Тепло, разлитое по полу

Существует два основных вида теплых полов: водяные и электрические. Их объединяет одна общая черта - это низкотемпературный нагреватель (температура поверхности пола редко превышает 30-32°С) очень большой площади. Обычно вся площадь пола излучает тепло. Однако если в помещении планируется установка мебели или оборудования, которые не будут перемещаться, то под ними теплый пол не делается. Конструкция таких полов выглядит следующим образом.

 

 

Вначале идет грунтовое или бетонное основание, затем - слой тепло- и гидроизоляции. Поверх теплоизоляции уложена бетонная стяжка с тепловыделяющими элементами: трубы с горячей водой либо нагревательные электрокабели. Возникает сразу вопрос: "Зачем так все усложнять, когда можно просто повесить на стены батареи?". Отвечаем - для комфорта. В доме, где единственной системой отопления являются теплые полы, температура воздуха в помещении не превышает 18-20°С. На дворе - минус 25°С, а общее ощущение - полнейший комфорт. По всему дому разливается мягкое, приятное тепло. Объяснение можно найти на графике распределения температур в зависимости от высоты помещения. Всем известно, что при традиционной системе отопления (радиаторы и конвекторы) нагретый воздух поднимается вверх и, остывая, опускается вниз. Поэтому под потолком жарко, на уровне пола прохладно, а на высоте головы температура где-то около 22-24°С. Иная картина возникает в помещении, где источник тепла - пол. Здесь теплый воздух также поднимается вверх. Но есть существенные отличия: температура батарей или конвекторов высока - +70°С, при этом градиент температур достаточно велик, велика и скорость воздуха в образующихся конвективных потоках. Неизбежны сквозняки, т. к. размеры радиаторов или конвекторов ограничены, и воздух, нагреваясь, поднимается вверх строго над радиатором, а опускается в другом месте. Таким образом, в помещении образуется постоянный и устойчивый ток воздуха, вместе с которым перемещается пыль, шерсть домашних животных и прочие бытовые загрязнения. Вы не задавали себе вопрос, откуда на шкафу столько пыли?
Теплый пол нагревается гораздо меньше, чем радиаторы. Поэтому и температурный градиент меньше и, как следствие, практически отсутствуют конвективные потоки. Еще более затрудняет образование конвективных потоков то, что зона нагрева распространяется практически на весь пол. Тепло же поднимается с самой нижней точки помещения - с пола. Температура его поверхности может колебаться от 24°С до 32°С. Температура воздуха у пола 20-27°С, а на уровне головы она уже 17-24°С. Здесь указаны такие широкие температурные интервалы потому, что системы теплых полов оборудуют точными терморегуляторами, позволяющими легко установить желаемую температуру, которая затем поддерживается в течение длительного времени. Получается, что самая приятная температура будет как раз там, где мы постоянно находимся. Отсюда повышенное чувство комфорта, да еще и пониженный расход топлива или электроэнергии.
Потоком тепла, а значит и комфортом, можно управлять при помощи терморегулятора. В случае водяных полов мы дозируем количество подаваемой горячей воды, а в случае с электрическими полами - количество электричества. За счет этого и поддерживается необходимая температура пола.
Теплые полы могут работать в двух режимах: просто комфортных (или теплых) полов или системы полного отопления. Однако такая классификация применяется обычно к электрическим полам. Эти системы отличаются лишь тем, что в первом случае мощность на квадратный метр поверхности пола ниже, чем во втором случае, и для полного отопления жилища ее просто не хватает. Обычно мощность для комфортных полов составляет 90-150 Вт/м2. Ее значение зависит от многих параметров, учесть которые полностью зачастую невозможно. Например, если помещение реконструируют и в нем устраивают теплые полы, то у нас есть два варианта. Первый - разобрать старый пол на глубину не менее 10 см и сделать новый пол - с тепловыделяющими элементами в теле бетонной стяжки и хорошим, более чем 3-сантиметровым слоем теплоизолятора под ней. Но это далеко не всегда возможно, так же, как невозможно поднять уровень пола на высоту 10 см. Второй вариант кажется проще: на существующий пол укладывают тепловыделяющие элементы, поверх производят заливку тонкого слоя (2-3 см) стяжки. Но если в первом случае у нас есть возможность уложить толстый слой теплоизоляции (3-5 см), а поверх залить бетон толщиной около 5 см, то во втором случае мы даже не знаем, что находится в теле старого пола. Там могут залегать металлические балки или другие конструкции, которые будут отводить тепло даже на уличные стены здания. Поэтому, если есть возможность уложить слой теплоизоляции, то мощность, приходящаяся на квадратный метр такого пола, будет небольшой - 90-120 Вт/м2. А если слоя теплоизоляции нет, то придется компенсировать потери тепла избыточной установленной мощностью.
Устраивая систему полного отопления помещений, вначале производят тепловой расчет, и лишь затем - выбор необходимого оборудования. При полном отоплении очень заманчиво выглядит система аккумуляции тепла. Речь идет о том, что если полы электрические, то кабель замоноличивают в толстую бетонную стяжку (не менее 10-15 см), играющую роль теплоаккумулятора. Такое решение применяют при отоплении офисов, производственных площадей и там, где ночью нет людей. Ведь разумно максимально нагреть пол ночью, когда электроэнергии в энергосистеме вырабатывается в избытке и она дешевая, а днем воспользоваться накопленным за ночь теплом. Такую же систему можно построить и на базе водяных теплых полов. Только там роль теплоаккумулятора будет играть специальная емкость-накопитель, в которой теплоноситель нагревается до максимальной температуры. Затем при помощи специальных клапанов происходит добавление этого нагретого теплоносителя к уже циркулирующему в системе, что позволяет длительное время использовать накопленное ранее тепло. При прямом отоплении система управления постоянно отслеживает температуру воздуха в помещении и при необходимости включает нагрев вне зависимости от времени суток.
Любая система отопления - это достаточно сложный проект, и его воплощение в жизнь следует доверять только квалифицированным специалистам. По технологии изготовления, как уже отмечалось выше, и водяные, и электрические теплые полы очень похожи: способы укладки кабелей и труб одни и те же. Кабели требуют несколько более аккуратного обращения и заливки, т. к. нельзя допускать появления воздушных пузырей в бетоне, - это может привести к перегреву кабеля и выходу его из строя. У каждой из этих систем есть свои достоинства и недостатки. Например, электрические системы не требуют обслуживания в процессе эксплуатации, но электроэнергия дороже других источников тепла. Очень легко управлять процессом нагрева электрического теплого пола, т. к. терморегулятор ставят в каждом помещении, но при значительных площадях приходится ставить дополнительное, иногда недешевое электротехническое оборудование.
Водяные теплые полы зачастую позволяют обойтись без стяжки: весь монтаж осуществляется в нескольких слоях гипрока, образующего конструкцию пола. Благодаря термостатическим и регулирующим клапанам температура в помещении поддерживается с высокой точностью. Водяные полы - вне конкуренции, если необходимо обогреть большие площади. Если же площадь пола невелика, то тут вне конкуренции полы электрические. Реальный срок службы теплых полов - более 50 лет, системы отопления на их основе позволяют экономить 10-15 % энергии, идущей на обогрев: ведь прогреваем мы только слой воздуха, в котором находятся люди. И эта экономия проявляется тем сильнее, чем выше высота помещения. Популярность таких систем отопления постоянно растет. Так в Швеции 90% вновь строящихся жилищ оборудованы системой отопления при помощи теплого пола, в Финляндии - 50%.

По материалам справочника
"Строительные материалы. Где их можно приобрести" N 9 за 2007 г.