"Тепла підлога"... з глибини століть

Системи "тепла підлога" відомі майже стільки ж, скільки існує опалювання взагалі. Одна з перших згадок стосується теплої підлоги в давньоримських термах (лазнях), де нагріте повітря проходило по спеціальних каналах в кам'яній підлозі. Були теплі підлоги аналогічної конструкції і в турецьких лазнях, причому там вони були обов'язковим атрибутом. Таким чином, людство вже більше двох тисяч років (а за іншими даними, п'яти) цінує той чудовий комфорт, який несуть системи типу "тепла підлога".

Проте до початку ХХ століття теплоносієм було виключно нагріте повітря, яке під дією природної тяги проходило по каналах в підлозі, поступово віддаючи своє тепло гранітним плитам. На початку ХХ століття з появою насосів з'явилися теплі підлоги з використанням нагрітої води. І, нарешті, з середини сторіччя з появою відносно дешевої і доступної електроенергії почали розповсюджуватися системи з використанням нагрівальних кабелів.

Комфорт з "теплою підлогою" - основи теплофізики

Один з фізичних принципів роботи "теплої підлоги" полягає в тому, що найбільш тепле повітря знаходиться знизу, а найбільш холодне - вгорі. Розподіл температур повітря по висоті, властивий тільки системам "тепла підлога" і людина відчуває себе максимально комфортно. Тут вступає в дію фізіологія. Річ у тому, що єдина частина тіла, що постійно віддає тепло шляхом теплопередачі, - це поверхня ступень, тому торкання ступнями нагрітої до фізіологічно комфортної температури 25÷28 °C поверхні (великі температури небажані з цілого ряду причин) відразу ж викликає фізіологічне відчуття комфорту, а відносно прохолодне повітря на рівні голови - відчуття свіжості. Практично ніякий з поширених сьогодні теплових приладів не створює рівня комфорту, порівнянного з системами "теплої підлоги".

До одного з достоїнств, тісно пов'язаного з фізикою "теплої підлоги", є простота і дешевизна терморегулювання, або, простіше кажучи, підтримка однієї і тієї ж температури в приміщенні. Гнучкість регулювання дозволяє легко пристосувати режим роботи "підлоги" до режиму життя господарів, а не навпаки. Досить сказати, що сьогодні "підлоги" слухаються не тільки повороту ручки приладу, але і наказів, відданих по телефону чи Інтернету.

Детально про кабель для "теплої підлоги"

Основою конструкції теплої підлоги, безумовно, є нагрівальний кабель. Зовні він нагадує радіочастотні кабелі для передачі телевізійних сигналів, проте його призначення - не передавати електричні сигнали або напругу на відстань, а перетворювати електричний струм, що протікає по ньому, в тепло. Зазвичай невелика частина електроенергії перетворюється в тепло в будь-якому кабелі або дроті, але вона складає вельми малу величину - 1÷3 %, причому приймається цілий комплекс заходів для її зниження. Для нагрівальних кабелів все навпаки - всі 100 % потужності повинно бути перетворено в тепло, причому виділення цієї потужності на одиницю довжини кабелю (питоме тепловиділення) - найважливіший технічний параметр нагрівальних кабелів. У цьому сенсі нагрівальний кабель - не кабель, а нагрівальний елемент, виконаний за кабельною технологією. У нагрівальних кабелів для систем "тепла підлога" різних виробників характерні питомі тепловиділення від 17 до 21 Вт/м, причому збільшення цього параметра небажане і зовсім не свідчить про які-небудь спеціальні достоїнства. По-перше, при укладанні кабелю в підлогу можливе утворення повітряної порожнини поблизу поверхні, при цьому виникає перегрів матеріалу кабелю і збільшується ризик виходу його з ладу. По-друге, при збільшенні питомої потужності кабелю його довжина, що доводиться на певну площу, скорочується. При цьому можливе таке збільшення відстані між окремими нитками, що стане помітною нерівномірність нагріву. У всіх виробників величина допустимої відстані між сусідніми нитками може коливатися від 5÷6 до 10÷12 см. Зменшення лінійної потужності нижче вказаних величин приводить до перевитрати кабелю і появи ризику неприпустимого зближення сусідніх ниток кабелю.

Під час роботи "теплої підлоги" кабель нагрівається до 60÷70 °C, а матеріали ізоляції і оболонки витримують температури вище 100 °C. Це один з секретів високої надійності "теплої підлоги".

В Украине применение нагревательных кабелей для отопления, обогрева регламентировано действующими нормативами Обзор Законодательной и Нормативной Базы по этой ссылке >>>

ДБН В.2.5-24:2012 Електрична кабельна система опалення

ДСТУ-Н Б В.2.5-78:2014 Настанова з улаштування антикригових електричних кабельних систем на покриттях будівель i споруд та в їх водостоках

"Тепла підлога" зсередини

До складу системи "тепла підлога" входять:

• нагрівальна секція;
• апаратура управління (термостат з датчиком температури);
• аксесуари для полегшення і прискорення монтажу (монтажна стрічка, гофрована пластикова трубка і т.п.);
• теплоізоляція.

На вирівняній і очищеній чорновій підлозі укладається теплоізоляція, заливається проміжним шаром цементно-піщаної стяжки товщиною 2 см, потім фіксується монтажна стрічка, за допомогою якої закріплюють нагрівальну секцію. "Холодні кінці" виводять на стіну для з'єднання з термостатом. Визначають місце установки термостата, і укладають поблизу цього місця, між двома нитками нагрівального кабелю, гофровану трубку для установки датчика температури. У цей момент не буде зайвим скласти невеликий ескіз укладки, на якому показати місця укладки муфт і термодатчика. Якщо коли-небудь система буде пошкоджена (наприклад, при подальшому ремонті приміщення), цей ескіз послужить господареві добру службу. Секція перевіряється на цілісність звичайним тестером. Після цього виконується заливка цементно-піщаною стяжкою.

Товщина стяжки не може бути менше 3 см, перш за все виходячи з її міцності і вимог СНіП. Час повного твердіння стяжки (знову ж таки за вимогою СНіП) не менше 28 діб. Лише після цього може бути включена встановлена система. Неприпустимо прискорювати твердіння стяжки, включаючи "теплу підлогу". Перед включенням (а ще краще на 3-5 день після заливки) необхідно перевірити цілісність нагрівальної секції тестером. У зв'язку з тим, що всередині залишилася деяка волога, доцільно при першому включенні прогріти стяжку не менше доби. Після цього система готова до експлуатації.

Часто товщина стяжки може складати 5-7 см, і при нерівномірному твердінні можлива поява тріщин.

Для виключення цього і додання стягуванню більшої міцності можливі декілька шляхів:

• укладання кабелю на металевих сітках, що одночасно армують стяжку;
• застосування склосіток для зміцнення поверхні стяжки;
• використання спеціальних сумішей;
• використання "плаваючої" стяжки.

Важливо звернути увагу на вибір і особливості теплоізоляції. Використання теплоізоляції дозволяє заощадити до 30-40% експлуатаційних витрат, і, безумовно, необхідно у разі використання системи "тепла підлога" як основної і єдиної системи опалювання. В цьому випадку найдоцільніше використовувати пінополістірольні плити з твердого ППС з твердістю не нижче 100 і завтовшки 5-10 см (якщо дозволяє структура підлоги). Поверх плит укладається щільний папір і робиться "плаваюча" стяжка. Використання такої теплоізоляції в теплоакумулюючих системах також обов'язково.

При створенні "теплої підлоги" в існуючих приміщеннях, як правило, неможливо укласти товсті шари теплоізоляції. В цьому випадку застосовуються фольговані теплоізоляційні матеріали товщиною 3, 4, 5, 8 і 10 мм. Їх використання дозволяє добитися економії 12÷20 % електроенергії. Необхідно використовувати тільки матеріали, що дублюються поверх фольги лавсаном. Інакше фольгований шар після заливки стяжкою руйнується протягом 3-5 тижнів унаслідок наявності лужного середовища.

Як теплоізоляція для "теплої підлоги" використовуються також листи пробки і фольги. За ефективністю вони відповідають фольгованим матеріалам, але помітно дорожчі (до 8÷10 у.о. за м²).

Як вибрати "теплу підлогу"?

При виборі системи необхідно дати відповідь на декілька питань:

• чи основна це система опалювання або комфортний підігрів;
• який характер і особливості приміщення, де планується встановити "теплу підлогу";
• чи в достатній кількості є електрична напруга;
• наскільки "розумний" термостат необхідний;
• який вид теплоізоляції можна укласти в приміщенні, виходячи з товщини існуючої підлоги, її покриття і порогів дверей;
• який вид нагрівального кабелю доступний за ціною.

При виборі потужності системи, треба врахувати особливості приміщення, до яких відносяться:

• перші і останні поверхи будівель;
• приміщення з великою площею скла - зимові сади, еркери, балкони;
• приміщення з недостатньою теплоізоляцією (тонкі стіни, балкони і т.д.);
• покриття підлоги спеціальними матеріалами з великою товщиною або високою теплоємністю (товсті плити мармуру або граніту і т.п.).

У всіх цих випадках необхідно збільшувати потужність системи, а також проводити теплотехнічний розрахунок. Особливо слід зупинитися на приміщеннях з дерев'яними підлогами або паркетом. У зв'язку з низькою теплопровідністю дерева при стандартній питомій потужності "теплої підлоги" температура на поверхні такої підлоги буде нижче бажаної. В той же час під дерев'яним покриттям в просторі між лагами, унаслідок поганої тепловіддачі температура на поверхні кабелю підвищуватиметься. Таким чином, потужність кабелю перш за все витрачатиметься на нагрів дерева, що украй небажано з погляду підтримки його вологості.

Деякі фірми пропонують для приміщень з дерев'яними підлогами секції нагрівального кабелю з питомою потужністю 10 Вт/м. Безумовно, кабель не нагріватиметься дуже сильно, але і нагріваючи, то в таких системах це практично непомітно. Про використання "теплої підлоги" як основної системи опалювання в таких приміщеннях говорити не доводиться. Щоб уникнути непорозумінь, а також з урахуванням підвищеної пожежонебезпечності не рекомендується застосовувати "теплі підлоги" в їх класичному виконанні в приміщеннях з дерев'яними підлогами.

Надтонкі "теплі підлоги"

Призначення: при укладці "теплої підлоги" під час ремонту або реконструкції часто немає можливості збільшити товщину підлоги навіть на 3 см (мінімальна товщина стягування для укладання кабелю). В цьому випадку на допомогу приходять надтонкі системи.

Сітка з пластикових ниток, в яку вплетений тонкий нагрівальний кабель. Товщина - 3÷5 мм. Призначена для укладання безпосередньо в декілька потовщений шар клею для плитки. Поставляється у вигляді рулонів, готових до використання.

Термостат - всьому голова!

Який же з них вибрати? Перш за все, термостат повинен виконувати свою функцію, а саме, забезпечувати підтримку в приміщенні заданої температури або закону її зміни в часі. Крім того, він зобов'язаний відповідати по комутованій потужності встановленої системи. Слід зазначити, що за сучасними нормами гранично допустима потужність побутових термостатів для "теплої підлоги" складає 3 кВт, і це немало, адже приблизно стільки ж споживає пральна машина.

Спочатку зупинимося на тому, чого робити не варто. Для "теплої підлоги" не варто вибирати термостат з датчиком температури повітря, оскільки тоді його показники можуть бути спотворені випадковим протягом, або конвективними потоками нагрітого повітря від інших теплових приладів. Не варто вибирати і програмований термостат, якщо йдеться про ванні кімнати або туалети, - адже потужність встановленої там системи, як правило, не велика (100÷400 Вт), а знадобитися приміщення може у будь-який час доби. Мабуть, ще не варто користуватися так званим "електромеханічним" термостатом, не дивлячись на його вельми низьку порівняно з електронним вартість. Всередині знаходиться тільки біметалічний термочутливий елемент, точність такого приладу невелика, а звести нанівець ефект "теплої підлоги" при неправильному виборі місця установки він може легко.

Найбільший попит мають кімнатні електронні термостати з датчиком підлоги. Вони вельми прості у використанні (що важливо, якщо ними користуватимуться люди немолоді), надійні і відносно недорогі.

При влаштуванні великих систем або декількох середніх (сумарна встановлена потужність 3 і більш кВт) має сенс задуматися про установку програмованого термостата або таймера. Адже в цьому випадку правильно підібрана програма, відповідна режиму використання приміщення (наприклад, спальні в міській квартирі або вітальні заміського будинку), дозволить окупити вартість приладу за 2-4 місяці. При влаштуванні складних систем основного опалювання із зонуванням використання програмованих приладів украй бажано і з погляду економії експлуатаційних витрат, і для зручності і ефективності управління температурою. Адже не стане ж розумний господар бігати по 20 приміщенням великого заміського будинку, щоб зменшити в них температуру на час від'їзду. Є і вельми екзотичні (поки!) термостати, що дозволяють віддавати їм команди по телефону. "Теплі підлоги" дуже легко вписуються до складу "розумного будинку" (інтелектуальної будівлі), при цьому режимом обігріву можна керувати навіть по Інтернету.

Чи можна "спати спокійно" на "теплій підлозі"?

При влаштуванні системи повинен бути виконаний ряд вимог, після чого встановлена система стає абсолютно безпечною як з погляду пожежобезпечності, так і запобігання враження людини електричним струмом.

Необхідно:

• використовувати тільки екранований нагрівальний кабель, причому перетин екрану по міді повинен бути еквівалентний 1.0 мм²;
• у квартирі (будинку) повинне бути заземлення з опором розтікання не більше 4 Ом;
• на вхідному щитку (шафі) повинно бути встановлено ПЗВ (пристрій захисного відключення, розрахований на струм витоку не більше 10 ма;
• розводка живлення для "теплої підлоги" повинна бути виконана окремо від освітлювальної мережі;
• всі роботи по установці устаткування повинен виконувати кваліфікований електрик.

Всі ці вимоги є стандартними вимогами ПУЕ для електричних установок будівель, і не містять чого-небудь, що відноситься тільки до "теплих підлог". Безумовно, використовуване устаткування повинне бути сертифіковане.

Кілька років тому в пресі обговорювалося питання про те, наскільки великі електричні і магнітні поля, що порушуються "теплими підлогами" під час їх роботи.

У системах з екранованим кабелем напруженість електричного поля складає величини порядку одиниць В/м і є абсолютно безпечною, тобто вона менше гранично допустимою на 2 порядки.

Напруженість магнітного поля складає 2-3 мкТл для одножильних екранованих кабелів, і 0,2-0,5 мкТл для двожильних кабелів, причому ці величини приблизно однакові у всіх провідних фірм-виробників.

Норма цього параметра складає 100 мкТл, а природний фон Землі в середньому відповідає приблизно 50 мкТл.

Таким чином, за обома цьома параметрами системи "тепла підлога" є абсолютно безпечними. Проте, для приміщень з постійним або тривалим перебуванням людей (дитячі, спальні і т.п.) рекомендується використовувати двожильні нагрівальні кабелі.

При дотриманні всіх вказаних умов відповідь на питання, винесене в заголовок розділу, - безумовно, так.