Отопление теплыми полами

Что такое теплый пол?

Теплый пол — система отопления, обеспечивающая подогрев полов в помещении. Это современный и удобный способ отопления жилого помещения или дома в любое время года. Наиболее распространены электрические и водяные теплые полы.

Электрические теплые полы не требуют большой подготовки и имеют маленькую толщину бетонного пирога, подготовки под плитку. Система электрического подогрева пола состоит из нагревательных матов и регуляторов. Нагревательные маты укладываются под полом. Их можно разместить между слоями бетона, залить самовыравнивающимся бетоном или уложить в клей под плитку. Конструкция обеспечивает прочность, долговечность и безопасность теплых полов.

Водяные системы подогрева пола состоят из устройства, которое греет воду и распространяет ее по системе, а также монтируемых в бетон трубок, по которым течет вода. Водяные теплые полы привлекательнее в цокольных этажах, т.к. они дадут в помещениях дополнительное тепло с площади пола и создадут более комфортные условия для смешивания воздуха.

Отопление теплым полом обеспечивает практически безградиентное распределение температуры по высоте человека, при этом к ногам поступает тепла чуть больше, чем к голове.

Основным параметром при проектировании систем с теплым полом является температура его поверхности: известно, что при превышении определенных значений вероятно возникновение проблем физиологического характера, касающихся кровообращения нижних конечностей. По этой причине международными стандартами установлена максимальная температура теплого пола 29 °C при температуре внутреннего воздуха 20 °C. Для участков пола, где нахождение людей маловероятно, допускается максимальная температура поверхности пола 35 °C, в туалетных и ванных комнатах эта температура не может превышать 33 °C при температуре внутреннего воздуха 24 °C.

Системы отопления теплым полом стремительно развиваются в последние годы и смогли завоевать всеобщее признание как идеальные системы отопления. Комфортно отапливаемое рабочее или жилое помещение является основным условием для хорошего самочувствия. В помещении, отапливаемом традиционными системами, температура воздуха у потолка выше чем на уровне пола. Данное распределение температуры не соответствуют физиологическим требованиям человека и создает неблагоприятное состояние комфорта.

Рисунок 1. Теплоотдача теплого пола.

В целях предотвращения проблем с кровообращением нижних конечностей человека температура поверхности теплого пола не может превышать 29 °C.

Теплоотдача пола с постоянной равномерной температурой рассчитывается по следующей формуле: q = 8,92 х (t_{п — tв) ^1,1,где q — тепловой поток поверхности пола, Вт/м²; tп — средняя температура поверхности пола,°C; tв — средняя температура воздуха,°C.}

Если t_п = 29 °C и t_в = 20 °C, тепловой поток составит: q = 8,92 х (29 — 20) ^1,1 = 100 Вт/м².

Рисунок 2. Вертикальное распределение температуры от теплого пола близко к идеальному Одной из причин, по которым в 1950;е и 1960;е годы отопление теплым полом было признано недостаточно надежным, были проблемы с регулированием, обусловленные, главным образом, высокой тепловой инерцией системы, что плохо подходило для обеспечения регулирования температуры воздуха.

Сегодня в результате улучшения теплозащиты зданий, оптимизации геометрической раскладки труб и практически повсеместного наличия теплоизоляции под цементной стяжкой, обогревающие полы могут давать очень неплохие результаты по обеспечению регулирования температуры воздуха, вполне сопоставимые с параметрами других систем отопления.

Для организации эффективного регулирования обогревающих полов необходим грамотный расчет циркуляционных колец, при котором в каждую излучающую панель (циркуляционное кольцо) должен поступать расчетный расход теплоносителя. Как правило, регулирование температуры теплого пола состоит в регулировании температуры воды на подаче в контур в зависимости от температуры наружного воздуха. Такое регулирование далеко не всегда может обеспечить комфортные условия в отдельных помещениях, поскольку центральное регулирование по датчику температуры наружного воздуха не позволяет учесть внутренние тепловыделения в отдельных помещениях. Более эффективно сочетание центрального регулирования с местными термоэлектрическими клапанами, устанавливаемыми на каждую панель и получающими сигнал от комнатного термостата. В этом случае центральное регулирование обеспечивает подачу теплоносителя с оптимальной, в соответствии с погодными условиями, температурой, а комнатные термостаты обеспечивают комфортные условия в каждом помещении с учетом внутренних тепловыделений.

Схема регулирования температуры воды на подаче в контур излучающей панели.

Рисунок 3. Рекомендуется для систем малой и средней площади.

Тёплые полы: обогрев локальных зон или основная система отопления?

Чаще всего электрические нагревательные маты для пола применяются в определенных зонах. Очень удобны они в ванной комнате и в кухне. Однако стоит подчеркнуть, что электрические теплые полы можно использовать и для отопления всего жилого помещения. Более того, в отличие от обычных обогревателей, теплый пол не создает конвекции. Он прогревает воздух всей поверхностью пола и позволяют поддерживать постоянную температуру в жилом помещении на разной высоте: на уровне ног воздух теплее, чем на уровне головы. Это идеальное распределение температуры воздуха в комнате с точки зрения комфорта и самочувствия.

Полы с водяным подогревом являются лучшим решением, если вы хотите обогреть все жилое помещение. Система состоит из труб из сшитого полиэтилена PEX, подсоединенных к коллектору, в который поступает вода из системы центрального отопления. Обычно решение о применении данного типа отопления принимается на стадии проектирования дома. Необходимо при этом учитывать, как будет функционировать вся система отопления, а не как в случае с электрическим подогревом, только локальную установку подогрева.

Водяные теплые полы нормально функционируют, когда температура воды в системе не превышает 50 градусов.

Существуют также смешанные системы отопления: водяные теплые полы и радиаторы в определенных местах.

Обоснованы ли тёплые полы с точки зрения экономии?

С точки зрения экономии электрические теплые полы могут быть выгодны при определенных условиях. Прежде всего, необходимо подобрать нагревательный мат, соответствующий нагреваемой поверхности. Мат большой мощности впустую расходует больше электроэнергии.

Существенным моментом является также качество терморегулятора мощности, а также его правильная установка. Средняя комфортная температура в обогреваемом теплым полом помещении составляет 20 °C, что на 2 градуса ниже, чем при отоплении традиционным способом.

Эта разница обусловлена тем, что традиционные средства отопления распределяет тепло неравномерно — воздух вблизи пола холоднее, а под потолком — теплее.

С большой долей вероятности можно утверждать, что на сегодняшний день стоимость отопления жилого помещения площадью 100 кв. м в хорошо изолированном доме с герметичными окнами в период отопительного сезона вполне сравнима с той суммой, которую необходимо будет заплатить за центральное отопление: котел + обогреватели. Обязательным условием при этом является правильная установка термостатов.

Водяные теплые полы являются более дешевым вариантом по сравнению с электрическим отоплением и все чаще применяются в домах в качестве основной системы отопления.

Плюсы и минусы тёплых полов Теплый пол выигрывает у других видов обогрева и в вопросах здоровья и гигиены. В случае отопления полом теплообмен идет преимущественно путем пассивного излучения тепла, что практически исключает циркуляцию и аккумуляцию пыли, характерную для систем с мощными конвекционными потоками (в частности, отопление радиаторами и конвекторами). Кроме того, подогрев поверхности пола уничтожает питательную среду для бактерий и пылевых клещей. Особое значение это имеет в помещениях с высокими требованиями к чистоте (медицина, пищевая промышленность, особо чистые производства и т. д.).

Еще одним аргументом в пользу теплого пола является его безопасность. Ваш ребенок никогда не получит неприятностей (ушибов, царапин, ожогов), что может случиться при касании о радиатор, или конвектор.

Низкая температура теплоносителя — принципиальное отличие системы водяных теплых полов от традиционных радиаторных систем. Напольное отопление позволяет получить тепловой поток 40 — 150 Вт с одного квадратного метра площади, при температуре теплоносителя всего 30−50°C. СНиП 2.04.05−91* ограничивает максимальную среднюю температуру теплоносителя 55 °C. Тот же норматив определяет максимальные допустимые значения для температуры поверхности пола.

Плюсы:

• 1. Равномерное распределение температуры по высоте помещения;
• 2. Отсутствие конвекционных потоков;
• 3. Недорогая установка, простой монтаж и консервация;
• 4. Не занимает полезную площадь в помещении;
• 5. Комфорт и безопасность при использовании;
• 6. Энергия, безопасная для окружающей среды;
• 7. Отопление, не создающее проблем аллергикам и астматикам.

Минусы:

• 1. Электроэнергия является более дорогой, чем иные виды топлива. Тем не менее, отопление при помощи нагревательных матов не должно быть более дорогим по сравнению с традиционной отопительной системой;
• 2. Обязательным является умелое пользование терморегуляторами;
• 3. При возможной аварии (очень редко) трудный доступ — необходимо сбивать плитку;
• 4. Не рекомендуется для высоких производственных помещений большой площади (можно применять, но экономически не выгодно)

Критерии выбора нагревательных матов.

Тип помещения, в котором планируется их применение.

В качестве дополнительного источника тепла лучше всего использовать теплый пол на кухне или в ванной комнате. В ванной комнате можно по-разному спланировать укладку нагревательных матов:

3 квадратных мата.

1 большой мат.

2 больших и 1 малый мат Вид кабеля — качество Греющий кабель должен отвечать нормам безопасности PN-IEC. В этих нормах изложены спецификации на рекомендуемые виды и минимальную толщину кабелей.

Греющий кабель спроектирован таким образом, чтобы не было необходимости в его консервации. Имеет смысл приобрести маты известных фирм, тогда не возникнет необходимости сбивать пол в случае возникновения неисправностей.

ВНИМАНИЕ! Не рекомендуется приобретать маты более высокой мощности, чем требуется для обогрева данного помещения.

Полноценная отопительная система или дополнительный обогрев?

Электрический теплый пол очень удобен как локальный обогреватель. Небольшой энергосберегающий мат в состоянии обеспечить комфорт при входе в жилое помещение, на том участке, где вы снимаете обувь, на кухне и в ванной комнате, в местах, где дети могут безопасно играть, не рискуя простудиться из-за холодных плиток.

Если вы решили использовать теплые полы как дополнительный обогрев помещения, маты могут иметь меньшую мощность, быть меньше по размерам, а соответствующая установка терморегулятора в этом случае не имеет большого значения.

Если вы выбрали теплые полы в качестве полноценной отопительной системы, отказавшись от центрального отопления, необходимо обратить внимание на соответствующий подбор мощности матов, управление регулятором и качество греющего кабеля.

Необходимо подобрать маты так, чтобы при наименьшей мощности они могли нагреть помещение до оптимальной температуры. В связи с этим рекомендуется сделать проект подогрева пола с учетом различных функций помещений.

Какую выбрать мощность?

Мощность системы теплого пола подбирается в зависимости от задачи, которую нужно решить: комфортный подогрев поверхности пола или полноценное отопление помещения.

Мощность можно подобрать примерно так:

• 1. 100 Вт на 1 м2 — этой мощности достаточно, чтобы использовать эту систему отопления для большинства помещений. Правда, достижение комфортной температуры при использовании таких матов займет некоторое время. Такие маты используются как дополнительный обогрев.
• 2. 150 Вт на 1м2 — используется в качестве дополнительного источника тепла в комнате или полноценной системы отопления в коридоре.
• 3. 200 Вт на 1м2 — для ванных комнат, а также других помещений с кафельным напольным покрытием рекомендуется выбрать маты большей мощности, так как в этих зонах требуется более высокая температура, а место для укладки матов ограничено.

Маты большей мощности используются в зданиях с высокими потолками, производственных помещениях, гаражах.

Трубы для теплых полов Труба должна соответствовать, по меньшей мере, следующим техническим требованиям:

Отсутствие кислородной диффузии.

100-процентная герметичность Коэффициент линейного расширения меньше либо равен 0,025 мм/м°С Показатель теплопроводности = 0,43 Вт/м°С Возможность изгибания вручную Иметь достаточную длину для укладки змеевиков нужной длины без единого стыка Срок службы при данных условиях эксплуатации должен быть соизмерим с соком службы внутренних конструкций здания.

Для этих целей как нельзя лучше подходят металлополимерные и полимерные трубы. Металлополимерные и полимерные трубы обладают высокой прочностью, устойчивы к термическому старению, пластичны и гибки. Таким трубам не страшна коррозия, трещины или сужение внутреннего диаметра за счет отложений.

Раскладка труб осуществляется с определенным шагом и в нужной конфигурации (спиралью, зигзагом, `улиткой', и т. д.).

При спиралевидной укладке, трубы с противоположными направлениями потоков чередуются, причем наиболее горячий участок трубы соседствует с наиболее холодным. Возникающее при этом термическое взаимодействие приводит к равномерному распределению температуры и равномерной передаче тепловой мощности. Спиралевидная укладка не может быть применена в зонах, имеющих линейный уклон.

При зигзагообразной укладке горячий теплоноситель поступает в змеевик, как правило, у внешней стены помещения и непрерывно охлаждается при протекании по трубам. Поэтому в месте поступления теплоносителя (начале змеевика) достигается большая температура поверхности и, как следствие, большая теплоотдача. Далее вглубь помещения вследствие охлаждения теплоносителя уменьшается температура поверхности пола. Для достижения достаточной температурной равномерности, требуется повысить скорость теплоносителя в змеевике, следовательно, необходимо применить циркуляционный насос большей производительности, чем при аналогичном нагревателе со спиралевидными змеевиками.

Не существует иных ограничений (кроме наличия уклонов поверхности) на использование различных типов укладки и их комбинаций. Однако в большинстве случаев спиралевидная укладка является более предпочтительной ввиду более равномерного прогрева пола и использования менее мощного насоса.

При больших нагреваемых площадях применяется также комбинированное сочетание схем укладки труб.

Так же необходимо учесть, что недопустимо укладывать контур, если он пересекает стык перекрытий. В этом случае один контур надо разделить на два. А любая труба, пересекающая стык, должна быть уложена в металлическую гильзу длиной 30 см. Трубы крепятся к теплоизоляции якорными скобами через 0.3−0.5 м.