных сигналов, однако его назначение — преобразовывать протекающий по нему электрический ток в тепло.

Обычно небольшая часть электроэнергии преобразовывается в тепло в любом кабеле или проводе, но она составляет весьма малую величину — 1-3%, причем принимается целый комплекс мер по ее снижению. Для нагревательных кабелей все наоборот — все 100% мощности должны быть преобразованы в тепло, причем выделение этой мощности на единице длины кабеля (удельное тепловыделение) — важнейший технический параметр нагревательных кабелей.

У нагревательных кабелей для систем теплого пола различных производителей характерны удельные тепловыделения от 17 до 21 Вт/м, причем увеличение этого параметра нежелательно и вовсе не свидетельствует о каких-либо специальных достоинствах.

Во-первых, при укладке кабеля в пол возможно образование воздушной полости вблизи поверхности, при этом возникает перегрев материала кабеля и увеличивается риск выхода его из строя.

Во-вторых, при увеличении удельной мощности кабеля его длина, приходящаяся на определенную площадь, сокращается. При этом возможно такое увеличение расстояния между отдельными нитками, что станет заметной неравномерность нагрева.

У всех производителей величина допустимого расстояния между соседними нитками может колебаться от 5-6 до 10-12 см. Уменьшение линейной мощности ниже указанных величин приводит к перерасходу кабеля и появлению риска недопустимого сближения соседних ниток.

Во время работы теплого пола кабель нагревается до 60-70°C, а материалы изоляции и оболочки выдерживают температуры выше 100°C. Это один из секретов высокой надежности теплых полов.
Для быстрого и надежного производства работ используются так называемые нагревательные секции (НС) — отрезки кабеля фиксированной длины, соединенные специальными муфтами с так называемыми «холодными концами» — отрезками соединительных проводов, предназначенными для соединения нагревательного («горячего») кабеля с электрической сетью.

Длина «холодных концов» также фиксирована и составляет у всех производителей от 0,75 до 2 м. Обычно этого вполне достаточно для выведения проводов в распаечную коробку на стене. Следует отметить, что именно нагревательная секция — основа «теплых полов», а муфта (или муфты), соединяющие холодные провода с постоянно нагревающимся и остывающим нагревательным кабелем — самый критичный элемент конструкции теплого пола.

От ее надежности зависит срок службы всей системы, поэтому производители обычно испытывают НС несколько раз и в весьма жестких условиях. Ведь в отличие от обычных кабелей полная замена НК в системе теплый пол, как правило, невозможна без полного разрушения приповерхностной части конструкции пола.

Нагревательные кабели, выпущенные ведущими производителями из современных материалов, имеют сроки службы 25-50 лет. Сроки службы нагревательных секций приближаются к этим цифрам и составляют не менее 15-20 лет. Эти цифры поражают воображение потребителя, поскольку они несравнимо больше сроков гарантии, привычных для техники, — 12-24 месяца.

На самом деле величина этих цифр отражает лишь то, что современная технология производства оборудования для теплых полов позволяет произвести не просто надежный, а сверхнадежный продукт.

В состав системы «теплый пол» входят: нагревательная секция; аппаратура управления (термостат с датчиком температуры); аксессуары для облегчения и ускорения монтажа (монтажная лента, гофрированная пластиковая трубка и т.д.); теплоизоляция.

При выборе системы необходимо дать ответ на несколько вопросов: основная ли это система отопления или комфортный подогрев; каков характер и особенности помещения, где планируется установить теплый пол; имеется ли в достаточном количестве электрическая мощность; насколько «умный» термостат необходим; какой вид теплоизоляции можно уложить в помещении исходя из толщины существующего пола, его покрытия и порогов дверей; какой вид нагревательного кабеля доступен по цене.

Во всех этих случаях необходимо увеличивать мощность системы, а также проводить теплотехнический расчет. Особо следует остановиться на помещениях с деревянными полами или паркетом.
В связи с низкой теплопроводностью дерева при стандартной удельной мощности теплого пола температура на поверхности такого пола будет заметно ниже желаемой. В то же время под деревянным покрытием в пространстве между лагами вследствие плохой теплоотдачи температура на поверхности кабеля будет повышаться.

Таким образом, мощность кабеля будет прежде всего расходоваться на нагрев дерева, что крайне нежелательно с точки зрения поддержания его влажности. Во избежание недоразумений, а также с учетом повышенной пожароопасности, мы не рекомендуем применять теплые полы в их классическом исполнении в помещениях с деревянными полами.

При устройстве теплых полов во время ремонта зачастую нет возможности увеличить толщину пола даже на 3 см (минимальная толщина стяжки для укладки кабеля). В этом случае на помощь приходит сверхтонкий теплый пол.

Это электрическая кабельная система обогрева на основе нагревательного мата, укладываемого в раствор для крепления плитки и не требующего устройства цементно-песчаной стяжки. Сверхтонкие теплые полы предназначены для достижения теплового комфорта и служат дополнительной (комфортной) системой обогрева при наличии основной системы отопления.

При выборе материала для пола необходимо учитывать следующее: