📝 Как выбрать электрический теплый пол: советы, расчеты и схемы

Какой бы тип электрического подогрева поверхности пола ни был избран, перед приобретением комплекта необходимых элементов и расходных материалов производится обязательный расчет создаваемой системы. Алгоритмы расчета по конкретным моделям могут несколько различаться, но все же общий для всех параметр – минимально необходимая мощность нагрева.
Зависит этот показатель от целого ряда критериев:
На это влияют климатические особенности конкретного региона, то есть средние показатели зимних отрицательных температур.
Важное значение имеет ориентированность здания и конкретного помещения по сторонам света, а также относительно сложившейся в данной местности «розы ветров».
Конструкция самого строения – материал, примененный для возведения стен, их толщина, степень термоизолированности, материал кровли, полов и т.п.
Полнота и качество проведенных утеплительных работ, в том числе на стенах, цоколе здания, полах. Учитывается, какие установлены окна и двери и насколько велики их термоизоляционные качества.
Важным критерием является конкретное предназначение помещения, в котором планируется установка системы подогрева пола.
Наконец, учитывается и конечная температура, которую желают видеть хозяева жилья, устанавливая «тёплый пол» в качестве дополнительного или основного типа отопления.
Система расчета – достаточно сложна и громоздка, и это, как правило, удел специалистов теплотехников. Однако, стоят услуги специалистов — достаточно недешево, и поэтому можно попробовать подсчитать параметры «теплого пола» и самостоятельно, воспользовавшись специальными программами, которые доступны в интернете.
У них обычно – достаточно понятный интуитивно интерфейс, и останется лишь по запросам ввести ряд данных о параметрах своего жилища, чтобы программа произвела необходимые расчеты.
Ну а для тех, кто не любит загружать свою голову подробными расчетами, можно привести усредненные значения, которые будут актуальны для средней полосы России, при условии, что в доме или квартире проведены качественные утеплительные работы, установлены двойные стеклопакеты. (К слову, при несоблюдении этих требований нечего и думать об установке электрического теплого пола, так как деньги гарантированно будут улетать в буквальном смысле слова – на ветер).
Следующий важный момент – необходимость термоизоляционного слоя под нагревательными элементами «тёплого пола». Бытует мнение, что такая мера является обязательной только для полов на первых этажах зданий, под которыми нет отапливаемых помещений. В определённой степени — это может показаться справедливым, однако, если разобраться подробнее, то необходимость такой термоизоляции становится очевидной.
На схеме изображены два помещения: под №1 – то, в котором устанавливается система электрического подогрева пола, а под №2 – то, что расположено этажом ниже. Между ними обязательно находится мощное перекрытие №3.
Система электрического подогрева (№4) передает тепловую энергию не только вверх, на лицевое покрытие пола (№5) но и вниз. Если представить, что термоизоляционный слой (№6) не уложен, то огромное количество электроэнергии будет тратиться впустую, на нагрев бетонного перекрытия. Теплоемкость у этой массивной конструкции огромна, и плюс к этому она опирается на капитальные стены, которые также «оттягивают» терло на себя. При этом даже не столь большое значение будет иметь то, какая температура воздуха в нижнем помещении, так как температура самого перекрытия в любом случае будет меньше, и количество тепловых потерь (показаны красными стрелками) будет весьма значительным.
Задача термоизоляционного слоя (№6)– не столько оградить перекрытие от поверхности пола, сколько снизить абсолютно не нужные теплопотери на нагрев бетонного массива вниз. Толщина же может быть различной – вот она зависит и от вида электрического подогрева, и от степени утепленности помещения. Например, для некоторых видов «теплых полов» обязательно потребуется достаточно толстая прослойка из пенополистирола, а для других – достаточно подложки из вспененного полиэтилена с обязательны отражающим фольгированным слоем.
Ниже на диаграмме представлена зависимость количества теплопотерь от толщины утеплительного слоя. По оси ординат в процентах указаны потери от общей тепловой мощности, вырабатываемой системами нагрева. Абсциссы – это толщина утеплительного слоя (в миллиметрах) на основе обычного пенополистирола.
Расчеты проведены для помещения с качественно исполненной термоизоляцией стен, окон, дверей, потолка. Но даже в этом случае отсутствие термоизоляции на полу ведет к потере почти третьей части общего количества тепловой энергии! А вот даже незначительный слой утеплителя сразу же снижает ненужный расход.
Интересная особенность – повышение толщины термоизоляционного слоя позволяет снизить теплопотери практически втрое. Но полностью устранить этот негативный эффект все же не получается. И вот значение толщины пенополистирола или пенополиуретана в 35 — 40 мм становится, по сути, оптимальным – дальнейшее ее наращивание, в принципе, не дает видимого результата (потери стабилизируются на уровне 8 – 9 %). А это означает, что более толстый слой приведет лишь к перестающему быть оправданным уменьшению высоты помещения.
Основные принципы укладки электрических «теплых полов»
При планировании системы электрического «теплого пола» и составлении предварительных схем и чертежей ее монтажа обязательно учитываются несколько важных правил: В частности, укладка нагревательных элементов никогда не приводится «в сплошную».
Они не должны размещаться под стационарными предметами мебели. Нагрев поверхности пола обязательно предполагает постоянный теплообмен с воздухом в помещении. Если этого эффекта нет, то неминуем перегрев кабельной части с вполне вероятным выходом ее из строя. Кроме того, излишний нагрев вреден и для мебели – деревянные или композитные детали будут рассыхаться и трескаться. Да и с экономической точки зрения – зачем тратить энергию на нагрев участков пола, которые никаким образом не принимают участие в общем теплообмене?
Отступы от стен или стационарных элементов мебели должны планироваться примерно в 50 мм. В местах, где проходят отопительные магистрали (стояки) или же установлены иные нагревательные приборы, этот, интервал должен быть увеличен минимум до 100 мм.
Обычно считается, что отопление по принципу «теплый пол» будет эффективным в том случае, если площадь покрытия нагревательными контурами составит не менее 70% от общей площади помещения.
Целесообразно все предварительные расчеты и «прикидки» перенести на графическую схему, сначала в черновом, а затем и в окончательном варианте – это поможет не ошибиться при расчетах необходимого количества оборудования, станет руководящим документом при проведении монтажных работ. Удобнее всего выполнять подобный чертеж на миллиметровой бумаге, с обязательным соблюдением масштаба.
Обязательно сразу определяется оптимальное место для расположения блока управления (термостата) и термодатчика. Обычно сам блок размещают на высоте примерно 500 мм от пола в том месте, где к нему будет обеспечен беспрепятственный доступ для визуального контроля и мануального управления, и куда удобнее всего будет провести и проводку питания, и контакты самих обогревательных элементов.
При планировании размещения кабельной части «теплого пола» на поверхности, обязательно учитывается то, что ни при каких обстоятельствах обогревательные провода не могут пересекаться.
Остальные параметры укладки уже будут являться специфическими особенностями различных схем электрического подогрева.
Теперь, когда с теорией в общих чертах покончено, перейдём к рассмотрению практических вопросов – выбору конкретного вида электрического «теплого пола».
Электрические «тёплые полы» резистивного принципа действия
Резистивный принцип действия означает нагрев металлических проводов при протекании через них электрического тока за счет подобранного сопротивления металлических проводников. Технологически этот принцип исполнен в виде нагревательных кабелей или специальных матов.
Кабели для системы «теплого пола»
Кабели выпускаются тоже в достаточно широком разнообразии. Их можно разделить на резистивные одножильные, двужильные и полупроводниковые с эффектом саморегуляции нагрева.
Одножильные кабели – самые простые по устройству и самые недорогие по своей стоимости. По большому счету – это обыкновенная длинная «спираль в изоляции», подобно той, что используется во многих обогревательных или бытовых приборах.
Единственная жила выступает и в качестве проводника, и в качестве нагревательного элемента.
Медная оплетка является лишь экраном, подсоединенным к заземляющему проводнику, для того, чтобы минимизировать возможные электромагнитные излучения от кабеля.
С обеих сторон к такому кабелю через соединительные муфты подсоединены монтажные проводники (их еще называют в обиходе «холодными концами»). Очевидно главное неудобство такого кабеля – оба его конца должны сойтись в одной точке, чтобы быть подключёнными к клеммам блока управления – термостата.
Как правило, подобные кабели реализуются в магазинах комплектами строго определенной длины и, соответственно, мощности нагрева. Эти параметры обязательно должны быть указаны в паспорте изделия.
Двужильные кабеля с точки зрения планирования и прокладки системы «теплый пол» — намного удобнее.
В одном кабеле заключены два проводника. Один из них может использоваться для нагрева, а второй – лишь для замыкания цепи. Есть модели, у которых и оба провода в равной мере выполняют обе функции.
Кабель всегда завершается оконечной муфтой, в которой организовано контактное соединение обоих проводников. «Холодный конец» у двужильного кабеля один – это намного упрощает составление схемы выкладки «теплого пола», так как появляется больше свободы в размещении витков – нет нужды тянуть к термостату второй конец. Для примера – сравните два варианта, представленных на рисунке:
При абсолютно равной площади обогрева схема укладки двужильного кабеля (справа) намного проще. На схеме цифрами показаны:
1 – обогревающий кабель;
2 – «холодные концы»;
3 – соединительные муфты:
4 – кабель термодатчика;
5 –термодатчик;
6 – оконечная муфта.
И в том, и в другом случае использование греющего кабеля, как правило, предусматривает его заливку бетонной стяжкой толщиной от 30 до 50 мм – она, помимо функции выравнивания поверхности пола, будет играть роль мощного аккумулятора тепла. Общая схема будет выглядеть примерно так (рис. 6):
1 – плита потолочного перекрытия;
2 – слой гидроизоляции;
3 – слой термоизолятора. Про материалы и необходимую толщину подробнее было рассказано выше.
4 – Выравнивающая стяжка поверх термоизолятора, толщиной до 30 мм. В ряде случаев, например, при использовании плит экструдированного пенополистирола повышенной плотности, обходятся и без нее.
6 – обогревательный кабель, закрепленный на монтажной ленте (5).
7 – финишная стяжка, толщиной от 30 до 50 мм, которая станет основанием для декоративной отделки пола (8) и весьма емким аккумулятором тепла.
Иногда можно встретить рекомендации по возможной укладке кабельного теплого пола и без стяжки (рис. 7) – под настеленным деревянным полом. Однако, это, скорее, является исключением из правил. Кроме того, эффективность такого нагрева все же значительно ниже, чем с использованием стяжки.
1 – термоизоляция (пенополистирол, пенополиуретан или минеральная вата).
2 – плотная алюминиевая фольга, играющая роль отражателя тепла.
3 – металлическая сетка, к которой подвязаны петли нагревательного кабеля (4).
5 – термодатчик, размещенный в гофрированной трубке и подключенные к блоку терморегуляции (8)
6 – прорези в лагах для пропуска кабеля
7 – финишное напольное покрытие (как правило, деревянный массив).
Теперь надо разобраться с вопросом, сколько же потребуется обогревательного кабеля для комнаты, и с каких шагом его укладывать на полу.
Исходными данными для расчета являются площадь комнаты, на которой будет проводиться выкладка (общая, за вычетом участков, где размещение кабеля запрещено), и необходимая мощность обогрева на квадратный метр площади (указана в таблице, приведенной выше).
Первым шагом определяется требуемая длина кабеля:
L = S × Рs/Рk
— S – площадь, на которой будет производиться раскладка кабеля. Ее несложно вычислить на вычерченной графической схеме.
— Рs– удельная мощность электрического нагрева на единицу площади (м²), требуемая для эффективного отопления помещения (см. таблицу).
— Рk– удельная мощность конкретной модели нагревательного кабеля – она обязательно указывается в его технической документации.
Теперь несложно определиться с тем, какое межвитковое расстояние должно соблюдаться при укладке кабеля:
Н = S × 100/L
— Н – интервал между соседними проводниками (межвитковое расстояние) в сантиметрах.
— S– площадь, то же самое значение что и в первой формуле.
— L– определенная ранее длина обогревательного кабеля.
После того как параметры полностью рассчитаны, можно переносить рисунок укладки на масштабированный чертеж – это значительно облегчит впоследствии процесс монтажа «теплого пола».
Еще одна разновидность обогревательного кабеля для системы «теплый пол» двужильный саморегулирующийся с полупроводниковой матрицей.
Используется он не так часто, то ли в силу своей дороговизны, то ли из-за не слишком распространенной информации о нем. А между тем – такой кабель очень удобен и экономичен в эксплуатации.
Оба его проводника выполняют только токопроводящую роль, а нагрев осуществляется за счет полупроводниковой матрицы, расположенной по всей длине кабеля. Особый ее состав вызывает нагрев в любой точке кабеля. Причем, интенсивность нагрева меняется под действием температуры.
На более холодных участках (А) количество токопроводящих частиц (белые точки) максимально, и нагрев здесь ведется наиболее интенсивно. По мере нагрева проводимость матрицы резко снижается (область В), а при достижении оптимальной температуры – практически полностью прекращается (С). Таким образом, кабель сам по себе, без стороннего вмешательства, выравнивает температуру по всей площади комнаты. – остаётся лишь задать ее максимальное значение на терморегуляторе.
Кстати, подобному кабелю не особо страшны и перекрытия нагреваемых поверхностей какими-либо тяжеловесными предметами мебели – после нагрева проводимость матрицы на таком участке попросту снизится до абсолютно безопасных значений.
В остальном же процесс расчета и укладки такого кабеля мало отличается от резистивных его «собратьев».
Удобство нагревательных кабелей – полная универсальность создаваемого «теплого пола» — он может быть застелен любым, без исключения, финишным покрытием.
#Статья