Все о теплых полах: виды и характеристики

Теплый пол — это система обогрева квартиры или дома, которую используют в качестве дополнительного или основного вида отопления. Это альтернативная методика обогрева жилья, которая известна уже более 6000 лет. Однако, во многих странах подобный способ отопления практически не используется, уступая место традиционным системам нагрева. В настоящее время ситуация меняется, поэтому следует рассмотреть особенности конструкции теплого пола внимательнее.

Что это такое?

Традиционные способы отопления помещений основаны на эмиссии тепловой энергии от определенного источника. Это может быть один большой нагреватель (например, печь), которого хватает для поддержания необходимой температуры во всем доме. Чаще используются радиаторные системы, в которых циркулирует горячая жидкость (теплоноситель). Радиаторы, излучающие тепло, находятся в каждой комнате и обеспечивают их конвекционный нагрев.

Подобные методы обогрева широко распространены, но малоэффективны. Циркуляция теплоносителя требует создания определенных условий (уклон трубопроводов, использующий подъем нагретых слоев жидкости вверх), или использования циркуляционных насосов. Потери тепловой энергии при этом довольно велики, а конвекция не позволяет равномерно нагреть всю комнату — всегда есть более теплые и холодные участки помещений.

Теплый пол — это система обогрева, основанная на ином принципе передачи тепловой энергии. Вместо отдельных точечных элементов в качестве источника используется вся площадь помещения. Такой подход позволяет получить значительную экономию на топливе. Кроме того, практически исчезают потери, свойственные традиционным системам отопления. Вся площадь комнаты нагревается равномерно, исключается появление холодных и теплых участков.

Достоинства и недостатки

К достоинствам теплого пола следует отнести:

• увеличивается эффект от использования системы обогрева;
• исключаются потери тепловой энергии при транспортировке теплоносителя;
• большая площадь теплоотдачи позволяет уменьшить температуру поверхности, что дает большую экономию топлива или энергии;
• появляется возможность самостоятельной регулировки температуры в помещении;
• отсутствие конвекции снижает циркуляцию пыли и способствует очищению воздуха в комнате.

Недостатками теплых полов принято считать:

• сложность сборки. Установка некоторых видов нагревателей равносильна повторной пересборке пола. кроме того, многие
  конструкции изменяют уровень пола на 5 см и более;
• электрические виды нагревателей активно потребляют электроэнергию, что отражается на оплате. При этом, если случится
  отключение энергии, дом остается без обогрева;
• водяные конструкции требуют расходов только на стадии сборки. Однако, ремонт
  таких систем крайне сложен, особенно, если
  они замурованы в стяжку. Кроме того, установка водяных систем в квартирах МКД запрещена действующими правилами;
• большинство напольных покрытий в силу своей специфики служат отсечкой тепловой
  энергии. Для работы с системами теплых полов требуются специальные виды ламината, линолеума и других покрытий.

Все теплые полы можно разделить на две группы:

Обе разновидности используются достаточно широко, хотя имеют ряд технических или административных ограничений. Например, водяные конструкции разрешено устанавливать только в частных домах. в квартирах они могут использоваться только в санузлах и на кухнях. Над жилыми помещениями их ставить нельзя, поскольку при повреждении трубы могут пострадать соседи снизу.

Электрические системы представлены в нескольких видах:

• греющий кабель. Это провод, который нагревается при прохождении электрического тока. Этот вид нагревателя потребляет большое количество энергии, поэтому используется сравнительно редко;
• пленочный теплый пол. Это система инфракрасных нагревателей, ламинированных прочной пленкой. Отличается большей экономичностью, простотой укладки, эффективностью;
• стержневой теплый пол. Это конструкция в форме матов, на которых закреплены инфракрасные нагреватели в форме стержней из сплава графита, серебра и карбона.

Как водяные, так и электрические конструкции могут использоваться в качестве основных или резервных источников отопления. Среди пользователей более предпочтительными считаются пленочные нагреватели, которые можно укладывать под напольное покрытие без серьезных ремонтных работ. Однако, наиболее экономичными и эффективными являются водяные системы. Они дорого стоят, но после запуска в эксплуатацию практически не требуют никаких расходов.

Конструктивные особенности таких систем

Общий состав любой системы теплого пола представляет собой многослойную конструкцию, набранную из следующих элементов:

• теплоизоляционный слой. Он укладывается на черновой пол и служит для отсечки теплопотерь через перекрытие;
• нагреватель. Это может быть система трубопроводов, греющий кабель или пленка;
• слой стяжки (используется только для водяных систем или греющих кабелей;
• опорная система из щитов с бобышками (применяется для монтажа греющих кабелей или водяных систем);
• слой гидроизоляционной пленки;
• напольное покрытие.

Такова общая схема пирога теплого пола. При укладке возможны некоторые отклонения от нее, использование дополнительных компонентов или покрытий. Рассмотрим конструкционные особенности разных видов нагревателей:

Водяные системы

Водяной теплый пол — это сеть трубопроводов, зигзагами уложенных на теплоизолирующую подкладку и залитых цементной стяжкой. Если длина трубопровода слишком велика, то теплоноситель будет остывать и не обеспечит должную температуру. Поэтому, используется несколько участков (петель), которые обеспечивают более равномерный нагрев.

В качестве теплоносителя используется горячая вода из централизованных сетей, или из собственного автономного источника. Температура воды в трубах гораздо ниже, чем в сети. Поверхность пола нагревается до 26-30° (в зависимости от напольного покрытия), поэтому теплоноситель должен иметь температуру не выше 55°. Для этого устанавливают коллектор с узлом смешивания, добавляющим в прямой поток определенное количество остывшей обратки.

Можно регулировать режим вручную, но чаще используют специальный комнатный термостат. Это устройство, измеряющее температуру воздуха в помещении и дающее команду на нагреватель для коррекции. Это намного удобнее обычных датчиков температуры теплоносителя, так как учитываются дополнительные факторы — открытые окна, сквозняки и т.п.

Водяные напольные полы лучше всего работают с покрытием из керамической плитки. Трубопровод заливают в слой стяжки, на который укладывают кафель. Во время работы системы практически отсутствуют потери тепла, обычные для других видов покрытия.

Основные проблемы водяных теплых полов — протечки. Они возникают из-за разных причин, чаще всего от механических повреждений. Поиск и восстановление поврежденного участка — весьма сложное мероприятие, поэтому монтаж следует доверять грамотным и опытным специалистам.

Греющий кабель

Греющий кабель — это специальный провод, температура которого повышается при прохождении электрического тока.

Принцип его действия аналогичен работе нагревательных спиралей утюгов или ТЭНов, но температура гораздо ниже.

Есть два основных вида греющего кабеля:

• резистивный. Это обычный тип провода, нагрев которого зависит от сопротивления (или длины). Температура такого кабеля одинакова по всей длине;
• саморегулирующийся. Это кабель устроен сложнее. Между двумя токоведущими жилами установлена матрица, сопротивление которой меняется в зависимости от нагрева. Если участок кабеля находится в охлажденной зоне, сопротивление матрицы падает, начинает поступать повышенное напряжение, из-за чего участок кабеля нагревается сильнее. Использование саморегулирующегося нагревателя позволяет расходовать энергию более рационально, сильнее нагревая кабель именно там, где это необходимо.

Укладку кабеля производят на специальные щиты с выступами-бобышками. Плоскость щита служит теплоизолятором, отсекающим бесполезный нагрев перекрытия. Бобышки установлены равномерно на всей поверхности щита. Провод зигзагами укладывается между ними и подключается к источнику питания. Поверх щита укладывают еще один, ровный листовой материал (толстую фанеру или ДСП), который опирается на бобышки и образует поверхность для укладки напольного покрытия.

Этот вариант монтажа используется также для водяных теплых полов. Его преимущество состоит в возможности вскрыть настил и отремонтировать поврежденный участок нагревателя. Однако, верхний настил является экраном, отсекающим тепловую энергию. для получения ожидаемого эффекта приходится сильнее нагревать кабель.

Виды теплого пола: достоинства и недостатки, технические характеристики, материалы, применение

Существует множество мнений о том, где и когда впервые начали использовать технологию отопления жилищ посредством нагрева пола или иных строительных конструкций. Все более древние, указывающие на неё артефакты, археологи продолжают находить по всему миру. К примеру, в северном Китае была распространена система отопления под названием «кан». Она представляла собой печь с дымоходами, размещавшимися под низким лежаком. В Корее придумали более совершенную разновидность канального-печного обогрева – «ондоль», распределявшую тепло уже полностью под всей поверхностью пола помещения. Схожие виды теплых полов были обнаружены и в Швеции (IV век до н.э.), а также в городище Акарим (III век до н.э.), находящимся на территории Челябинской области. Позже подобная «русская» система отопления использовалось для обогрева Грановитой палаты.

Однако наибольшую известность у современников получила римская тепловая система – «гипокауст». Она состояла из печи, вынесенной за пределы жилых помещений, из которой смесь дыма и тёплого воздуха поступал в каналы внутри стен и в пространство подпола. Следует отметить, что все перечисленные способы обогрева являлись достаточно дорогостоящими как в устройстве, так и в эксплуатации. Поэтому, например, даже у зажиточных граждан Рима «гипокаустом» отапливалась только часть жилых помещений.

Теплый пол, фото остатков римской виллы с частично вскрытой конструкцией гипокауста

Виды современных теплых полов

Прогрессивные технологии сделали доступным отопление помещений через подогрев напольных покрытий. Какие бывают тёплые полы (ТП)? Наиболее распространенными стали следующие разновидности:

• водяные – часто являются одним из элементов основного (рабочего) обогрева дома;
• электрические – выступают в виде отдельных энергетических систем. Нередко применяются в качестве локальных подсистем для повышения комфорта пользователей.

В свою очередь, основные виды теплого пола классифицируются по типам нагревательных элементов или используемых для них материалов. Каждый из подвидов имеет свои достоинства и недостатки, а также рекомендуемую область наиболее эффективной эксплуатации.

Разновидности тёплых полов с жидкостным теплоносителем

Современные теплые полы с жидкостным теплоносителем способны поддерживать в помещениях заданный уровень температуры, при этом лишь слегка прогревая напольное покрытие. Такой способ отопления называется термостатический. Подключение трубопроводов рабочих контуров к котлам отопления выполняется через клапанную арматуру в составе смесительно-регулировочных узлов и коллекторных блоков, оборудованных циркуляционными насосами. Подобная комплектация НСУ (насосно-смесительного узела) способствуют тому, что температура подаваемой в систему жидкости не превышает 45°С.

Виды теплого пола под плитку – различия и состав настильных конструкций

В зависимости от материала трубопровода различают следующие разновидности теплого пола:

Считается одним из наиболее подходящих материалов для создания водяного теплого пола. Основные преимущества в ее высокой прочности и долговечности. Материал слабо подвержен коррозии, особенно при применении современных методов гальванической обработки. Хорошо выдерживает значительные механические воздействия, в том числе и внутреннее давление. Имеет широкий диапазон рабочих температур от -100°С до +250°С, а при замерзании теплоносителя внутри, трубы не растрескивается.

Важно! В процессе эксплуатации ТП из медного трубопровода не рекомендуется сливать воду.

Медный трубопровод имеет также некоторые технические и экономические ограничения:

1. Нельзя в одной системе отопления сочетать стальные и медные трубы, это может спровоцировать реакцию электрохимической коррозии.
2. Процесс монтажа длителен, трудоемок, требует высокого уровня мастерства. Осуществить укладку самостоятельно не представляется возможным, так как для неё требуются дорогостоящие профессиональные пресс-машины.
3. В качестве теплоносителя нельзя использовать воду с кислой или щелочной средой. Она способна сократить срок службы трубопровода почти вдвое.
4. Что касается высокой стоимости материала, то необходимо учитывать длительность его эксплуатации, которая может превышать 50 лет. Такой срок способен полностью окупить первоначальные расходы.

Медь рекомендуется использовать для создания небольших зон повышенного комфорта в зданиях с периодическим проживанием, для которых существует риск замораживания системы отопления. В качестве настила целесообразно использовать сухие системы реечного, полистирольного или модульного типов.

Металлопластик

Современный композитный материал, состоящий из нескольких слоев – внешнего и внутреннего из сополимеров пропилена либо полиэтилена, а также армирующей прослойки из алюминиевой фольги. Имеет отличные эксплуатационные характеристики:

• долговечность до 45-50 лет;
• полную устойчивость к коррозионным процессам;
• невосприимчивость к отложению и нарастанию минеральных образований;
• биологическую инертность – материал не выделяет патогенных и канцерогенных веществ, не вступает в реакцию с примесями растворёнными в воде;
• химическую стойкость. В системе отопления можно использовать большинство целевых химических присадок к теплоносителю или готовых антифризов;
• небольшой вес, а также наличие широкого ассортимента фитингов позволяют осуществлять монтажные работы самостоятельно. При этом можно обходиться подручными или доступными для недорогой аренды инструментами;
• высокий коэффициент шумопоглощения.

Тем не менее, металлопластик требует определенной наработки монтажных навыков и аккуратности в работе. Иначе, в процессе его эксплуатации, после многочисленных циклов нагрева и охлаждения, высок риск ослабления фитингов. Поэтому, при обустройстве этого вида тёплого пола, та часть трубопровода, которая закрыта бетонной стяжкой, должна быть цельной (не иметь стыков). Также для него существует ограничение по максимальной температуре. Диапазон рабочих температур металлопластика — 10°С… + 95°С. Допускается кратковременный нагрев материала до +110°С.

Металлопластик рекомендуется использовать для создания как полноценной системы отопления при помощи ТП, так и формирования зон комфорта со значительной площадью.

Полипропилен

Несмотря на свои высокие эксплуатационные показатели и доступную стоимость полипропиленовые трубы редко применяются при монтаже теплых полов. Причина заключается в их жесткости. Радиус изгиба неармированной трубы Ø 16 мм (диаметр преимущественно устанавливаемого в ТП материала) составит не менее 8-9 её диаметров. То есть, чтобы получить изгиб без заломов, повороты тепловых контуров будут иметь минимальные радиусы от 128 мм (помним, что угловые фитинги в стяжку ставить нельзя). В большинстве случаев этого совершенно недостаточно для укладки трубопровода с высокой плотностью, способную обеспечить расчётную тепловую мощность.

Полипропилен рекомендуется использовать в качестве материала для системы ТП только в случае крайней необходимости и только в тех помещениях, которые не будут подвергаться воздействию отрицательных температур.

Сшитый полиэтилен (REX)

Этот материал получил широкое распространение сравнительно недавно. Тем не менее, он демонстрирует довольно высокие эксплуатационные качества:

• диапазон рабочих температур 0…+95°С, кратковременно выдерживает до -50°с…+150°С;
• температуру плавления 150°С, возгорания – 400°С;
• деформационную упругость, которую отдельные продавцы называют «молекулярной памятью» для усиления информационного эффекта. Суть её заключается в том, что деформированный материал под воздействием граничных температур восстанавливает свою первоначальную форму. Поэтому, для исправления случайного залома, достаточно направить на поврежденное место струю горячего воздуха, например, из строительного фена;
• высокую устойчивость к внутреннему давлению и гидроударам;
• пластичность – труба REX хорошо гнется без вспомогательных приспособлений не повреждаясь. Радиус поворота составляет 4-5 диаметров;
• не подверженность химической и биологической коррозии;
• отсутствие токсичности и канцерогенных выделений как в процессе монтажа, так и во время эксплуатации.

Важно! Сшитый полиэтилен довольно чувствителен к ультрафиолетовому излучению. Хотя для смонтированного ТП это не так уж и важно, однако, этот факт необходимо учитывать во время его хранения.

Общие достоинства и недостатки водяного теплого пола

• Возможность равномерного прогрева всего помещения или создание особых зон комфорта в местах наиболее частого пребывания людей.
• Экономичность обогрева больших площадей, низкие эксплуатационные расходы.
• Можно укладывать по всей площади помещения, так как отсутствует опасность перегрева в закрытых зонах – под мебелью, коврами, напольными предметами интерьера.

• Довольно сложный и долговременный монтаж с наличием «мокрых» процессов.
• Необходимость использование цементно-песчаной стяжки, которая может «съесть» до 15-20 см высоты помещения.
• Ощутимая инертность управления температурными параметрами микроклимата.
• При протечке теплоносителя — в случае использования некачественных материалов, нарушений технологий сборки, форс-мажорных ситуациях — возникает необходимость в очень трудоемких и дорогостоящих ремонтных работах.

Виды теплых электрических полов и их характеристики

На сегодняшний день широко применяются четыре вида электрических теплых полов:

Греющий кабель

Один из наиболее ранних видов тёплых полов в квартиру. Его инсталляция осуществляется в бетонную стяжку толщиной не менее 5 см. В качестве напольного покрытия, чаще всего, используется керамическая плитка.

Существует несколько разновидностей греющих кабелей. Наиболее доступный по стоимости – резистивный. Особенностью его использования является категорический запрет на укорачивание линии. Если отрезать часть проводника, то его общее сопротивление снизится, что приведет к возрастанию протекающего через него электротока, к перегреву и быстрому выходу из строя токопроводящих жил.

Резистивный кабель производят в двух исполнениях – одножильном и двужильном. По принципу действия они не отличаются, но двужильный более удобен для монтажа, так как подключается с одного конца, а на другом заглушен.

Схема подключения одно- и двухжильного резистивного нагревающего кабеля к термостату

Усовершенствованной разновидностью резистивного двухжильного нагревателя является зональный кабель. У него между двумя токонесущими жилами размещаются спиральные резистивные элементы, имеющие одинаковую мощность. Такой кабель можно нарезать мерными частями (по зонам) в специально отмеченных местах.

Внутреннее устройство резистивного зонального нагревающего кабеля

Общие достоинства и недостатки кабельных ТП

• Наиболее доступная стоимость из всех разновидностей теплого пола на электрических термоэлементах.
• Полная свобода в расположении термоэлемента на основании.
• Аккумулирует небольшое количество энергии (за счет толстой стяжки), продолжая некоторое время после отключения отдавать тепло в помещение.

• Существенно снижает электробезопасность помещения.
• При обустройстве греющей плиты не обойтись без «мокрых» процессов – заливки песчано-цементной стяжки.
• Небрежность или отсутствие опыта во время монолитных работ могут привести к образованию воздушных карманов вокруг кабеля. В таких местах возможен перегрев проводника и выход его из строя.
• Недопустимо размещать нагреваемой зоной мебель – под ней кабель также перегревается, со всеми вытекающими из этого последствиями.
• Старые модели греющих кабелей вырабатывали значительное количество электромагнитного излучения, поэтому при покупке убедитесь, что продукция имеет сертификат качества ISO 14000.

Резистивные кабели отлично подходят для подогрева в ванных, кухонь, балконов, хозяйственных, а также прочих вспомогательных помещениях.

Термоматы

Под этим названием реализуются две разновидности изделий абсолютно различные по принципу действия – конвекционные и инфракрасные.

Конвекционный мат является усовершенствованным вариантом резистивного кабеля, который закреплен на сетчатой основе, выступающей армирующим слоем при тонкослойной песчано-цементной заливке. Кроме этого, допускается монтаж керамической плитки непосредственно на мат. В этом случае толщина греющего покрытия теплого пола не будет превышать 2 см.

Нагревальный конвекционный кабельный мат

Инфракрасные карбоновые маты представляет собой углепластиковые стержни, закрепленные с двух сторон на энергонесущих кабелях. Система осуществляет нагрев, излучая инфракрасные волны в диапазоне 8…14 мкм. Укладывается в песчано цементную стяжку толщиной не менее 3 см, а также непосредственно в утолщенный слой плиточного клея. При этом требуются высокие профессиональные навыки монтажа.

Расположение карбоновых матов по всей площади помещения

ИК пленочное покрытие

Более совершенная разновидность нагревательного элемента для тёплого пола. Нагрев выполняется посредством ИК-излучения. Монтаж, за некоторым исключением, выполняется в сухую под ламинат, паркет, линолеум и т.п. Различают следующие виды пленочного электрического теплого пола:

• классический – небольшие по площади нагревательные элементы расположены тонкими полосами поперек рулона пленки;
• сплошной – нагревательные элементы значительно шире и занимают практически всю площадь пленки. Такая разновидность имеет высокую эффективность и может быть использовано в качестве полноценной системы отопления для квартиры;
• многослойный – имеет дополнительную защиту от влаги, а его монтаж допускается в тонкослойную песчано-цементную стяжку. Одной из разновидностей многослойного инфракрасного пленочного пола является перфорированная пленка. Перфорация овальных отверстий между нагревательными элементами сделана для лучшей адгезии плитки, укладываемой непосредственно на пленку.

Инфракрасный пленочный теплый пол – многослойный, перфорированный

Важно! Перечисленные виды электрических тёплых полов, за исключением инфракрасных карбоновых матов, нельзя располагать под мебелью или другими громоздкими предметами, которые могут вызвать локальный перегрев и выход из строя нагревательного элемента.

Саморегулирующиеся кабели

Имеют принцип действия, который существенно отличается от резистивных или инфракрасных нагревательных элементов. В нем между двумя токопроводящими жилами расположен слой эластичного углеродно-полимерного материала, обладающего изменяемой величиной сопротивления, на которую влияет температура окружающей среды. Если кабель (самрег) расположен на холодном участке, то его сопротивление низкое, и через него протекает ток большой величины, преобразующийся в большое количество тепловой энергии. По мере нагрева рабочего проводника, его сопротивление растет, приводя к снижению величины электротока. Поэтому, на заблокированных мебелью участках, где теплоотдача минимальна, интенсивность обогрева может снизиться до нуля.

Кроме того, к достоинствам саморегулирующегося кабеля относится упрощенный монтаж изделия, так как его можно разрезать на куски произвольной длины без снижения эксплуатационных характеристик.

«Самреги» первоначально преимущественно использовались для защиты от перемерзаний трубопроводов, в противообледенительных системах и в промышленности. Но постепенно они начинают применяться и для обустройства теплых полов внутри помещений, так как, несмотря на свою дороговизну, предоставляют определенные преимущества по сравнению с традиционными системами электроподогрева.

Выводы

При выборе технологии тёплого пола необходимо учитывать не только его стоимость, но и особенности установки:

1. Нередко в многоквартирных домах оказывается нежелательным выполнение монтажа тёплого пола в стяжку по причине низких потолков в помещениях. В таких случаях наиболее целесообразно использовать пленочные ТП, несмотря на их более высокую стоимость.
2. Большинство видов нагревательных кабелей и матов на их основе могут монтироваться не только на полу, но и на стенах.
3. Для постоянного подогрева или использования в качестве основного источника отопления, несомненно, лучше устанавливать водяной теплый пол, являющийся наиболее экономным.