Теплая стена – отопление

Обогрев стен – это экологичное, практичное и эстетичное решение для дома.

Система отопления теплая стена является альтернативой традиционным радиаторам. В нашей стране эти системы используются совсем недавно, но на самом деле они не являются новым изобретением. Идея настенного отопления была фактически известна еще в древности.

Система теплая стена – отопление по-новому

Панельное отопление в стене, как и в системе «полы с подогревом» может быть водяным или электрическим.

• водяная система включает коллекторы, связанные трубками, через которые течет вода, отдавая тепло стенам;
• в случае электрической системы используются электрические нагревательные кабели.

Оба способа нагрева комнаты имеют как преимущества, так и недостатки. Нагретые стены излучают тепло в комнату очень мягко, и не провоцируют плавание пыли. Недостатком может быть высокая стоимость установки и невозможность поставить возле стен высокую мебель. Отдельным вопросом являются требования по теплоизоляции вертикальных перегородок.

Фото. Отопление в стене

Водяное отопление в стене

Монтаж отопления в стену состоит из подключения и закрепления взаимосвязанных трубами коллекторов. Для реализации такого проекта могут использоваться многослойные трубы, изготовленные из пластика или меди. Медные трубы отопления в стене не слишком часто используются из-за их относительно высокой цены.

Труба устанавливается во внутренний слой стены на постоянной основе, она укладывается вертикально, горизонтально или волнисто. Температура воды в трубах должна быть менее 50 градусов по Цельсию, так как более сильное тепловое излучение может негативно повлиять на самочувствие людей, находящихся в комнате. Оптимальный диапазон температур воды составляет 30-45 градусов по Цельсию. Тепловая энергия, которая способна пройти стену с водным нагревом составляет около 200-280 Вт/м².

Водяная теплая стена имеет преимущество перед электрической, так как она дешевле в эксплуатации, кроме того, система нагрева может быть преобразована в систему охлаждения. Когда летом в трубах будет холодная вода – поверхность будет отдавать в комнату приятную прохладу, которая будет понижать температуру воздуха.

После укладки труб поверхность покрывают штукатуркой или листами гипсокартона, а затем отделывают в соответствии с вашими предпочтениями. Следует учитывать, что водопроводные трубы имеют относительно большое поперечное сечение, что повлияет на толщину разделительной перегородки и в некоторой степени снизит площадь помещения. Интересным предложением являются сборные панели из гипсокартона предназначенные для монтажа в них труб. Это решение выполняется в виде двух плит, между которыми уже встроена система отопления.

Преимущества и недостатки системы «теплые стены» в сравнении с системой «теплый пол»:

• распределение температуры в случае теплых стен более ровное по высоте, в случае напольного обогрева температура снижается с увеличением высоты над уровнем пола;
• большая часть тепла передается излучением – 90%, и 10% конвекцией. В случае подогреваемого пола, эти пропорции составляют: 70% – излучением, конвекцией – 30%;
• отсутствует проблема теплового сопротивления напольного покрытия, например, явление рассыхания деревянного пола;
• температура поверхности стены может составлять до 35 °C, поэтому вы можете получить более высокую тепловую эффективность на 1 м²; для температуры в помещении 20 ° C тепловой коэффициент полезного действия составляет 140-160 Вт/м², а в случае использования пола с подогревом это значение составляет обычно 80 Вт/м² (увеличиваясь только в пристенных зонах до 120 Вт/м²);
• в настенном отоплении также можно использовать более высокую температуру подачи воды, чем в системе теплого пола, даже до 55 °C, в то время как температура воды в напольном обогреве редко достигает 45 °С;
• в системе теплых стен толщина штукатурного покрытия меньше (около 1,5 см), чем слой бетона при подогреве пола (около 4,5 см). В результате, нагрев стены имеет меньшую тепловую инерцию, что позволяет легче контролировать температуру в помещении;
• настенный обогрев может быть с успехом использован летом для охлаждения помещений.

Недостатки системы водяного обогрева стен:

• Часто в отапливаемом помещении мы имеем слишком малую поверхность стены, как единственного источника тепла, принимая во внимание то, что наиболее целесообразно нагревать наружную стену как «холодную преграду». Ее поверхность обычно невелика из-за наличия окон и балконных дверей. Поэтому иногда приходится ставить трубы отопления во внутренних перегородках (но их могут закрывать высокие шкафы), либо мы вынуждены дополнить систему напольным подогревом или другим обогревателем, например, камином.
• При монтаже элементов декора интерьера и электроники (например, картин и телевизора) на стене, убедитесь, что монтажные крепления не повредят трубы.
• Внешние стены должны удовлетворять условию, что коэффициент теплопередачи U ≤ 0,4 Вт/м². Это условие выполняется в стандартных стенах в новостройках, но в случае старых зданий необходимо изолировать стену.

Системы «мокрого» и «сухого» монтажа

Наиболее часто используемые технические решения по монтажу настенного обогрева можно разделить на два способа:

1. «мокрым» способом (с покрытием труб отопления слоем штукатурки);
2. «сухим» способом (с покрытием из гипсокартона).

«Мокрый» способ

Этим способом делается монтаж труб в наружных стенах. Трубы укладывают в меандр, предпочтительно по горизонтали, с расстоянием труб 15, 20 или 25 см. Это решение позволяет наиболее эффективно отапливать и применить минимальные радиусы изгиба труб.

В тех случаях, когда расстояние между трубами составляет от 5 до 10 см, они должны быть расположены в виде двойного меандра.

Также возможна укладка труб в извилистой вертикальной форме или даже в форме улитки, но такие решения могут вызвать проблемы в работе в виде воздушных карманов.

Наиболее часто используются для теплых стен многослойные трубы Х-РЕ / Al / PE-X и трубы из полиэтилена PE-X или PE-RT с диаметром 14 мм, длина катушки с подходом к распределителю не должна превышать 80 м.

Расстояние от трубы до смежных стен, оконных и дверных проемов, пола и потолка должно быть не менее 10 см. Расстояние между монтажными профилями должно быть не более 50 см.

В системе «мокрого» монтажа чаще всего используется гипсовая штукатурка с низким тепловым расширением, которая характеризуется высокой теплопроводностью и стойкостью к температуре. Штукатурка наносится слоями. Первый слой должен охватывать нагревательные элементы и иметь толщину около 20 мм. Затем в штукатурку вдавливают сетку из пластмассы или стекловолокна с ячейками не менее 7 х 7 мм. Сетка должна быть завернута на прилегающую стену. Полотно затем покрывают еще одним слоем штукатурки, имеющей толщину 10-15 мм. Общий штукатурный слой вместе с трубами составляет около 40 мм.

Полная система отопления стены «мокрого» монтажа показана на рисунке.

«Сухой» способ

Простейший вариант монтажа системы отопления «теплые стены» состоит в сухом способе, когда трубы монтируются между профилями стены из гипсокартона. Кроме того, вы можете уложить трубы отопления на скосы крыши мансарды. Этот метод вызывает определенные трудности в реализации – например, необходимость вырезать канавки в профиле для монтажа, чтобы обеспечить прохождение вертикальных труб. Кроме того, при расчете следует принимать во внимание невысокую теплопроводность такой стены, так как между трубами и пластиной гипсокартона находится слой воздуха.

Электрическая система отопления в стенах

Хотя эта система является более дорогой в эксплуатации, чем водяная, она часто используется. Это продиктовано в первую очередь небольшим размером электрических кабелей и, следовательно, возможностью избежать чрезмерного утолщения стен. Другими преимуществами являются скорость и простота прокладки кабеля, а также легкий контроль полученной системы отопления.

Однако у такой системы есть немало недостатков. Это, прежде всего, повышение счетов за электроэнергию, которая сейчас стоит довольно дорого. Следует также отметить аварийность системы, так как электрический кабель может перегореть, когда отток тепла от стенок будет заблокирован, например, большим мебельным гарнитуром, расположенным близко к стене. Также стоит учесть возникающее в этом случае электромагнитное поле, которое может неблагоприятно повлиять на наше настроение.

Электрическое настенное отопление создается из двужильных проводов, подключаемых с одной стороны, или из одножильных проводов, подключаемых с двух сторон. Провода укладывают в петли определенной длины волны. После установки системы стены покрывают плитами гипсокартона и отделывают любым способом – под покраску, под обои или выполняют укладку керамической плитки.

Отопление «теплая стена» – плюсы и минусы

Интерес к системе настенного отопления растет из года в год, но абсолютное превосходство до сих пор имеют так называемые полы с подогревом. В то же время электрическое настенное отопление или теплые водяные стены очень похожи по принципу действия на теплый пол и не пользуются пока большой популярностью из-за того, что малоизвестны.

Преимущества теплых стен

• Экологичность.
• Высокая эстетика (отсутствие видимых радиаторов, которые часто ограничивают возможности дизайна интерьера).
• Более высокая гигиеничность, чем в случае с традиционным отоплением и системой подогрева пола – так как воздух внутри помещения чище (он не загрязнен пылью от конвекционных потоков с пола и менее сухой).
• Кроме того, вопреки распространенному мнению, система отопления «теплая стена» может быть экономичной, так как она дает возможность снижения температуры на один-два градуса без ущерба для теплового комфорта. В то время как при работе традиционных радиаторов и нагревании с их помощью комнаты до температуры 18-20 градусов по Цельсию мы будем чувствовать холод, теплые стены помогут нам чувствовать себя абсолютно комфортно, за счет передачи значительной части тепловой энергии в виде инфракрасного излучения.

Наиболее серьезные недостатки теплых стен были упомянуты в самом начале статьи, а именно, их высокая стоимость. Кроме того, в этом случае более негативно проявляют себя проблемы, связанные с теплоизоляцией здания. Если стены имеют коэффициент теплопередачи U превышающий значение 0,3 Вт/m²K – система отопления «теплые стены» не будет эффективной. В этом случае есть два решения. Первый – это утепление стен с внешней стороны. Другой – отказ от системы теплых стен.

Встроенное отопление – водяные теплые стены

Водяные теплые стены – комплекс встроенного отопления, схожий по устройству с теплыми полами. Устройство настенного водяного отопления близко по конструкции к напольному отоплению, но имеет свои особенности. Этот метод отопления известен с древних времен, когда в каналы, встроенные в стены, пропускали горячие дымовые газы.

Но дымовые газы – вещь опасная для человека, требуется повышенная герметичность каналов циркуляции.

Появление полимерных материалов, не подверженных коррозии, позволяет использовать в качестве теплоносителя нагретую воду. Материал публикации дает обзор устройства водяных теплых стен отопления, проводит анализ их эффективности.

Устройство теплых стен

Конструкция теплых стен включает следующие основные элементы:

1. Основание – стена;
2. Слой гидроизоляции;
3. Слой тепловой изоляции;
4. Трубопроводы контуров нагрева;
5. Армирующая сетка;
6. Узел управления и циркуляции.

Теплые стены имеют вертикальную ориентацию, обычно контуры отопления укладываются на внутреннюю поверхность наружных стен помещения. Этим перекрывается основное направление тепловых потерь.

Важно оценить наличие и значение двух слоев – гидроизоляции и тепловой изоляции. Казалось бы – изоляция от влаги не требуется, в теплых полах она предохраняет нижерасположенные помещения от утечки теплоносителя. В случае утечки воды из труб теплой стены вода будет стекать вниз.

Но значение гидроизоляции немаловажно – она преграждает путь проникновению влаги воздуха в строительные конструкции. Большинство авторов пишет, что при отоплении теплыми стенами влага замерзает в определенных точках – в зависимости от расположения слоя теплоизоляции – внутреннего или наружного. Якобы при наружном утеплении стен влага воздуха будет замерзать в слое изоляции и затем размораживать ее, при внутреннем утеплении – влага замерзнет в конструкции стены.

Расчеты подтверждают следующее – при температуре в помещении +21 0 С, температуре наружного воздуха минус 21 0 С и относительной влажности воздуха 60% температура точки росы составляет 12,8 0 С. Нагреть наружную поверхность стены до такой температуры не сможет даже паровое отопление, которое считается самым высокотемпературным.

Поэтому слой тепловой изоляции следует размещать внутри помещения, причем он должен иметь отражающий слой. Назначение тепловой изоляции – направление потока тепла в помещение, максимальное сокращение количества теплоты на нагрев стены. При наружном размещении слоя тепловой изоляции часть тепла от контуров будет затрачиваться на нагрев строительных конструкций.

Изоляция от влаги также нужна – проникновение влаги воздуха все равно присутствует, но в минимальных количествах.

Трубопроводы закрепляются на стену на специальные крепежные рейки, на клипсы, закрепляют с помощью алюминиевой перфоленты. Наиболее предпочтительным для теплых стен является способ укладки труб рядами (змеевиком). При этом подача контура располагается в нижней части стены. Это позволяет сконцентрировать тепловой поток в нижней части помещения, избежать возможного завоздушивания контура.

По поводу завоздушивания стоит сказать отдельно. Трубопроводы контуров имеют малый диаметр, при грамотном заполнении системы водой и средней скорости теплоносителя для теплых полов (менее 1 м/с) пузырьки воздуха просто не будут задерживаться в трубе. Они будут уноситься потоком воды в коллекторы, которые должны быть снабжены воздухоотводчиками.

Шаг труб для достижения средней плотности теплового потока следует выдерживать в диапазоне 150 – 250 мм. Причем не имеет смысла укладывать контуры труб до потолка, достаточно высоты 2 метра – границы зоны пребывания человека. Не рекомендуется пересечение трубами контура углов помещения – от этого увеличится толщина слоя штукатурки.

Трубопроводы также могут крепиться к арматурной сетке, но тогда следует поверх труб уложить дополнительное армирование для штукатурки – сетку или решетку.

Смонтированные контура оштукатуриваются. Причем толщина слоя штукатурки должна быть не менее 30 мм над верхней точкой трубы. Такая толщина необходима, прежде всего, для предотвращения растрескивания, а также для более равномерного распределения тепла.

Последний этап – подключение к узлу циркуляции и управления. Узел имеет устройство, аналогичное узлу водяных теплых полов.

Для эффективной работы системы поверхности стен не следует перекрывать мебелью и другими ограждающими предметами. Обычно применяется «мокрая» конфигурация монтажа системы теплых стен. «Сухая» укладка, как и в случае с теплыми полами, менее эффективна в теплоотдаче. Это обусловлено наличием воздушных зазоров, а воздух обладает плохой теплопроводностью.

Эффективность системы теплых стен

Оценку эффективности и функциональности системы можно провести, перечислив преимущества и недостатки теплых водяных стен. Основными преимуществами комплекса являются:

1. Отсутствие отопительных приборов;
2. Более высокая, чем у напольного отопления, тепловая мощность;
3. Сниженный расход материалов;
4. Возможно использование сети в качестве системы охлаждения;
5. Возможность самостоятельного монтажа.

Отсутствие приборов освобождает пространство в помещении, но общая площадь уменьшается за счет суммарной толщины «пирога» конструкции.

Повышенная тепловая мощность достигается за счет повышения температуры воды до 70 0 С и увеличения перепада между прямым и обратным теплоносителем до 15 0 С. Эти показатели превосходят аналогичные температурные характеристики напольной системы, ограниченной комфортной для человека температурой поверхности напольного покрытия.

Толщина слоя штукатурки, как правило, всегда меньше толщины стяжки пола. Соответственно уменьшается термическое сопротивление – нагрев происходит быстрее и с меньшими затратами теплоты. За счет этих показателей достигается более качественная теплоотдача.

Многие говорят об экономии энергоносителей в случае применения водяных теплых стен в качестве основного вида отопления. Этот вопрос требует более подробного рассмотрения, так как утверждения об экономичности системы неверны.

Мощность насоса в случае теплых стен не снижают, то есть экономии электроэнергии не будет. Возможно, мощность даже придется увеличить, так как значительно увеличивается гидравлическое сопротивление системы.

Это вызвано тем, что каждый контур ориентирован вертикально и добавляет минимум 2 метра водяного столба к суммарному сопротивлению системы. Итоговое значение водяных столбов всех контуров накладывает серьезную поправку на требуемый напор насосного агрегата, от которого напрямую зависит производительность.

Утверждение об экономии за счет лучистого характера теплоотдачи (и снижении за счет этого температуры в помещении на 1 – 2 0 С) и отсутствии конвективного теплообмена также неверно. Лучистый теплообмен в случае теплой стены больше, чем в случае теплых полов – но конвекцию никто не отменял. Воздух также соприкасается с нагретой поверхностью стены, получает теплоту и поднимается вверх, замещается холодным воздухом.

Кстати, этим и обусловлено отсутствие необходимости сооружения контуров высотой более 2 метров.

На основании изложенного можно сделать вывод, что водяные теплые стены не обладают выдающейся экономичностью и по эффективности сопоставимы с радиаторным отоплением. Но по сравнению с радиаторными системами теплая стена дает более равномерный поток тепла и качественное преграждение пути тепловым потерям.

Расход материалов при монтаже настенного встроенного отопления меньше, чем в напольной конфигурации системы. Это подтверждается расчетом. Расход трубопроводов при шаге укладки 200 мм находится в диапазоне 4 – 5 метров на 1 квадратный метр укладки.

Для помещения площадью 100 м 2 необходимое среднее количество трубы составит 100 х 4,5 = 450 метров.

При этом длина периметра помещения составит 40 метров, ширина контуров (в случае теплой стены – высота) – 2 метра. Тогда количество трубы составит: 40 х 2 х 4,5 =360 метров. Экономия материала составляет почти 100 метров.

Трудно сказать об использовании труб встроенного комплекса для охлаждения помещений. Для этого нужно провести расчеты, так как фактических данных очень мало. При этом придется рассмотреть возможность образования конденсата, режимы работы смесительного узла – ведь он ориентирован на работу в отоплении, с другими температурами рабочей среды.

Система водяных теплых стен имеет следующие недостатки:

1. Сокращение внутреннего объема помещений;
2. Сложности монтажа электрической проводки;
3. Требования по размещению мебели;
4. Неравномерность прогрева помещения.

Неравномерность прогрева помещений часто нивелируется сооружением отопительных контуров в конструкции перегородок между помещениями. При этом контур будет обогревать смежные помещения в различной степени, в зависимости от расположения труб по отношению к каждому помещению.

Встроенное отопление на основе водяных теплых полов – оригинальная конфигурация системы обогрева. Она обладает как достоинствами, так и недостатками. Необходимость применения ее зависит от конкретных желаний владельца отапливаемых помещений, требуемых условий эксплуатации и размещения. Монтаж настенного встроенного отопления обходится дешевле, но водяные полы по-прежнему значительно популярнее. Наиболее применима система теплых стен в помещениях с ограниченной высотой, может качественно работать на объектах с повышенной нагрузкой на пол (не потребуется сооружение мощной стяжки).