Система «теплый пол»
В последнее время все большую популярность приобретает система отопления «теплый пол», обеспечивающая наиболее комфортные условия для пребывания человека, ведется даже строительство жилых домов с использованием такой системы. Если же, как чаще бывает, теплый пол не был предусмотрен при строительстве жилого дома, то при желании его можно добавить.
Теплый пол может быть водяным или электрическим. Для возможности круглогодичной работы системы теплого пола в помещениях небольшой площади (ванная, санузел) удобно использовать электрический теплый пол. Его недостаток – высокий расход электроэнергии. В городских зданиях, построенных более 10 лет назад и где подстанции, подводка к домам и квартирам рассчитаны по старым нормам (примерно 2,5 кВт на квартиру), его следует применять осторожно, поскольку есть вероятность перегрузки питающего кабеля (если все соседи одновременно включат многочисленные электрические приборы). Но даже если электрическая мощность, необходимая для подключения электроотопления, имеется (в современных квартирах это 7 кВт), надо проверить, допускает ли существующая в квартире проводка подключение теплого пола по токовой нагрузке. Если нет, систему мощностью более 2 кВт можно установить через отдельную проводку и отдельный автомат.
Особое внимание при использовании водяного теплого пола стоит обратить на качество проектных решений и монтажных работ. Очевидно, что возможность протечек и повреждения труб в этом случае следует свести к минимуму.
Электрический подогрев пола (теплый пол) способен стать как основной, так и дополнительной (используемой совместно с другими нагревательными приборами) системой отопления, которую можно включить в любое время года, независимо от распорядка работы коммунальных предприятий. Источником тепла является нагревательный кабель. Он превращает пол в большую панель, равномерно излучающую тепло.
Кабель подключают к автоматическому терморегулятору (термостату), управляющему температурой воздуха в помещении. Этот прибор закрепляется на стене и является единственной видимой частью системы. Сведения о температуре в помещении поступают к нему от термодатчика, установленного в специальной гофрированной трубке (чтобы его можно было поменять при поломке) в плоскости заделки кабеля, непосредственно в корпусе терморегулятора или в любом удобном для хозяина месте.
Рис. 7. Схема устройства теплых полов
В качестве основной (главной) система теплого пола используется обычно в отдельно стоящих зданиях (коттеджах, дачах), в том числе тех, которые невозможно подключить к центральному отоплению. В этом случае у дизайнера остается большее пространство для воплощения его замыслов, поскольку нет необходимости изыскивать места для отопительных приборов и труб и как-то их декорировать. В качестве верхнего слоя теплого пола могут использоваться натуральный или искусственный камень, бетон, кафельная плитка, пробка, линолеум, ковролин, хорошо просушенное дерево (паркет или половая доска).
Как дополнительная система теплый пол предназначается для достижения наивысшего комфорта в помещениях с холодными полами (санузлы, кухни, ванные комнаты), на первых этажах зданий, а также в любых других жилых и нежилых зонах. Место для дополнительной системы заказчик выбирает по своему усмотрению. Например, можно подогревать пол в детской, гостиной, ванной комнате, небольшое пространство под письменным столом или в прихожей. В таком виде система находит предпочтительное применение в городских квартирах, поскольку водяные теплые полы в них внедрять затруднительно.
В зависимости от выбранной комплектации кабельная система обогрева обеспечит вам:
– обогрев помещения с автоматическим регулированием температуры воздуха;
– подогрев пола с автоматическим регулированием температуры. При этом необходимая вам температура легко и просто устанавливается на соответствующем регуляторе.
Нагревательный кабель монтируют в массиве пола, который превращается в источник тепла, а его поверхность – в большую рабочую панель, равномерно излучающую идеально комфортное для человека тепло. При этом температура пола вследствие равномерного распределения кабеля по всей его площади лишь на несколько градусов превышает температуру воздуха. Это существенно отличает кабельную систему обогрева от традиционных или иных систем отопления, и ее применение гарантирует ряд существенных преимуществ по сравнению с ними.
Отсутствуют радиаторы, подводящие трубопроводы, вентили, котлы и другое оборудование, портящее внешний вид. Отсутствуют горячие и раскаленные поверхности, в соприкосновении с которыми можно получить травму или ожог. Появляется полная свобода расстановки мебели и внутреннего дизайна помещения, так как не теряется полезная площадь под установку радиаторов.
При использовании традиционных водяных или электрических радиаторов происходит конвективный теплообмен воздуха со строго ограниченной по площади поверхностью сосредоточенных источников тепла. Нагретый ими около пола холодный воздух устремляется вверх. В результате возникают достаточно интенсивные потоки воздуха в виде прохладного сквозняка у ног и перемещения теплых масс воздуха у потолка.
Благодаря оптимальному с теплотехнической точки зрения расположению нагревательного элемента в полу создается комфортный для человека перепад температуры воздуха по высоте помещения и возможность с помощью автоматического регулятора снизить среднюю температуру в нем на 2–3 °C. Это означает снижение расхода тепла на обогрев на 18–20 %.
Система полностью автоматизирована и включается сразу же, как только регулируемая температура воздуха в помещении (или пола – в зависимости от примененного регулятора) опускается ниже заданного вами значения.
Полная автономия в выборе температуры помещений вашего дома позволяет дополнительно снизить расход тепла на обогрев.
Кабельная система обогрева как дополнительная может быть использована и в помещениях с уже существующими иными системами отопления.
Одна и та же система обогрева может служить для обогрева одновременно двух или более рядом расположенных помещений при регулировании температуры в одном из них.
Система обогрева. В состав системы обогрева входят:
1) кабель, в зависимости от типа изготовленный из следующих частей:
– нагревательный кабель;
– соединительные кабели;
– соединительная муфта;
– поворотная муфта;
2) регулятор и датчик температуры;
3) монтажные принадлежности и материалы:
– монтажные направляющие;
– теплоизоляционный материал;
– теплоотражающий экран.
При монтаже системы нагревательный кабель с помощью соединительных кабелей подключается через регулятор температуры к сети переменного тока (220 В, 50 Гц).
С помощью монтажных направляющих кабель укладывают на основание пола, предварительно покрытое слоем теплоизоляционного материала (плиты из натуральной пробки) и теплоотражающим экраном (алюминиевая фольга), и заливают бетоном. На бетон наносят внешнее декоративное покрытие (линолеум, паркет и др.) или облицовочные плитки.
Регулятор устанавливается на стене помещения и является единственной видимой частью системы.
Комплект монтажных принадлежностей и материалов является функционально полным. Приобретая его, вам при монтаже системы остается только приготовить бетонный раствор. Вы можете приобрести как весь комплект системы обогрева, так и отдельные ее составляющие по собственному усмотрению.
Все составляющие части системы прошли всесторонние испытания в соответствии с целями их применения и строгий контроль качества в процессе производства.
Эффективное износостойкое изоляционное покрытие нагревательного кабеля надежно предохраняет его от коррозии и износа.
При соблюдении инструкций и рекомендаций гарантируется надежная и длительная работа кабельной системы обогрева.
Итак, кабельная система обогрева включает нагревательный кабель, соединительные кабели, регулятор температуры с датчиком (или комбинацией датчиков).
Нагревательный кабель является основным элементом системы обогрева. Вмонтированный в массив пола, при подключении к сети электропитания он выполняет функции теплоносителя вследствие эффекта выделения теплоты в проводнике с активным сопротивлением при пропускании по нему электрического тока.
Максимально допустимая рабочая температура кабеля +75 °C. Минимально допустимый диаметр изгиба кабеля составляет шесть диаметров поперечного сечения.
Запрещается:
– удлинение или укорачивание нагревательного кабеля;
– подключение концов нагревательного кабеля непосредственно в сеть.
Соединительные кабели
Соединительные кабели служат для подсоединения нагревательного кабеля к терморегулятору и сети питания.
Стандартная длина одного соединительного кабеля – 2 м. Соединительный кабель можно нарастить аналогичным по устройству кабелем с сечением провода от 1,5 до 2,5 мм2.
На этикетке кабеля даются технические характеристики: напряжение питания (В); мощность кабеля (Вт); сопротивление (Ом).
Соединение с нагревательным кабелем производится с помощью соединительного кольца путем раздельного соединения проводов и металлических оплеток. Место соединения кабелей закрывают соединительными термостойкими муфтами, которые при монтаже кабеля должны быть размещены непосредственно в зоне нагрева (в бетонной стяжке).
Регулятор и датчик температуры
Управление обогревом в кабельных системах осуществляют с помощью автоматических регуляторов, которые обеспечивают точное и оптимальное регулирование температуры в отношение как комфорта, так и экономии энергии.
Питание нагревательного кабеля от сети (включение и отключение) производится через контактную систему регулятора. При первом включении системы обогрева в работу после ее монтажа или длительного отключения регулятор в результате продолжительного включения (либо многократных периодических включений) и, соответственно, интенсивного нагрева пола за счет выделяемого кабелем тепла доводит регулируемую температуру (воздуха в помещении или пола) до заданного значения и затем поддерживает ее на этом уровне путем периодических включений кабеля в сеть и его отключений.
В кабельной системе обогрева в комплекте соответствующими датчиками используются:
– регулятор температуры воздуха (для обогрева помещений);
– регулятор температуры пола (для подогрева пола).
В случае раздельного использования регулятора и датчика они комплектуются соединительным проводом.
Регулятор необходимо устанавливать в местах, исключающих попадание внутрь влаги, что увеличивает срок его службы. При установке системы обогрева в помещениях с повышенной влажностью регулятор необходимо выносить за пределы помещения. В этом случае применяют регулятор и датчик температуры раздельного исполнения. При выборе регулятора следует учитывать его коммутирующую способность. При необходимости питание нагревательного кабеля большой мощности можно осуществлять через управляемые регулятором магнитные пускатели (контакторы).
Возможно применение регуляторов, обладающих термореле с часовым механизмом, что позволяет заранее задавать требуемый температурный режим, переменный в течение дня или недели, без вмешательства извне. Применение данных регуляторов повышает комфортность и способствует экономии электроэнергии.
Ограничитель диапазона регулируемой температуры смонтирован на обратной стороне регулировочного (установочного) лимба регулятора. На нем можно установить требуемый диапазон или конкретное значение температуры.
При монтаже подключение нагревательного кабеля к сети необходимо осуществлять через регулятор по прилагаемой к нему электрической схеме.
Регулятор температуры воздуха
Регулятор температуры воздуха применяют в кабельной системе при обогреве помещений, когда задается требуемая температура воздуха.
Регулятор имеет несколько исполнений:
– со встроенным датчиком температуры воздуха;
– с вынесенным датчиком температуры воздуха;
– со встроенным датчиком температуры воздуха и датчиком температуры пола.
Регулятор со встроенным датчиком температуры воздуха устанавливают непосредственно в обогреваемом помещении на высоте 1,5 м от поверхности пола в местах, не подверженных воздействию сквозняков, солнечных лучей и вдали от других источников тепла. Вентиляционные пазы должны находиться сверху и снизу регулятора. Установка регулятора с вентиляционными пазами сбоку недопустима.
Регулятор с вынесенным датчиком температуры воздуха применяют при отсутствии возможности установки регулятора непосредственно в обогреваемом помещении. Это относится к случаю установки системы обогрева в удаленном помещении или в помещении с повышенной влажностью.
Регулятор со встроенным датчиком температуры воздуха и датчиком температуры пола применяют при укладке кабеля в деревянные и другие типы полов (например, в бетонные полы с толстым паркетным покрытием), где при регулировании температуры воздуха в помещении необходимо ограничивать температуру пола (при этом регулирование температуры пола не осуществляется).
Регулятор температуры пола
Регулятор температуры пола применяют в кабельной системе обогрева при подогреве пола, когда задается его температура.
Для обеспечения правильной работы регулятора подсоединение его к сети необходимо выполнять в строгом соответствии со схемой. Неправильное подключение приведет к тому, что ускоритель, находящийся постоянно под напряжением сети, явится причиной замедленной работы регулятора, а также пониженной точки коммутации.
Регулятор имеет функцию самоконтроля. Кабель автоматически отключается при коротком замыкании или неисправности датчика. Надо помнить, что при использовании регулятора с датчиком температуры пола система обогрева будет очень медленно реагировать на температурные воздействия от дополнительных источников тепла (прямые солнечные лучи, электрокамины и т. д.), поэтому потребуется ручная корректировка.
Датчик температуры пола соединяется с регулятором проводом, который при монтаже системы закладывается внутрь гофрированной трубки по всей его длине от датчика до регулятора. Датчик закладывается внутрь медной трубки, заглушенной с одной стороны. Трубка крепится на специальном пластиковом держателе. Нижний конец гофрированной трубки закрепляется на конце медной трубы. Применение держателя позволяет жестко зафиксировать расположение датчика в любой точке по вертикальному сечению бетонной стяжки и измерять температуру стяжки с большой степенью точности. Медная трубка обладает высокой теплопроводностью, а ее внутренний диаметр несколько больше внешнего диаметра датчика.
Держатель с датчиком закладывается в бетонную стяжку в открытой части петли кабеля на расстоянии не менее
0,5 м от стены в той части пола, которая не подвержена воздействию внешних источников тепла.
Применение гофрированной трубки позволяет заменить датчик в случае выхода его из строя. Диаметр трубки должен быть не менее 10 мм.
Держатель с датчиком температуры рекомендуется устанавливать в верхней части вертикального сечения бетонной стяжки.
Монтажные принадлежности и материалы
Комплект монтажных принадлежностей и материалов включает монтажные направляющие, теплоизоляционный материал и теплоотражающий экран.
Монтажные направляющие
Монтажные направляющие – это пластмассовые планки длиной 0,5 м с пазами для укладки кабеля. При необходимости длина планки может быть уменьшена. Выпускают направляющие с мелкими пазами с шагом пазов 40 мм и с крупными пазами с шагом пазов 60 мм. Таким образом, существует возможность выбрать шаг укладки кабеля, кратный 40 мм (40, 80, 120, 160 и 200 мм), с помощью планок с мелкими пазами, и кратный 60 мм (60, 120, 180 и 240 мм), с помощью планок с крупными пазами.
Крепление направляющих к полу осуществляют с помощью шурупов или дюбелей с шагом 0,2 м. Глубина фиксации крепежа должна составлять не менее 25 мм.
Допускается крепление кабеля вместо направляющих на опорной металлической сетке.
Теплоизоляционный материал
Для качественной работы системы обогрева, уменьшения тепловых потерь и экономии электроэнергии важно обеспечить хорошую теплоизоляцию пола. Для этого необходимо перед усадкой кабеля на всю поверхность основания пола уложить слой теплоизоляционного материала, толщина и физические свойства (теплопроводность) которого обуславливаются конструкцией пола и самим помещением, в котором он находится.
Особое внимание следует обратить на то, чтобы под изоляционным покрытием не образовывался слой воздуха. В связи с этим жесткое покрытие, имеющее прогиб больше
4 мм/м, плохо подходит для изоляции или его приходится разрезать на куски.
Теплоизоляционный материал не должен уменьшаться (увеличиваться) в объеме с изменением температуры. Необходимо учитывать также пожароопасные свойства материала.
Теплоизоляция может быть выполнена из натуральной пробки, жесткого пенопласта или пенополистирола.
В силу низкой теплопроводности наиболее предпочтительна натуральная пробка. В этом случае толщина теплоизоляционного слоя минимальна (до 2 мм).
Проводка в теплоизоляционном покрытии водопроводных шлангов или посторонних электрических кабелей запрещается. Монтаж системы без применения теплоизоляции не рекомендуется.
Теплоотражающий экран
Во всех вариантах конструкции пола, при которых нагревательный кабель может непосредственно соприкасаться с теплоизоляцией, для уменьшения тепловых потерь и экономии электроэнергии необходимо устанавливать между кабелем и теплоизоляцией теплоотражающий экран. В качестве теплоотражающего экрана используется алюминиевая фольга толщиной около 100 мкм. Алюминиевая фольга также предотвращает продавливание нагревательного кабеля в слой теплоизоляции и способствует более равномерному распределению температуры по поверхности пола.
Выбор системы обогрева
Выбор системы обогрева конкретного помещения сводится к выбору мощности и типа нагревательного кабеля и регулятора температуры.
С точки зрения эксплуатационных качеств системы наилучший нагревательный кабель – это кабель с максимально допустимой для данного помещения мощностью.
При включении системы после ее отключения или при исходно низких начальных температурах пола максимально допустимая мощность кабеля позволяет достигать наиболее быстрого прогрева пола (воздуха) до требуемой температуры и добиваться наилучших характеристик ее регулирования. В этом случае система обогрева быстрее всего выходит на заданный температурный режим.
Выбор максимально допустимой мощности обуславливает применение кабеля большой длины и, следовательно, малый шаг его укладки, что благотворно влияет на равномерное распределение температуры по поверхности пола и способствует наиболее ровному его прогреву.
Чем больше допустимая мощность кабеля, тем короче во времени интервалы включенного состояния кабеля в установившемся режиме работы системы обогрева.
Выбор кабеля с максимально допустимой мощностью приводит только к удорожанию системы, так как при этом используется наиболее дорогой кабель. Потребляемая же системой обогрева мощность в установившемся режиме работы практически не зависит от мощности нагревательного кабеля и определяется только тепловыми потерями в помещении при требуемом значении регулируемой температуры.
При благоприятных условиях работы кабеля (например, при малом термическом сопротивлении пола) уровень максимально допустимой мощности ограничивается минимально возможным шагом укладки кабеля, обеспечивающим максимально возможную для данного типа кабеля мощность, приходящуюся на 1 м2 площади, в противном случае – максимально допустимой температурой кабеля. Определение минимально необходимой мощности системы обогрева для конкретного помещения базируется на основе расчета общих теплопотерь данного помещения.
Как правило, мощность устанавливаемых систем обогрева превышает минимально необходимую на 30–50 %. Это превышение обеспечивает начальный прогрев отапливаемого помещения до требуемой температуры при включении системы.
Схема укладки кабеля е бетонном полу
Схему укладки кабеля составляют на основе плана полезной площади помещения. На плане обязательно должны быть указаны те части пола, на которых кабель укладывать нельзя.
Запрещается укладывать кабель в той части пола, которая будет занята стационарно установленной мебелью, сантехническим оборудованием и т. д. В этих частях помещения теплообмен между полом и воздухом имеет совершенно иную природу и значительно затруднен. Это может привести к тому, что температура кабеля превысит допустимую величину, что в худшем случае может повредить кабель.
Допускается возможность укладки кабеля с переменным шагом. В этом случае необходим детальный расчет максимально допустимой мощности кабеля с учетом изменения шага его укладки.
В больших по площади помещениях перед крупными пролетами окон и дверей, чтобы отсечь потоки холодного воздуха, рекомендуется обеспечивать повышенную мощность по сравнению с остальной площадью помещения.
В таких холодных зонах шаг укладки кабеля сокращается до получения желаемой мощности на 1 м2 площади. В этих зонах возможна также установка отдельного кабеля, включаемого параллельно основному.
При обогреве помещений с холодными зонами рекомендуется применять регулятор температуры воздуха с датчиком температуры пола, устанавливаемым в зоне повышенной мощности.
В зонах охлаждения рекомендуется устанавливать мощность около 200 Вт/м. Так как с мощностью кабеля любого типа однозначно связана его длина, то существуют ограничения по укладке кабеля, связанные с ограничениями шага укладки.
Минимально возможный шаг укладки кабеля в конкретном помещении определяется как ограничением по минимально допустимому диаметру изгиба кабеля, так и возможными ограничениями, связанными с конфигурацией помещения. При большом шаге укладки может ощущаться неравномерность распределения температуры по поверхности пола. Чем меньше глубина укладки кабеля в бетонную стяжку, тем больше неравномерность. Максимально возможный шаг укладки кабеля в жилых помещениях составляет 20–24 см.
На бетонном полу с вмонтированным нагревательным кабелем можно укладывать практически любые виды покрытия. Однако при выборе и укладке покрытия необходимо использовать подходящие по техническим условиям материалы, тип клея и т. д.
При укладке деревянного покрытия пола (доска, паркет) непосредственно на бетонную стяжку, в которой установлен нагревательный кабель, необходимо следовать инструкциям предприятия-изготовителя деревянного покрытия, особенно указаниям о максимально допустимой его температуре. Толщина деревянного покрытия должна быть не более 20 мм. Максимально допустимая температура под ним не должна быть выше 26 °C, что обуславливает необходимость применения регулятора с ограничителем по температуре пола.
Не рекомендуется настилать на пол толстые ковры и ковры с резиновой основой, так как они будут играть роль теплоизоляции.
Краткие указания по монтажу систем обогрева
1. Подготовьте поверхность пола к укладке кабеля.
2. Уложите слой теплоизоляционного материала (пробковые плиты).
3. Расстелите теплоотражающий материал (алюминиевую фольгу).
4. Установите монтажные направляющие или металлическую сетку.
5. Расположите и закрепите направляющие в соответствии со схемой укладки кабеля и рекомендациями изготовителя. При креплении направляющих одновременно фиксируйте теплоизоляцию и алюминиевую фольгу.
Укладка нагревательного кабеля
Перед укладкой кабеля следует замерить омическое сопротивление (проверить работоспособность кабеля). Кабель необходимо укладывать на чистую ровную поверхность. При пониженных температурах могут возникнуть сложности при укладке, так как поливинилхлоридная оболочка кабеля теряет гибкость. Для устранения неудобств необходимо размотать кабель и на короткое время включить в сеть для подогрева. Запрещается включать в сеть неразмотанный кабель. Кабель не должен подвергаться механическому напряжению и растяжению. Не рекомендуется укладывать кабель при температуре ниже – 5 °C.
При укладке кабеля в соответствии с ранее разработанной схемой необходимо помнить о минимальном допустимом диаметре изгиба кабеля (шесть диаметров). Особенно это важно в местах соединения нагревательного и соединительного кабеля. Поэтому желательно располагать соединительные муфты на прямых участках раскладки кабеля.
Все серьезные проблемы с системой возникают в результате неправильного монтажа. «Узкое» место полов – перегрев кабеля и, как следствие, перегорание, если отвод тепла от его поверхности недостаточен.
Поэтому в бетонной стяжке, в которую погружается кабель, вокруг него не должно быть пустот. Механический перегиб нагревательной жилы сверх допустимого предела чреват нарушением кристаллической структуры металла и также перегоранием кабеля.
При укладке кабеля по направляющим допускается легкое его провисание.
Поэтому не перекручивайте и не сгибайте кабели с радиусом, меньшим, чем допускает производитель. На поверхности пола может появиться «тепловая зебра», то есть чередование холодных и горячих участков. Также возможно возникновение областей локального перегрева, из-за которых значительно снижается ресурс системы, портится материал напольного покрытия (особенно паркет). Все это случается, если неверно подобран шаг укладки кабеля.
Нити кабеля не должны касаться друг друга.
Не допускается пересечение линий кабеля.
Не рекомендуется проводить какие-либо работы после укладки кабеля, кроме выполнения бетонной стяжки. Это позволит избежать случайного повреждения изоляции кабеля.
Подключение кабелей к сети осуществляют через регулятор температуры по прилагаемой к нему схеме. При необходимости (большой мощности кабеля) подключение осуществляют с применением магнитных пускателей (контакторов). Включение кабеля напрямую в сеть запрещается.
Установка регулятора и подключение к электросети. При монтаже регуляторов и датчиков температуры придерживайтесь указаний и рекомендаций изготовителя. Терморегулятор – это точный измерительный прибор, он требует бережного к себе отношения. Не подвергайте его запылению, ударам, прямому попаданию влаги.
Изготовление бетонной стяжки. После укладки кабеля перед изготовлением бетонной стяжки необходимо провести контрольное испытание на нагрев, временно подключив кабель к сети. Убедитесь в том, что кабель нагревается. После проверки приступайте к изготовлению бетонной стяжки.
Бетон не должен содержать острых камней; он должен иметь такую консистенцию, чтобы кабель был полностью залит и вокруг него не образовывались воздушные карманы.
Нагревательный кабель и соединительные муфты должны быть полностью залиты раствором.
Категорически запрещается включать в сеть систему обогрева сразу после выполнения бетонных работ. Необходимо выдержать стяжку до естественного схватывания – примерно 25–30 дней. В противном случае стяжка даст трещины, что приведет к проникновению влаги в теплоизоляцию, к неравномерному прогреву пола и перегреву из-за образования воздушных карманов, а также, к возможному обрыву кабеля.
