Температура теплого пола

Теплый пол — единственная система отопления, которую можно считать максимально соответствующей «форму­ле комфорта», поскольку созданный им тепловой поток равномерно распределяется по площади помещения, исключая тем самым возникновение сквозняков.

И что крайне важно, при этом температура в помещении оптимально сбалансирована:

• около поверхности пола (уровень ног) – примерно 25 °С;
• в средней части (уровень головы) – где-то 20 °С;
• вблизи потолка – порядка 17 °С.

К этому следует добавить, что теплые полы практически не ограничивают реализацию дизайнерских решений.

Водяной теплый пол

Система «водяной теплый пол», теплопередающим элементом которой служит бетонная стяжка, покрытая сетью металлополимерных труб, в состоянии прогреть воздух до полутора-двух метров. Наиболее оптимального распределения температуры в помещении достигают путем подбора шага раскладки труб.

Работу системы «водяного пола» может обеспечивать центральное отопление, котел или мини-котельня. Максимальной температуры теплоносителя в 55°С достаточно, для полноценного выполнения функций основной отопительной системы.

Электрические теплые полы

В кабельных электрических системах обогрева пола нагревательным элементом служит многослойный изолированный кабель. Изоляционный материал устойчив к нагреванию, превышающему 100°С. Максимальная рабочая температура кабельных полов – 65°С, тогда, как средняя, не превышает 30°С, исключая таким образом опасность возникновения пожаров и ожогов. Контролируют температуру с помощью датчика, а регулируют ее –термостатом.

Нагревательные маты, предназначенные для обогрева закрытых помещений с небольшими теплопотерями, обеспечивают комфортный температурный режим – 26° — 28° С. Заданные параметры температуры достигаются очень быстро, благодаря высокой (175 Вт/ м 2 ) мощности нагревательного мата. Температура на поверхности мата при максимальной расчетной мощности, в зависимости от модели, – порядка 80-104°C. Он полностью пожаробезопасен.

Инфракрасные теплые полы

Наиболее универсальным типом обогрева пола являются инфракрасные пленочные теплые полы. Они легко совместимы с любым из типов напольных покрытий – ламинатом, плиткой, ковролином, паркетом и т.д. Максимальная рабочая температура ИК-полов не превышает 55°C. Поскольку в случае этого типа обогрева практически исключена вероятность перегрева, он – самый щадящий для напольных покрытий типа ламината и дерева. Желаемую температуру на полу и в помещении устанавливают с помощью терморегулятора.

Горячий кабель — хорошо или плохо?

Спросить любого электрика — что самое главное в кабеле? — он ответит, что это его способность проводить электрический ток. И чем больше нужно провести тока, тем толще должен быть кабель. Кабель обычно состоит из нескольких проводов, внутри которых проложена токопроводящая жила. Но есть кабели, главное свойство которых — не проводить ток к нагрузке, а самому работать как нагрузка. О таких кабелях и их свойствах пойдет речь в статье.

Когда по проводам протекает слишком большой ток, они начинают греться, что провоцирует множество проблем: от ускоренного старения кабеля и уменьшения срока службы оборудования до полных отказов и пожаров. Поэтому любой нормальный электрик вам скажет, что когда кабель греется — это плохо, и происходить этого не должно.

Однако нагрев кабеля может служить на пользу, если взять его под контроль и поставить на службу. Для этого изготавливают специальные греющие кабели, нагрев которых является основным потребительским свойством. Итак, давайте вместе вспомним элементарную физику и посмотрим, как она применима к греющим кабелям.

Сопротивление медного провода

Исходный параметр, на основе которого производят все расчеты с проводниками, — удельное сопротивление провода ρ, которое имеет размерность Ом·мм 2 /м. Для медного сплава, который применяется в обычных электромонтажных проводах, ρ=0,0175 Ом·мм 2 /м. Но это теоретическое значение, реально оно может быть больше — 0,018 или 0,019. Это значение зависит от состава сплава и от добросовестности производителя.

Что означает число ρ? Приведу пример. Возьмем одиночный провод сечением S=1,5 мм 2 , длиной L=1 км. Его сопротивление можно вычислить по формуле:

R=(ρ L)/S = 11,6 Ом

Сопротивление обычных типов проводников регламентировано ГОСТ 22483-2012. Кроме того, в этом ГОСТе нормируется изменение сопротивления проводов в зависимости от температуры. Но это изменение так мало, что в большинстве случаев им пренебрегают.

Как и у обычного провода, сопротивление греющего проводника — также очень важный параметр. Ведь он определяет другой параметр, характеризующий его нагревательные свойства — погонную мощность (Вт/м). Зная ее из документации или расчетов, можно по закону Джоуля-Ленца посчитать количество тепловой энергии, используя такую формулу:

Q=I2Rt=UIt (Дж)

В природе существуют принципиально два вида греющих кабелей, о них я и расскажу далее, обязательно будут примеры.

Резистивные кабели постоянной мощности

Провод в таком кабеле имеет жилу из специального сплава. Этот сплав обладает определенным сопротивлением, которое больше, чем сопротивление меди. Сопротивление метра такого кабеля — от единиц до десятков Ом, в зависимости от требуемой температуры и сферы применения.

Примеры промышленных марок таких кабелей и проводов — МНТ, СНФ, ПНСВ и другие. Буква «Н» в названии кабеля обозначает «нагревательный».

Пример резистивного кабеля для теплого пола с одной жилой

Резистивные греющие кабели принципиально бывают двух видов по способу подключения — с одной или с двумя жилами. Если жила одна, то нужно уложить кабель так, чтобы оба конца сходились в одном месте.

Когда в кабеле две жилы — это упрощает монтаж. Начало кабеля подводится к клеммам питания, а на конце монтируется соединительная концевая муфта.

Изоляция греющих кабелей рассчитана на высокие рабочие температуры (до 100 °С) и обычно выполняется из фторопласта. Кроме изоляции обычно имеется оплетка (экран), которая выполняет роль дополнительной защиты.

Двужильный резистивный греющий кабель

На фото — двужильный резистивный греющий кабель. Видно два рабочих провода, провод заземления, экран, и внешнюю оболочку.

С точки зрения физики кабель устроен так же, как любой нагревательный элемент — например, паяльник или утюг. И так же, как и паяльник, некоторые резистивные кабели рассчитаны на то, что будут включены постоянно. Например, это актуально на зимний период при использовании греющего кабеля для обогрева крыш.

В других случаях так же, как с утюгом, нужно регулировать температуру греющего кабеля. Для этого используют термостаты (регуляторы температуры) — как правило, электронные, с датчиком обратной связи.

Яркий пример применения греющего кабеля, который радует наши замерзшие ноги зимой, — электрический теплый пол

Производятся греющие резистивные кабели на определенную мощность и напряжение и имеют фиксированную длину, резать их нельзя.

Датчик и регулятор температуры для теплого пола

Между нами говоря, такой кабель можно разрезать или удлинить, но для получения той же мощности нужно будет другое напряжение. Либо температура нагрева будет иной, что может сыграть злую шутку.

При повышенном выделении тепла (если сопротивление или напряжение слишком высокое), произойдет то же самое, что и с обычным кабелем — изоляция начнет плавиться, а срок службы — сокращаться.

Законы, открытые более 150 лет назад, никто пока не отменял!

В промышленности и быту греющий кабель применяется, например, для обогрева трубопроводов. В строительстве — для прогрева бетона в случае его заливки при низких температурах. Греющий кабель в этом случае прокладывают в арматуре, а после заливки бетона подают напряжение на несколько дней.

Стоит отметить, что резистивный кабель греется по всей длине, и при его монтаже нужно предусмотреть участки на трассе, которые прокладываются обычным проводом. Иначе нагрев будет происходить там, где он не нужен — например, внутри электрощита.

Двужильный кабель теплого пола

Резистивные кабели — яркий пример

Для примера — укладка теплого пола под плитку. Ничего сложного тут нет, главное — все уложить и подключить по инструкции. Основа теплого пола в примере — нагревательный мат фирмы HEM.

Кабель имеет две зоны — греющую (основную) и холодную, изготовленную из обычного медного провода. Граница между зонами отмечена, это важно знать при монтаже.

В инструкции сказано, что греющий кабель теплого пола имеет мощность 150 Вт, максимальную температуру 80 °С и сопротивление 347 Ом. Проверим мощность по формуле:

P =U2/R=140 Вт,
это почти как в инструкции.

Надо сказать, что при такой мощности очень важно уложить под пол теплоизоляцию, иначе нагрев будет неэффективен — большая часть тепловой энергии будет уходить на ненужный прогрев нижней части пола (или потолка соседей снизу, если это квартира).

Пол потребляет немного, но и ему нужен термостат — для экономии электричества и для тех случаев, когда «слишком хорошо — это плохо».

Сверху вниз: 2 провода питания, 2 провода теплого пола, 2 провода датчика температуры

Датчик дает информацию на термостат, а он, в свою очередь, по мере прогрева дает команду на выключение, а при остывании — на подачу питания на кабель теплого пола.

Разница между значениями включения/выключения термостата называется шириной петли гистерезиса и измеряется в °С.

Саморегулирующиеся нагревательные кабели

Эти кабели тоже имеют определенное сопротивление, но оно не постоянное, а зависит от температуры. А температура, в свою очередь, зависит от тока и сопротивления, как в обычном нагревательном кабеле.

Главное отличие таких кабелей — не обязательно ставить датчики и заботиться о перегреве, кабель сам установит оптимальную температуру, изменяя свое сопротивление.

Такой кабель состоит из соединенных параллельно отрезков (проводящих матриц), каждый из которых — самостоятельный нагревательный элемент, который можно подключить и смонтировать отдельно. Пример — нагревательные элементы Unimat, которые также называют стержневым теплым полом. Стержни могут быть выполнены и в пленочном исполнении.

Другой вариант конструкции — двужильный кабель определенной длины, который исключает любой разрез и монтируется целиком на прогреваемую конструкцию. Пример — саморегулирующийся кабель КДБС.

Каждый коричневый отрезок — самостоятельный нагревательный элемент

Из принципа саморегуляции следует интересное свойство — пока нагреваемый объект холодный, кабель работает на полную мощность. По мере прогрева сопротивление увеличивается, мощность уменьшается, температура стабилизируется на оптимальном уровне.

Тут же вытекает еще плюс саморегулирующегося кабеля — экономия энергии, причем этот процесс происходит автоматически.

Стоит сказать, что с саморегулирующимися кабелями также используют датчики и терморегуляторы, когда нет необходимости прогревать объект на максимальной мощности. Например, при использовании в теплых полах.

Теплый пол с саморегуляцией

Приведу пример теплого пола, в котором применяется саморегулирующийся кабель.

Пол уложен на кухне, на черновую стяжку, и закреплен дюбель-хомутами.
После работы электриков заливается чистовая стяжка и укладывается плитка

В инструкции сказано, что погонный метр такого теплого пола в холодном состоянии потребляет 116 Вт, а при 60 °С — 77 Вт. То есть при повышении температуры сопротивление греющих элементов повышается, мощность уменьшается и температура устанавливается на некотором оптимальном значении. Для точной настройки температуры (если не нужно, чтобы пол грел слишком сильно) используется датчик с регулятором, такой же, как и для резистивного пола.

Таким образом, нагрев проводов — это не всегда плохое явление, если поставить его на службу!

Источник: Александр Ярошенко, автор блога «СамЭлектрик.ру» Опубликовано в журнале «Электротехнический рынок» №1 2020 год.

Теплый пол на основе греющего кабеля

Теплые полы электрические, на основе греющего кабеля набирают все большую популярность. В отличие от пленочного, данный тип предназначен для установки под плитку, в стяжку под любое покрытие. Технология установки подобных полов вполне по силам домашнему мастеру, при условии понимания основных моментов. В этом обзоре мы рассмотрим выбор греющего кабеля для пола и его монтаж в стяжку, под плитку.

Тип греющего кабеля

В свете бурно развивающихся технологий невозможно с полной уверенностью сказать, сколько типов греющего кабеля существует. Мы рассмотрим три разновидности самых распространенных кабелей.

Одножильный, резистивный кабель. Представляет собой экранированный одножильный провод с высоким удельным сопротивлением. Кабель нагревается не более +65 градусов, при соблюдении всех технических требований по подключению. Требует обязательного использования терморегулятора (термостата), который регулирует температуру пола в целом и не дает кабелю перегреться, и выйти из строя. Подключается к питанию с обоих концов, поэтому начало и конец кабеля должны располагаться в одной точке.

При покупке установочного комплекта, греющая секция рассчитана по длине на нужную мощность, подцеплена к холодному соединительному проводу для подключения к терморегулятору. При собственном проектировании нагревательных секций (у китайских братьев кабель продается отдельно, метрами) рассчитывается длинна кабеля по закону Ома. Мощность (протекаемый ток*напряжение), рассеиваемая кабелем, в таком случае не должна превышать рекомендованную. То есть, производитель указывает мощность метра кабеля, остается рассчитать длину, чтобы ток через секцию соответствовал мощности.

Двухжильный, резистивный кабель. По принципу работы идентичен одножильному, с той разницей, что холодный соединительный кабель подключается с одной стороны.

Оба типа требуют наличия датчика температуры и термостата для коммутации. Без термостата кабель может перегреваться и быстро выйдет из строя. Мощность на метр погонный колеблется от 10 до 20 ватт, в зависимости от производителя и модели. Толщина резистивного кабеля так же может различаться у разных производителей, в среднем около 5 мм.

Саморегулирующийся кабель. Нагревательный элемент данного типа кабеля расположен между токопроводящими жилами по всей длине. В основе нагревательного вещества лежит полупроводник с положительным температурным коэффициентом (PTC). Чем сильнее прогревается кабель и окружающее его пространство, тем меньше тепла он выделяет. Тем самым провод сильнее «жарит» холодный пол и «еле греет» уже прогретый. Отличительной чертой данного типа является наличие моделей, мощностью до 60+ ватт на погонный метр. Мощность является начальной, когда пол холодный, при нагревании мощность падает.

Одно из главных преимуществ такого изделия — более быстрый подогрев холодного пола, из-за более высокой мощности. Такой кабель может устанавливаться без термостата. Однако, установка термостата существенно экономит электроэнергию.

Это изделие, как правило, на порядок дороже резистивных нагревателей. Чаще его используют для обогрева труб, нежели для теплых полов.

Максимальная температура теплого пола

Как уже было сказано выше, нагревательный кабель может нагреваться до температуры 65 градусов по цельсию. Следовательно, теплый пол никак не может разогреться до большей температуры. Стоит заметить, что и до 65 градусов он вряд ли разогреется — ведь кабель окружен слоем стяжки, плиточного клея, самой плиткой. Все эти материалы будут рассеивать тепло в окружающий воздух и бетонное перекрытие пола.

Поэтому опасения, что от греющего кабеля, залитого стяжкой или заложенного плиткой случится пожар — бессмысленны. Под слоем цемента и кафеля не случится ничего страшного даже при возгорании самого кабеля, что невозможно при правильном монтаже.

Единственное, чего не стоит делать — размещать греющие жилы под различными ковриками и пледами. Из-за подобной самодеятельности действительно может случится пожар — оболочка кабеля окружена горючим материалом, который может подвергаться механическому воздействию. В этом случае провод может легко повредиться и замкнуть.

Расчет нужной длинны кабеля

Для теплого пола кабель берется из расчета 150-200 Вт на квадратный метр пола. Например, при мощности 20 Вт/м.п. и заданной мощности 200Вт/м2 на 1м2 потребуется 10 м кабеля. Чем больше мощность, тем быстрее будет прогреваться холодный пол. При этом следует учитывать минимальный шаг укладки провода, он должен быть не менее 5-6 см (см. тех паспорт изделия).

При выборе греющего кабеля для самостоятельного монтажа, обязательно ознакомьтесь с техническим паспортом изделия! В нем вы найдете конкретную информацию о мощности, шаге укладки, минимальном радиусе изгиба и т.д. Обязательно требуйте его у продавца.

Вот несколько, для ознакомления:

Deviflex DTIP-10 — Двухжильный резистивный греющий кабель 10Вт/м.
Теплолюкс ТЛОЭ — Одножильный резистивный кабель 14-21Вт/м.
Теплолюкс ТЛБЭ — Двухжильный резистивный кабель 15-20Вт/м.

Существуют нагревательные маты, где кабель уже смонтирован с нужным шагом и мощностью. Нагревательные маты отличаются лишь простотой монтажа, других отличий нет.

Комплект для теплого пола

Помимо самого кабеля с холодным, соединительным проводом, в комплект установки входит термодатчик с термостатом. Для термодатчика требуется отрезок электромонтажной гофры. Так же необходима специальная монтажная лента для греющего кабеля, если установка будет вестись в штробы — она не нужна. Под терморегулятор нужен подрозетник.

Стоит обратить внимание: использование именно специальной монтажной ленты необязательно. Вполне можно обойтись обычной или иным способом крепления. Главное, чтобы крепление не повредило кабель при тепловых расширениях.

Зоны теплого пола

Один термостат способен коммутировать кабель/кабели суммарной мощностью 3,6 кВт. При использовании нескольких секций, кабеля соединяются параллельно. Каждая зона, контролируемая одним термостатом, не должна находится в разных комнатах, помещениях. То есть теплый пол в ванной должен коммутироваться отдельным термостатом, а не работать параллельно с коридором.

Стоящую мебель незачем греть, поэтому при раскладке следует учесть мебель и участки, не требующие обогрева.

Способы монтажа

Греющий кабель должен в итоге быть закрыт со всех сторон раствором/плиточным клеем, достичь этого можно тремя способами:

Заливка. Самый правильный на мой взгляд способ. Заключается в заливании мини-стяжки 1-2 см поверх смонтированного кабеля. Получившаяся стяжка будет пригодна под любое напольное покрытие. Для реализации такого варианта, следует предусмотреть при заливке основной стяжки пару сантиметров высоты, в местах, где будет теплый пол. Для работы применяются смеси, допускающие заливку таких тонких слоев. Если изначально стяжка залита в один уровень и недопустимо поднятие уровня пола — тогда этот метод не годится.

Слой клея. Когда укладывается плитка, и ко всему прочему допустимо поднять уровень чернового пола на 1-2 см (не стоит забывать, сама плитка еще добавит минимум 1 см), плитка кладется поверх кабеля на толстый слой клея. Нужно рассматривать такой вариант в последнюю очередь, ведь будет существенный перепад на границе теплой зоны.

Штробление. Самый сложный и муторный способ, однако, когда поднятие уровня стяжки недопустимо — самый верный. Сначала нужно разметить линии, где будет идти греющий кабель. Так же нужно учесть штробу под гофру с термодатчиком и соединительную муфту с холодным, подключающим кабелем. После разметки нужно приложить какую-либо нитку/веревку к линиям для проверки длинны штробы. Нужно быть уверенным, что весь кабель влезет в будущую штробу, иначе нужно менять разметку.

После штробления пыль тщательно удаляется и поверхность грунтуется. Провод укладывается в штробу, глубина штробы должна позволять нанести 3-5 мм замазывающего раствора поверх кабеля.

Термодатчик в гофре так же монтируется в штробе, гофра должна быть заглушена с торца (замотать изолентой). Располагать конец гофры нужно между греющими жилами, недалеко от края греющей зоны (но не на краю). Оптимальное расстояние термодатчика 30-50 см от края, вглубь теплого участка.

Когда провод уложен, штробы заделываются плиточным клеем, или смесью наливного пола. Если планируется стелить линолеум, не лишним будет нанести финишный слой 1-2 мм наливного пола.

Проверять или эксплуатировать полы следует не ранее, чем через месяц после завершения всех мокрых процессов с полом (заливка, укладка плитки). Более раннее включение не повредит сам кабель, однако может стать причиной растрескивания раствора/клея.

Теплоизоляция

Любой теплый пол будет обладать большей эффективностью с теплоизоляцией от бетонной плиты перекрытия. Для этих целей используют плавающие стяжки на слое утеплителя. Плавающие стяжки так же актуальны при устройстве теплого пола на деревянных перекрытиях, ведь греющий кабель нельзя располагать на дереве. Плавающие стяжки будут обсуждаться в отдельном обзоре.

Некоторые заблуждения о теплом поле

Самое частое из заблуждений — многие думают, что действие теплого пола будет ощущаться через 10-15 минут после его включения. Это не так, пол станет теплым лишь через несколько часов, ведь сначала нужно прогреться бетонной плите. Даже если устроена плавающая стяжка с теплоизоляцией, для прогрева до 30-40 градусов должно пройти 3-4 часа. Поэтому, если вы планируете электрический теплый пол в ванной, знайте: для ощущения комфортной температуры под ногами, теплый пол нужно включать заранее, за 3-4 часа. В целом, теплый пол не актуален для коротких включений, от него будет толк при включении на долгие часы.

В связи с необходимостью «прогрева», возникает немало мифов об энергопотреблении. На самом деле энергопотребление несложно рассчитать. Для этого суммарную мощность пола в киловаттах, нужно умножить на количество рабочих часов.

Пример: Теплый пол в коридоре, установлен в месте, где разуваются и оставляют обувь, площадь около 2 м2, длинна кабеля 24 м, мощность 440 Вт. В киловаттах 440 Вт это 0,44 кВт, умножаем на 24 часа: 0,44*24=10,56 — десять с половиной киловатт/часов потребит данный пол при непрерывной работе одни сутки.

Стоит добавить, что в продаже имеются «умные» термостаты, которые умеют включать теплый пол за несколько часов до вашего прихода. Естественно, для этого нужно сначала запрограммировать термостат.

Подключение

По типовой схеме подключения питающее напряжение 220 В подводится напрямую от распределительной коробки к подрозетнику термостата. Термостат одновременно служит и регулятором, и выключателем. Питающую ветку рекомендуется защитить УЗО на ток утечки 10-30 мА. Сечение кабеля выбирается исходя из потребляемого теплым полом тока, если ток не указан, его не сложно рассчитать по закону Ома.

С подключением самого термостата не должно возникнуть сложностей даже у новичка, знакомого с основами электромонтажа.

Один важный момент: так как термостат подключается к трем кабелям (ввод питания, выход питания на кабель, термодатчик), в подрозетнике регулятора будет, мягко говоря, тесновато. Поэтому нужно позаботиться об удобстве подключения заранее: подрозетник следует брать максимально доступной глубины, подводящий питание кабель нужно подобрать потоньше (но чтобы выдержал расчетный ток), в идеале 1,5 мм2 (вполне держит 3,5 кВт). Также не будет лишним позаботиться о подвижности всех кабелей, если модуль устанавливается в гипсокартон, чтобы была возможность вытолкнуть лишнюю длинну провода из подрозетника.

При первом опыте установки термостата придется повозиться, не стоит рассчитывать на быстрый исход! Ну а мы на этой ноте закончим нашу публикацию.