История возникновения теплых полов

По свидетельствам историков и археологов первые системы обогрева, напоминающие современные теплые полы, появились около шести тысячелетий тому назад. Эти примитивные сооружения были обнаружены на территории Швеции и состояли из нескольких обогревающих ям, в которые по подземным каналам подавался нагретый воздух. Более совершенные конструкции использовались в древнем Риме во время правления Гая Юлия Цезаря (с 37 по 41 г. н.э.). В Римских термах и обеспеченных домах полы подогревались горячим воздухом. Для нагрева и циркуляции горячих газов применялась довольно сложная система, называемая «гипокаустум». Это сооружение состояло из печей и системы расположенных в полу и стенах каналов. Печи размещались в подвале дома и топились дровами, причем одна печь обогревала сразу несколько помещений. По принципу действия это напоминало современную систему центрального отопления, дополненную теплым полом.

Аналогичная система обогрева имелась даже на некоторых римских кораблях. Например, теплый пол, вернее, палуба была на поднятой итальянцами 73-х метровой галере. К сожалению, после падения Римской империи римляне вернулись к кострам, а теплый пол пришлось изобретать заново.

Заново эту идею открыли британцы, использующие теплые полы для обогрева своих огромных замков. В принципе, это единственный способ отопления таких громадных помещений с высотой потолка более десяти метров.

Классическим примером системы обогрева типа теплый пол служит расположенный в Западной Пруссии замок Мальброк (XIII век н.э.). Находившиеся в подвале огромные печи имели разветвленную сеть дымоходов, которые проходили под полом, а также в стенах и под потолком. Кроме того, внутри печей находилось много камней, которые служили аккумуляторами тепла. Нагреваясь во время сжигания дров, камни разогревались, а затем долгое время поддерживали в замке комфортную температуру. Конечно, дров на отопление уходило немало, но и площадь замка (вернее, комплекса из трех объединенных замков) была более 50-ти акров.

Из сохранившихся до наших дней сооружений, имеющих теплый пол, стоит отметить знаменитые турецкие бани. В них для нагрева пола и стен используется горячий пар. Судя по небольшому количеству обнаруженных археологами построек, в которых имелся теплый пол, такие конструкции были большой редкостью. Это вполне объяснимо с точки зрения физики. Во-первых, в качестве теплоносителя в этих системах использовался разогретый газ. А газ, как известно, обладает очень низкой теплоемкостью и теплопроводностью. Поэтому более 90% тепла попросту «вылетало в трубу».

Во-вторых, для обеспечения тяги печи приходилось располагать ниже уровня пола. Сам же пол приходилось приподнимать и укреплять на специальных подпорках, чтобы разместить под ним систему трубопроводов.

Как тут не вспомнить классическую русскую печь, занимавшую порой половину дома. Вместо того, чтобы загонять печь в подвал, практичные русские крестьяне сами взбирались на нее. Чем не система теплый пол? Ну а кому не хватало места на печи, спали на полатях — фактически второй, размещенный под потолком, теплый пол. Второе рождение теплый пол получил в начале ХХ века после изобретения водяных насосов. Вместо горячего воздуха в качестве теплоносителя в этих системах стала использоваться нагретая вода. Благодаря высокой теплоемкости, водяной теплый пол отличался большей экономичностью. Кроме того, появилась возможность регулировать процесс циркуляции и температуру теплоносителя. Некоторые здания, построенные более века тому назад, до сих пор сохранили функционирующий теплый пол. Это, например, находящаяся в современном Приморске кирха, возведенная еще в 1904 году.

Но несмотря на эффективность и экономичность водяного отопления, такой теплый пол не получил в начале прошлого века широкого распространения. В основном это было связано с дороговизной используемых в то время медных труб.

Применение более дешевых стальных труб возродило интерес к теплому полу. Но, как показала практика, из-за ограниченного срока службы такой теплый пол приходилось периодически менять, что приводило к большим расходам.

Общедоступным водяной теплый пол стал лишь в 80-е годы ХХ века, когда наладилось массовое производство полимерных труб. Особо большое распространение водяной теплый пол получил в европейских странах с относительно мягким климатом. Причем в таких домах теплый пол являлся основным видом отопления и монтировался уже в процессе возведения здания. В некоторых странах в конце прошлого века системой теплый пол были оборудованы более 90% домов.

Конечно, водяной пол можно обустроить и в обыкновенной квартире. Но, к сожалению, если такая возможность не была предусмотрена на стадии проектирования здания, то это связано с ощутимыми затратами. Это покупка дорогостоящего оборудования, проведение трудоемкой реконструкции бетонной стяжки, проблемы с подключением к коммунальной системе отопления. Кроме того, приходится поднимать уровень пола, что фактически приводит к уменьшению высоты потолков. К тому же много тепла уходит на прогрев довольно массивной цементной стяжки пола. Эти проблемы привели к тому, что водяной теплый пол редко можно встретить в обычных многоквартирных домах — в основном такая роскошь бывает в элитных коттеджах или «ведомственных» больницах и детских садах.

Параллельно, с 1942 года в Копенгагене проводились разработки по использованию в теплых полах электрического кабеля. Примечательно, что эти исследования начались в мастерской, занимающейся ремонтом утюгов. (Помнится, в советское время такими «одноразовыми» утюгами с «залитой» спиралью были завалены все свалки). Уже в 1943 году был создан первый промышленный образец нагревательного кабеля. За несколько лет электрический теплый пол завоевал Данию, распространился во всей Скандинавии и дошел до Европы и Америки. Использование электрического кабеля позволило существенно уменьшить толщину бетонной стяжки и решить проблемы с автоматической терморегуляцией. Пропала необходимость подключать систему коммунального теплоснабжения. Кроме того, значительно упростился процесс ремонта — с помощью специального оборудования стало возможным с точностью до одной паркетины определить место неисправности.

Тем не менее, установка обогревающего кабеля все же требовала довольно трудоемких работ. Поэтому такой теплый пол в основном обустраивался в ванных и душевых комнатах. И лишь с появлением в последние годы инфракрасной пленки появилась возможность обогреть пол с минимальными затратами труда, времени и финансов. Пленочный теплый пол представляет собой слой тонкой (до 0,5 мм) нагревательной пленки, помещенной под любое напольное покрытие. Несмотря на такую малую толщину, инфракрасная пленка обладает огромным запасом прочности и тепловой мощности. Инфракрасный теплый пол может использоваться как дополнительная система обогрева в отдельных комнатах, так и в качестве основной отопительной системы. Также в последнее время решена проблема с «водобоязнью» инфракрасных теплых полов. Теперь в комплекте с нагревательной пленкой имеется специальное водоотталкивающее покрытие.

Учитывая многочисленные достоинства инфракрасной пленки, можно с уверенностью предположить, что инфракрасный теплый пол, воплотивший в себе опыт тысячелетий и последние достижения науки и техники, это заключительный этап в истории развития теплого пола, в частности и системы отопления, вообще.

Тёплый пол

Тёплый пол — система отопления, обеспечивающая подогрев полов в помещении. Наиболее распространены электрические системы подогрева пола и водяные, подключаемые к центральной или местной системе отопления.

Содержание

История

Римская империя

Археологические раскопки и письменные источники свидетельствуют, что попытки обустроить систему обогрева пола предпринимались ещё с древности. Обогрев пола был впервые применён в Древнем Риме. На начальном этапе тёплые полы были привилегией богатых граждан, но постепенно распространились повсеместно в общественных учреждениях (прежде всего, банях), особенно в холодных регионах Римской империи. Система обогрева пола в римских банях включала в себя специальные печи и каналы, находившиеся под полом. При сжигании дров в печах образовывались горячие газы, которые распространялись по системе каналов. Одна печь служила для обогрева нескольких помещений. Обычай обогрева пола исчез после падения Римской империи.

Корея

В отличие от Римской империи, где обогрев пола со временем был утрачен, система тёплого пола на протяжении тысячелетий использовалась в Корее и носила название ондоль. Это слово в переводе с китайского языка означает «тёплые полости». Предполагается, что данная система была изобретена во время трёх корейских государств (I в. до н. э. — VII в. н. э.). Принцип её работы заключался в следующем. В кухне или во внешней стене комнаты располагалась печь. Под полом комнаты прокладывались горизонтальные полости (туннели) для дыма и горячего воздуха, который проходил по полостям во время сжигания дров в печи. Особое устройство системы обогрева пола помогало удерживать тепло в течение долгого времени. На сегодняшний день обогрев пола с помощью системы ондоль является типичной чертой традиционного корейского жилища. Однако в современных домах система ондоль в её первоначальном виде практически не используется, её заменяет усовершенствованная система водяного и электрического отопления пола. Практически все дома Южной Кореи оборудованы системами тёплых полов. На данный момент основными странами производства нагревательной пленки являются Южная Корея. и Нидерланды.

Технологии

Электрический тёплый пол

Наиболее распространённый вариант подогрева пола. Электрические тёплые полы, в зависимости от исполнения, бывают кабельные, пленочные и стержневые. А по принципу обогрева — конвекционные и инфракрасные. Все виды тёплых полов обладают рядом экологических преимуществ по сравнению с радиаторным отоплением: антиаллергенный эффект, равномерно распределяют температуру по высоте помещения, отсутствие конвекционных потоков связанных с разностью температур на одной горизонтальной плоскости в разных частях комнаты.

Жидкостные электрические теплые полы (водяные электрические трубы)

Развитие технологий не стоит на месте, появляются новые более экономичные виды теплых полов. Например, южно-корейские жидкостные электрические трубы для теплого пола X-L PIPE от DAEWOO ENERTEC. Они могут применяться как основное отопление, вместо классических радиаторов отопления или как экономичные теплые полы. Монтаж данных систем осуществляется в стяжку. Они применяются практически под всеми известными напольными покрытиями: плитка, ламинат, линолеум, пвх-плитка. Исключения составляют пробка и натуральный паркет, т.к. пробка плохо проводит тепло, а натуральный паркет может рассохнуться. Данный вид теплых полов быстро набирает популярность в России, т.к. на 30-40% экономичнее классических кабельных теплых полов. Появление подобных новинок расширяет применение теплых полов, т.к. если раньше теплый пол был лишь комфортным обогревом, то сейчас они являются полноценной системой отопления.

Кабельный тёплый пол

Электрические кабельные тёплые полы выпускаются в виде нагревательных секций, нагревательных матов и кабеля на катушке. Различия между этими видами тёплых полов заключаются в основном в способе монтажа. В устройство пола специальным способом укладывается электрический нагревательный кабель, к которому через терморегулятор подключается электричество. Внешне нагревательный кабель напоминает обычный кабель, однако его назначение — не передавать электрические сигналы или мощность на расстояние, а 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 %, причём принимается целый комплекс мер по её снижению. Для нагревательных кабелей (матов)все наоборот — все 100 % энергии должны быть преобразованы в тепло, причём выделение мощности на единице длины кабеля (удельное тепловыделение) — важнейший технический параметр нагревательных кабелей. В этом смысле нагревательный кабель — нагревательный элемент, выполненный по кабельной технологии. Электрический кабельный тёплый пол представлен в виде нагревательных секций и нагревательных матов. Нагревательные секции монтируются в цементно-песчаную стяжку, нагревательные маты — непосредственно в слой плиточного клея, на старую стяжку. В нагревательных секциях и нагревательных матах используется кабель двух типов: одножильный или двухжильный. При укладке одножильного кабеля необходимо оба его конца вернуть в одну точку, при укладке двужильного кабеля возвращать второй конец кабеля в исходную точку не требуется.

Плёночный тёплый пол

Одной из разновидностей электрических тёплых полов является плёночный тёплый пол, где в качестве нагревательного элемента применяется специальная пленка. На данный момент основными странами производства нагревательной пленки являются Южная Корея. и Нидерланды. Южная Корея является основным поставщиком инфракрасной греющей пленки в страны СНГ.

Есть 2 типа пленочного пола: углеродный (его ещё ошибочно называют графитовым) и биметаллический.

• Углеродный: Эта пленка представляет собой резистивный элемент, уложенный между двух слоёв лавсановой пленки. Греющая плёнка благодаря простоте монтажа может использоваться для обогрева помещений всех типов в качестве основного или дополнительного отопления, а также для обогрева открытых площадок. Размещение термоплёнки возможно на полу, стенах и потолке помещения.

Плёнка даёт возможность устанавливать тёплый пол даже под такие чувствительные к температурному воздействию напольные покрытия, как ламинат или ковролин. При этом стяжка не требуется. В связи с этим, плёночные полы могут быть установлены даже во время косметического ремонта всего за два часа [источник не указан 232 дня] . Инфракрасный углеродный тёплый пол состоит из параллельного соединения углеродных теплоэлементов, которое обуславливает надёжность устройства.

• Биметаллический: Существует биметаллическая пленка, которая представляет собой тонкую пленку из полиуретана, внутри которой запатентованное соединение 2х слоев: нижний — сплав алюминия с добавками, верхний — сплав меди с добавками. По форме пленка представляет сплошной рулон, разделённый на квадратные секции, размерами 0.585×0.545 которые можно резать на данные секции. Структура секции: по краям идет разомкнутая токоведущая шина, которая соединена зигзагообразным проводником (толщиной 1 мм с шагом 1мм). Данная пленка разработана для укладки под напольные декоративные покрытия, такие как ламинат, линолеум, ковролин, не пригодна под плитку. Рекомендованная максимальная температура на терморегуляторе +27 °C, это связано с особенностями декоративных покрытий. (Яркий пример — поведение дерева при нагреве. Максимальная температура при которой дерево чувствует себя комфортно: +28 °C. При превышении этой температуры дерево (напр. паркет) начнет со временем рассыхаться.) В виду отсутствия заземления требуется подключение через УЗО или через дифференциальный автомат.

Но надо помнить, что пленочный тёплый пол не укладывается под плитку, и это существенно ограничивает его применение.

Водяной тёплый пол

Водяные тёплые полы — это полноценная система отопления, альтернатива классической радиаторной системе отопления.

Напольные системы отопления сегодня активно применяются практически во всех областях строительства: многоэтажные дома, коттеджи, отдельные квартиры, магазины и торговые комплексы, спортивные и культурно-массовые сооружения, объекты культа, подогрев полей стадионов, спортивных площадок, дорог и подъездных путей, ангаров, взлетно-посадочных полос и т. д.

Универсальность систем позволяет монтировать их как при строительстве, так и на уже возведенном объекте. Возможно подключение как к теплоцентрали, так и включение в состав полностью автономных отопительных систем.

Равномерное распределение тепла, помимо комфорта, позволяет использовать более низкие температуры теплоносителя. Температура в комнате может быть снижена на 2 °C по сравнению с традиционными радиаторами, без изменения в ощущении тепла человеком. Снижение температуры на 2 °C обеспечивает снижение энергопотребления на 12%.

Современные конструктивные решения позволяют применять водяной тёплый пол для любых типов зданий и сооружений.

В квартирах применение водяного тёплого пола допустимо при подключении через теплообменные узлы, которые специально рассчитываются таким образом, чтобы не нарушать гидравлическую целостность централизованной системы отопления.

В отличие от электрических, водяной тёплый пол может быть выполнен под мебелью не вызывая её рассыхания, что в свою очередь позволяет в любое время осуществлять изменение обстановки в помещениях.

Трубы для водяного тёплого пола выполняются из сшитого полиэтилена или металлопластика. Они не подвержены коррозии, и внутренний слой таких труб не способствует накоплению отложений, — сохраняется диаметр проходного сечения.

Сегодня существуют разработки тонких систем с применением трубопроводов малого диаметра от 8 мм.

Так же в настоящее время разработаны лёгкие, сборные системы водяного напольного отопления не требующие заливки бетоном.

Водяной тёплый пол может применяться практически с любым напольными покрытиями (даже паркетами) при соблюдении определённых правил и автоматизации системы.

Производители оборудования для водяного напольного отопления

Напольное покрытие

Как правило, системы электрического тёплого пола укладываются под кафельной плиткой, поскольку поверхность плитки воспринимается человеком как холодная, и также потому, что плитка обеспечивает отличную теплопередачу и нечувствительна к длительному воздействию тепла. Также тёплый пол укладывается под мрамор, гранит, базальт и керамогранит. Деревянные полы и ковровые покрытия обладают значительно меньшей теплопроводностью, поэтому обычно не нуждаются в подогреве. Если же организуется отопление посредством системы «тёплый пол», то дерево и ковры не подходят из-за того, что плохо передают тепло от нагревательного элемента в помещение и при этом могут возникать негативные эффекты (рассыхание дерева, выделение синтетическими коврами вредных веществ и т. д.). В квартирах и частных домах тёплый пол устраивается на кухнях, в ванных и туалетных комнатах, в коридорах и на балконах.

Поскольку водяной тёплый пол чаще всего применяется как система отопления, он используется практически с любым видом чистового покрытия, за исключением теплоизоляционных материалов таких как пробка, ковролин и утеплённый линолеум, но при не высоких отопительных нагрузках возможно применение и вышеуказанных материалов.