При электрическом обогреве в тепло преобразуется электрическая энергия. Нагревательная жила кабеля «теплого» пола сделана из сплавов высокого сопротивления, и главная ее функция – нагреваться при прохождении через нее электричества. Обычные провода из меди или алюминия для этой цели не пригодны.
Обогрев водяным теплым полом производится обычной водой из системы отопления по трубам, которые проходят в полу.
Электрификация
В основе всей конструкции электрического «теплого пола» является нагревательный кабель, лента или пленка. Внешне они напоминает радиочастотные кабели для передачи телевизионных сигналов, однако его назначение – не передавать электрические сигналы или мощность на расстояние, а преобразовывать протекающий по нему электрический ток в тепло. В этом смысле нагревательный кабель – не кабель, а нагревательный элемент, выполненный по кабельной технологии. У нагревательных кабелей для систем «теплый пол» различных производителей характерны удельные тепловыделения от 10 до 21 Вт/м. У всех производителей величина допустимого расстояния между соседними нитками может колебаться от 5–6 до 10–12 см. Во время работы электрического «теплого» пола кабель нагревается до 60–70°C, а материалы изоляции и оболочки выдерживают температуры выше 100°C.В состав системы входят:
- нагревательная секция;
- аппаратура управления (термостат с датчиком температуры);
- аксессуары для облегчения и ускорения монтажа (монтажная лента, гофрированная пластиковая трубка и т.д.);
- теплоизоляция.
Толщина стяжки не должна быть менее 1 см для теплоизляционного материала и минимум 3-5 см для кабеля. Лишь после этого может быть включена установленная система. Недопустимо ускорять затвердение стяжки, включая «теплый пол». Перед включением (а еще лучше на 3–5 день после заливки) необходимо проверить целостность нагревательной секции тестером. В связи с тем, что внутри осталась некоторая влага, целесообразно при первом включении прогреть стяжку не менее суток. После этого система готова к эксплуатации.
Выбор оптимальной системы определяется многими факторами. И чтобы правильно их оценить, следует ответить 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.
На выбор системы по мощности серьезно влияют особенности помещения, к которым относятся:
- первые и последние этажи зданий;
- помещения с большим остеклением – зимние сады, эркеры, балконы;
- помещения с недостаточно теплоизолирующими свойствами ограждающих конструкций (тонкие стены, балконы и т.д.);
- покрытие пола специальными материалами с большой толщиной или высокой теплоемкостью (толстые плиты мрамора или гранита и т.п.)
Иногда во время реконструкции или ремонта нет возможности увеличить толщину пола даже на 3 см (минимальная толщина стяжки для укладки стандартного кабеля). В этом случае на помощь приходят сверхтонкие системы. Они представляют собой сетку из стекло- или пластиковых нитей, в которую вплетен тонкий нагревательный кабель. Толщина его может колебаться от 3 до 5 мм. Система сверхтонких «теплых полов» предназначена для укладки непосредственно в несколько утолщенный слой клея для плитки. Поставляется на рынок она в виде рулонов-матов, готовых к употреблению. Во время монтажа нагревательные маты можно легко разрезать на отдельные фрагменты (не нарушая целостности нагревательного кабеля), что позволяет разложить его на обогреваемой площади любой формы.
Система электрический «теплый пол» предполагает несколько видов автоматического управления, расширяющих диапазон возможностей системы. Это может быть комнатный терморегулятор с подключаемым внешним датчиком температуры пола и разнесенными органами управления – включения/выключения прибора и регулировки установленной температуры. Или – комнатный термостат с большим графическим дисплеем, подсветкой и кнопками управления. Он имеет дружеский «интуитивный» интерфейс «в одно касание» и может производить индикацию текущей температуры пола, температуры регулирования и состояния обогрева. Некоторые приборы позволяют значительно снизить энергопотребление теплых полов, путем поддержания комфортной температуры только в установленные временные интервалы, когда в этом есть необходимость. Пользователь может указать, когда ему необходим обогрев, и прибор сам настроится на помещение, определит его тепловые характеристики и подключит систему с таким расчетом, чтобы температура помещения достигла комфортности строго в установленное время. Все остальное время обогрев может быть выключен, что позволяет экономить электроэнергию. Программа может задаваться с суточным или недельным циклом.
Водяное отопление
Главным нагревательным элементом систем водяного отопления «теплый» пол является труба. Ранее основным материалом, из которого, в основном, изготовлялись трубы отопления «теплый» пол, являлась медь – материал дорогостоящий, неэластичный и капризный. Сегодня в Украину поставляются разнообразные типы пластиковых и металлопластиковых труб. Продукция ведущих производителей эластична, легка, защищена от диффузии кислорода и обладает повышенной устойчивостью к коррозии и зарастанию. Их молекулярная структура такова, что, будучи изломлены, они при нагревании восстанавливают свою первоначальную форму. Разжатые на конце по внутреннему диаметру специальной насадкой и посаженные затем на фитинг, они в течение достаточно короткого времени возвращают себе первоначальный диаметр, зажимая патрубок фитинга и обеспечивая тем самым абсолютную водонепроницаемость соединения. Срок их службы превышает 50 лет. Они стопроцентно гигиеничны – нетоксичны и нейтральны к воде.Естественно, компании, поставляющие эти системы на наш рынок, снабжают их сопутствующими деталями – фитингами, переходниками, соединениями, штуцерами и патрубками. А, кроме того, водяным системам «теплый» пол придается соответствующее оборудование – термостаты, напольные датчики, сервомоторы и таймеры, – которые обеспечивают гарантированную надежность их работы.
Водяные «теплые» полы подразделяются на полы бетонного типа и настильного.
Бетонные системы водяных «теплых» полов. Технология их укладки проста. Трубопроводы водяного пола крепятся к теплоизоляции, а затем заливаются раствором. «Пирог» всей бетонной системы составляет от 80 до 140 мм – в зависимости от теплопотерь пола. Стяжка над трубопроводами должна иметь высоту не менее 30 мм. В противном случае возможен эффект «зебры», т. е. недостаточная толщина стяжки приведет к неравномерному распределению тепла по поверхности пола. Кроме того, появляется опасность пролома стяжки под нагрузкой. Нагрузка бетонной системы должна выдерживать от 300 кг/кв. м.
Бетонные системы водяных «теплых» полов проектируют и устанавливают как основные системы отопления. Исключение составляют объекты, в которых в соответствии с техническим заданием заказчика водяные теплые полы выполняют функцию комфортного или для дополнительного отопления. Бетонная система отопления является менее затратной по стоимости по отношению к настильной системе.
«Пирог» бетонной системы водяных теплых полов состоит из теплоизоляционного слоя, полиэтиленовой пленки, арматурной сетки, обогревательной трубы, собственно бетонной стяжки, чистового покрытия и так называемой демпферной ленты.
Вначале на «черный пол» укладывается плита теплоизоляционного материала, как правило, для этой цели используют или вспененный полистирол, или жесткую минеральную вату. Пенополистирольная плита должна иметь плотность не менее 35 кг/куб. м и толщину от 30 до 90 мм, в зависимости от теплопотерь пола. С целью устранения тепловых мостов между плитами нельзя допускать никаких щелей.
Монтаж труб на металлической арматурной сетке является легким и экономичным методом крепления труб напольного отопления. Максимальное растояние между креплениями 750 мм. Металлическая сетка должна быть прикреплена к перекрытию, а не к слою изоляции под сеткой.
Размеры ячеек арматурной сетки, укладываемой на полиэтиленовую пленку, при стандартной толщине проволоки 4-5 мм должны составлять 100х100 или 150х150 мм. Арматурная сетка служит хорошим армированием бетонной стяжки, а также способствует равномерному распределению тепла по всей поверхности и меньшему температурному расширению бетонной стяжки. Возможна укладка с двойным армированием – под трубами и поверх их. Непрофессионалы при монтаже допускают типичную ошибку, укладывая один слой сетки непосредственно поверх отопительной системы водяных труб.
Демпферная лента укладывается по периметру помещения до заливки бетоном и выполняет две функции: термического компенсатора от боковых стен, между плитами и тепловой изоляции, ограничивающей затраты тепла через боковую стену. Толщина демпферной ленты составляет минимум 5 мм. В качестве демпферной ленты используется вспененный полиэтилен. Высота демпферной ленты должна проходить по всей толщине стяжки до поверхности плитки, после чего она только потом срезается.
Тепловая труба укладывается на арматурную сетку с шагом 100-300 мм и выбранным типом укладки – «ракушка» или «змейка» – в зависимости от конструктивного решения. Труба крепится к арматурной сетке с помощью пластиковых хомутов. В местах компенсационных швов на тепловую трубу надевается защитная гофро-труба. Каждая петля тепловой трубы начинается и заканчивается в распределительном коллекторе, т. е. без стыков.
Заливка бетона осуществляется после монтажа контуров и проведения гидравлических испытаний. Марка бетона – не ниже М-300 (В22,5). Поверх бетонной стяжки укладывается чистовое покрытие.
Настильный тип водяных «теплых» полов, имеющий основанием деревянные лаги и положенный на них «черный пол», является альтернативной системой бетонному. Основным отличием настильных систем от бетонных является отсутствие мокрого процесса, что сокращает время монтажа и обеспечивает немедленную готовность системы к эксплуатации после монтажа.
Данную систему целесообразно применять в следующих случаях:
- при необходимости снижения нагрузки на конструкции перекрытий. Например, в деревянных домах, где в качестве перекрытий используются деревянные балки. При этом нагрузка на деревянные конструкции перекрытия дома составит около 30 кг/кв.м. Это почти в 10 раз меньше, чем нагрузка бетонной системы отопления;
- при необходимости уменьшения высоты «пирога» теплого пола. Минимальная высота для деревянного типа – 32 мм.
В настильных системах полистирольного типа для равномерного распределения тепла от труб по всей площади пола применяются алюминиевые пластины с шагом укладки 150 или 300 мм. Пластины имеют специальный профиль для плотного прилегания к трубе. Алюминиевые пластины укладываются в пазы полистирольных плит. Кроме того, полистирольный вид настильной системы предполагает применение двух слоев плит ГВП, склеенных между собой. Это придает прочность конструкции пола, который укладывается на полистирольную основу.
Деревянный тип настильной системы предполагает применение одного слоя из плит ГВП, прикрепленных саморезами к пластинам ДСП или доскам древесины, которые, в свою очередь, укладываются на «черный пол». В деревянном типе водяных полов паркет толщиной не менее 9 мм может укладываться непосредственно на алюминиевые пластины через прокладку из вспененного полиэтилена. При использовании линолеума, керамической плитки или плитки ПВХ сначала на алюминиевые пластины следует положить плиту ГВП.
Настильные типы водяных теплых полов подходят для любых типов зданий с несущими конструкциями, и особенно – для деревянных домов.
Основные достоинства водяного теплого пола:
- визуальное отсутствие отопительных приборов;
- равномерный прогрев пола по всей площади;
- возможность обогрева больших площадей малыми средствами;
- единовременные затраты при установке и существенная экономия в оплате электроэнергии в дальнейшем.
- увеличение высоты пола минимум на 100 мм;
- административные сложности и запреты при установке в квартирах.
Теплоизоляционные материалы
Применение теплоизоляционных материалов при устройстве «теплого» пола – условие обязательное. Эти материалы препятствуют проникновению холода с нижнего этажа, а также способствуют меньшему расходу энергии при обогреве, так как при наличии теплоизолятора нет обогрева нижнего помещения, а, значит, отсутствует непродуктивный расход энергии. Теплоизоляция позволяет сэкономить до 30–40% эксплуатационных расходов.В большинстве случаев используют пенополистирольные или минераловатные плиты толщиной 5–10 см.
Иногда случается так, что при устройстве «теплых» полов в существующих помещениях невозможно уложить толстые слои теплоизоляции. В этом случае применяются фольгированные теплоизоляционные материалы толщиной 3, 4, 5, 8 и 10 мм. Их использование позволяет добиться экономии 12–20% электроэнергии. В качестве теплоизоляции для «теплых полов» используются также листы или плиты из пробки.
В последние годы для этих целей стали все чаще применять в качестве экологически чистой теплоизоляции вспученный перлит. Он представляет собой песок с размером частиц до 5 мм и насыпной плотностью 100-200 кг/куб. м, что позволит не только обеспечить надежную теплоизоляцию, но не вызовет аллергии и может использоваться неограниченное количество времени. Помимо этого, существует еще три варианта использования перлита в качестве теплоизолятора, основанные на использовании перлита в качестве заполнителя бетона.
Выбор
Чтобы сделать правильный выбор между теплым полом электрическим и теплым полом водяным, нужно хорошо понимать их устройство и принципы работы. Кроме того, существенное значение имеет место, где этот пол будет установлен. Скажем, если это городская квартира, где теплый пол будет использоваться на кухне, в ванной или на балконе, выбор должен остаться за теплым полом электрическим. Если это загородный дом с центральным отоплением и нужно обогреть небольшие по площади участки пола, то опять-таки электрический пол будет уместнее. Если же это загородный дом без отопления с большой площадью и нужна система для обогрева всего дома, особенно если обогреваемая площадь достаточно велика, то дешевле установить водяную систему отопления пола. При условии, конечно, невысокой цены на топливо для котла.
В загородном строительстве водяной теплый пол имеет преимущество перед теплым полом электрическим, т. к. существенно экономит потребление электроэнергии на больших площадях. К примеру, для обогрева дома 200 кв. м суммарная мощность теплого электрического пола будет составлять более 20 кВт. Расчет такой: из 200 кв.м общей площади обогреваемая площадь составит 140 кв.м (не менее 70% от общей площади). 140 кв.м умножаем на 150 Вт/м (это расчетный минимум для теплого электрического пола) и получаем 21 кВт.
При прочих равных обстоятельствах в выборе между теплым полом водяным и теплым полом электрическим аргументом в защиту электрического пола служит следующий довод: нет нужды устанавливать водяной насос для принудительной циркуляции воды по трубам в полу. Ведь для того, чтобы получить относительно низкую температуру пола при работе водяного теплого пола, нужен смесительный узел, а он не может функционировать без водяного насоса. Смонтировать же водяной теплый пол с естественной (гравитационной) циркуляцией теплоносителя достаточно проблематично, к тому же площадь теплого пола при такой конструкции будет невелика.
Естественно, что и у электрического «теплого пола» и у «водяного» при установке их в том или другом помещении есть свои плюсы и свои минусы.
К примеру, доводы в пользу электрического теплого пола при установке его в городской квартире:
- система не зависит от центрального отопления и может использоваться в любое время года;
- при эксплуатации водяного пола давление в системе водоснабжения падает, поэтому без водяного насоса не обойтись;
- вода из горячего стояка, проходя через контур теплого пола, возвращается в следующие квартиры уже охлажденной. Фактически у соседей отбирается принадлежащее им тепло;
- несанкционированное подключение к горячему водоснабжению и центральному отоплению недопустимо без ведома соответствующих органов. Исключение составляют некоторые современные новостройки, где уже имеются специально спроектированные стояки для подключения теплого пола водяного.
Однако при всех очевидных плюсах и электрический теплый пол не лишен своих недостатков, а именно:
- повышение расходов за оплату электроэнергии;
- наличие некоторого количества электромагнитных излучений.
В целом же, электрический теплый пол абсолютно экологически безопасен. Электромагнитные излучения одножильного нагревательного кабеля ниже предельно допустимой нормы (ПДН) для человека в 60 раз (согласно СНиП),а электромагнитные излучения двужильного нагревательного кабеля ниже предельно допустимой нормы в 300 раз. Таким образом, электромагнитные излучения теплого электрического пола меньше, чем геомагнитный фон Земли и составляют для одножильного теплого пола 1,3 мкТл (микротесла), а для двужильного теплого пола 0,25 мкТл. Предельно допустимая норма для человека равняется 100 мкТл.