Электрические теплые полы: достоинства, расчеты, монтаж, антиобледенительные системы

Народная мудрость гласит: «Держи ноги в тепле, голову в холоде…» Что-то там еще про желудок говорится, но это уже не по нашему профилю, да и придумано скорее для рифмы, поскольку мало найдется любителей истязать себя чувством голода.

Оказывается, до недавних пор не было принято следовать этому правилу. Наоборот, в наших домах с обычной системой центрального отопления нагретый батареей воздух поднимается вверх, там остывает и опускается. Когда у потолка температура достигает 26 градусов, у пола — всего 18, а на уровне головы — около 22 градусов. Комфортными такие условия не назовешь.

Решение этой проблемы есть — кабельная электрическая система отопления. Инженерным термином пользуются специалисты, народ же называет ее «теплым полом».

Действительно, под поверхностью пола укладывают «змейкой» кабели, нагревающиеся при прохождении по ним электрического тока. Распределение температуры в помещении становится совсем иным — более комфортным. Если у самого низа, скажем, 24 градуса, то на уровне головы — 22, а у потолка -20 градусов. Нет к тому же «круговорота» воздуха, увлекающего за собой пыль, что важно для людей, страдающих аллергией или астмой.

ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЕ МОМЕНТЫ
У «теплого пола» масса достоинств:
• снижает среднюю температуру в комнате на 1-2 градуса по сравнению с традиционной системой отопления благодаря оптимальному распределению
тепла и точному контролю;
• может быть установлен в полу любой конструкции: бетонном, деревянном, кафельном, покрытом линолеумом;
• подходит для всех помещений в доме;
• невидим. Отсутствие обязательных элементов (радиаторов) «развязывает» руки дизайнерам интерьеров;
• не нуждается в обслуживании;
• обладает высоким КПД — следовательно, эксплуатационные затраты низки;
• не загрязняет окружающую среду — экологически чистый способ обогрева жилища;
• автоматически реагирует на другие источники тепла в помещении (люди, предметы обстановки, нагретые солнечными лучами);
• контролируется электронными терморегуляторами. Они поддерживают заданную комфортную температуру и уменьшают расходы на электроэнергию, переключаясь в запрограммированное время на экономные режимы работы;
• легко интегрируется в автоматизированную систему управления всем домом;
• снижает капитальные затраты по сравнению с водяным и газовым отоплением;
• прост в монтаже;
• не повреждается при замерзании.

Все перечисленные выше аргументы покажутся потребителю привлекательными только в том случае, если не придется через некоторое время после монтажа электрической системы отопления вскрывать пол для ее ремонта или замены. Поэтому производители большое внимание уделяют долговечности. Хорошие кабели рассчитаны на 50-80 лет службы, то есть на весь срок эксплуатации современного здания.

ГРЕЮЩИЕ РАСЧЕТЫ
При проектировании «теплого пола» учитывают географическое положение дома, теплоизоляцию здания, обогреваемую площадь, число и размер окон. Принимают во внимание, будет ли он единственным источником тепла или дополнит водяные радиаторы или электрические конвекторы.

Исходное число для расчетов — удельная мощность системы отопления. В средней полосе России и на Украине для новых зданий ее принимают равной 100-150 ваттам на каж­дый квадратный метр полной площади помещения, а для старых-180 Вт/кв.м и более. В последнем случае не удастся обойтись только электрическим ка бельным подогревом — придется за­действовать и другие источники тепла.

В квартире типового панельного дома (за исключением тех, что расположены на первых этажах, над арками и т.п.) удельная мощность «теплого пола» составляет 100-130 Вт/кв.м для кухни, коридора, детской комнаты, спальни и гостиной и 130-150 Вт/кв.м для ванных комнат и санузлов.

В комнатах с большими окнами предусматривают дополнительное отопление возле них. В этой краевой зоне шириной полметра-метр удельную мощность повышают, но не более чем до 200 Вт/кв.м.

Кабель «теплого пола» нельзя ни укорачивать, ни доращивать. Поэтому, определив требуемую мощность и умножив эту величину на 1,3 (коэффициент запаса), выбирают марку с характеристикой, наиболее близкой к полученному значению. Заложенный излишек вовсе не означает, что система будет потреблять больше энергии — просто она будет быстрее реагировать на изменения позиции регулятора.

Управляет «теплым полом» сигнал датчика, контролирующего температуру в помещении или в стяжке. Кабель поступает покупателю сращенным с отрезком обычного питающего электрического провода. Место их соединения — «муфта» — важный элемент системы, из-за которого происходит приблизительно 25% случающихся отказов. Чтобы электрический контакт не окислялся, его герметически заливают пластмассой. Есть варианты с термоусадочным кембриком.

ПОРАБОТАЛИ — СОГРЕЛИСЬ
Начинают монтаж с составления схемы «теплого пола». Хотя его параметры рассчитывают, исходя из общих размеров помещения, для раскладки берут только ту часть, где не будет стоять стационарная мебель, сантехническое оборудование и т. п. Под ними теплообмен затруднен, что чревато перегревом кабеля. Схему надо хранить долгие годы, чтобы в дальнейшем случайно не создавать аварийные ситуации.

Затем выбирают место для терморегулятора. Обычно его монтируют как тривиальный выключатель, но есть модели, предназначенные для установки в распределительном шкафчике на DIN-рейке.

Определив свободную площадь (S), по формуле 100-S/L (где L — длина кабеля) находят шаг укладки.

Закрепляют кабель на прибитой к основанию монтажной ленте (металлической полосе с держателями). Между двумя витками устанавливают датчик температуры в пластиковой трубке, чтобы иметь возможность его замены.

Заливают конструкцию стяжкой. Поскольку здесь присутствуют тепловые нагрузки, нельзя применять обычный цементный раствор. Надо добавлять в него пластификатор или пользоваться специальной сухой смесью для «теплого пола».

Отопление не включают, пока состав полностью не высохнет. Как правило, на это требуется около месяца. Преждевременный прогрев грозит образованием вокруг кабеля воздушных пузырьков, препятствующих отводу тепла и приводящих к локальному разрушительному перегреву.

Для равномерного распределения температуры по поверхности пола стяжка должна иметь некоторую массу. Так, над кабелем с погонной мощностью 18 Вт/м ее делают не менее чем 3-сантиметровой. Можно и тоньше (1,5-2 см), но тогда берут кабель с меньшей мощностью, например, 10 Вт/м, и шаг укладки сокращают почти в два раза.

Существуют системы с аккумуляцией тепла, когда нагревательный кабель располагают в толстом слое бетона (минимум 7 см). Они существенно снижают расходы на отопление за счет дешевого льготного тарифа: накопленного за ночь тепла хватает на оставшиеся дневные часы. В этом случае удельная мощность составляет 125-200 Вт/кв.м.

Если требуется сократить тепловые потери через нижнее перекрытие, его отделяют от системы нагрева слоем теплоизолятора.

Гидроизоляцию (необходимый элемент сантехнических узлов) разрешается делать как под кабелем, так и над ним — только надо непременно разделять их стяжкой хотя бы минимальной толщины.

Не обязательно кабель замуровывать. В деревянных полах на лагах его размещают в воздушной прослойке на глубине 3-5 см от нижнего края деревянного покрытия. При этом его погонная мощность не должна превышать 10 Вт/м, а удельную мощность си­стемы следует ограничить 80 Вт/кв.м.

Многие фирмы предлагают потребителю также «теплые маты» — термостойкую сетку с уложенным на ней змейкой и зафиксированным кабелем. Их ширина обычно 50 см, а длина зависит от мощности. Они удобны тем, что не требуют операций укладки. Рулон разворачивают и липким слоем приклеивают к основанию. Разрезая пластиковую сетку (но не кабель) и перемещая ее части, добиваются оптимального расположения нагревательных элементов в помещении.

Еще одно достоинство матов — не надо поверх них делать стяжку. Их размещают прямо в слое плиточной мастики или клея.

БОЙ СОСУЛЬКАМ
Помимо «теплого пола» электрические кабели используют в антиобледенительных системах. Будучи вмонтированными в дорожки к дому, ступени крыльца, площадку перед гаражом, они очищают эти места от снега и наледи.

В наших северных краях весьма актуально с их помощью бороться со льдом и сосульками на крышах зданий. Это надо делать не только ради безопасности людей, но и для предохранения водосточных труб и желобов от повреждений.

Еще одно наружное применение — защита труб от замерзания.

Во всех этих случаях уместны саморегулирующиеся кабели. Они принципиально отличаются от обычных тем, что тепло выделяют не металлические жилы, а находящийся между ними композит из полимера с вкраплениями токопроводящего материала (выглядит как обычный изолятор). При увеличении температуры полимер расширяется, разрывая электрические связи между вкраплениями. Сопротивление увеличивается, а протекающий ток и мощность уменьшаются — кабель остывает. При охлаждении связи восстанавливаются — происходит разогрев. Количество выделяемого тепла регулируется окружающей средой, а не электронным устройством.

МОЙ ДОМ — МОЯ КРЕПОСТЬ
У термокабеля тройная защита от поражения то­ком. Во-первых — это изоляция, и механически, и электрически более качественная, чем у обычных проводов питания. Во-вторых — металлическая экранирующая оплетка, соединенная с «землей» (даже если защитный слой повредится, на кабеле будет нулевой потенциал). В-третьих- «теплый пол» подклю­чают через УЗО (устройство защитного отключения), которое разорвет цепь питания, как только обнаружит, что утечка тока (из-за микротрещин изоляции, влажной среды) превышает30 мА.

Что касается пожарной опасности, то и здесь нет повода для беспокойства. При средней температуре воздуха в помещении около 20 градусов, пол нагревается до 22-27, а кабель — до 30-45 градусов (при максимальной рабочей 65 градусов), что совершенно безобидно для материалов пола любого типа.

Время от времени поднимается вопрос об электромагнитной безопасности «теплого пола». Однако, подумав, легко сообразить, что его излучение точно такое же, как и у обычных электропроводов, проложенных в стенах наших домов. Наверное, желательно, чтобы его не было, но в современном мире мы вынуждены жить в электромагнитных полях.

Чтобы рассуждения не были умозрительными, специалисты Испытательного центра МЭИ измерили в 10 см от пола электрическую и магнитную составляющие поля от разных образцов. При предельно допустимом уровне соответственно 500 и 20 единиц (разумеется, разных) одножильный неэкранированный кабель создавал поле напряженностью соответственно в 200 и 1 единицу. Экран снижает его электрическую составляющую раза в 3-4, не влияя на магнитную. Электрическое поле двужильных экранированных кабелей характеризуется 125-135 единицами, зато магнитное у них уменьшено до сотых долей единицы.

Излучение кабеля зависит от его структуры, силы тока в нем, способа укладки, однако во всех случаях оно существенно ниже допустимых норм.

2007 г.