Отопление частного дома теплыми полами

Отопление теплыми полами – один из способов обогрева помещений в частных домах и квартирах. По конструктивному исполнению и принципу работы комплексы напольного отопления делятся на 2 вида – водяные и электрические. Системы этого типа применяются как в качестве основного, так и дополнительного обогрева, причем водяные теплые полы разрешены только в автономных конфигурациях отопления – подключение их к сетям централизованного теплоснабжения запрещено. В материале данной статьи дается обзор устройства и принципа работы теплых полов, оцениваются их достоинства и недостатки через призму использования в частных домах.

Принцип работы напольного отопления

Принцип работы систем теплого пола заключается в нагреве строительной конструкции пола – его монолит становится теплоотдающей поверхностью и реализует функцию отопительного прибора. Нагрев конструкции производится с помощью трубопроводов водяной системы, по которым циркулирует теплоноситель и электрическими нагревателями кабельного и пленочного типа.

Контуры водяных теплых полов укладываются 2-мя способами – «мокрым» (в бетонную стяжку) и «сухим» — в конструкции, выполненные на основе каркасной системы – под ламинат, плитку, ДСП и так далее. «Мокрый» способ считается более эффективным – распределение температуры здесь более равномерно, при сухой укладке качество работы комплекса ухудшается – отделочные материалы на древесной основе обладают значительным термическим сопротивлением, присутствие воздушных зазоров также налагает свои ограничения – воздух является мощным теплоизолятором.

Электрические системы теплых полов выстраиваются по аналогичному принципу. Кабельные системы размещаются в бетонной стяжке, термические маты имеют меньшее сечение проводов и могут размещаться в слое плиточного клея, пленочные изделия могут устанавливаться непосредственно под ламинатом, плиткой и даже ковролином.

Виды и устройство теплых полов

Как уже сказано, по конструкции и алгоритму работы теплые полы делят на 2 основные группы:

1. Водяные;
2. Электрические.

Водяные системы теплых полов реализуют свою работу в составе автономных схем отопления. Главным управляющим элементом напольного отопления является узел регулирования и циркуляции, в его состав входят следующие изделия и устройства:

1. Циркуляционный насос – устройство обеспечивает движение теплоносителя по замкнутой схеме, независимо от общего циркуляционного насоса системы отопления;
2. Термостатический смеситель с ручным или автоматическим управлением – изделие обеспечивает регулирование температуры теплоносителя, поступающего в контуры теплого пола – снижение температуры здесь осуществляется за счет подмешивания остывшей воды из обратного коллектора контуров пола;
3. Распределительные коллекторы – трубчатые изделия с отводами для подключения контуров теплого пола, обычно оснащаются регулирующими (балансировочными) и отключающими устройствами;
4. Общая запорная и регулирующая арматура, воздухоотводчики, сливные краны.

Нагревательными элементами водяных полов являются трубопроводы контуров, укладываемые по 2-м основным схемам – улиткой (спиралью) и змеевиком (рядами). Расстояние между трубами варьируется от 100 до 300 мм, чаще всего реализован шаг в 200 мм, в пристенных зонах шаг уменьшают до 100 – 150 мм — это необходимо для увеличения теплового потока около поверхностей с максимальными тепловыми потерями. Рекомендуемая длина 1 контура – от 80 до 100 метров, предел температуры теплоносителя составляет 55⁰С, температура поверхности пола варьируется от 22 до 34⁰С – эти значения являются наиболее комфортными для человека. Средняя удельная мощность 1 м² водяного теплого пола – от 45 до 60 Вт (в зависимости от шага и температуры теплоносителя).

Для монтажа контуров водяных полов используются трубы из следующих материалов – сшитый полиэтилен, металлопластик, отожженная медь, нержавеющая гофрированная сталь, довольно редко – полипропилен. Трубопроводы укладываются на слои тепловой и гидроизоляции, наличие соединений в конструкции пола запрещено.

Электрические системы напольного отопления в качестве нагревательных элементов используют кабели различного сечения или полосы из карбоновой (углеродной) пасты. По конструктивному исполнению электрические комплексы делятся на следующие разновидности:

1. Кабельные – одножильные и двухжильные;
2. Нагревательные маты – состоят из кабелей уменьшенного сечения, закрепленных на специальной рулонной основе;
3. Пленочные инфракрасного нагрева;
4. Стержневые инфракрасного нагрева.

Тепловая мощность электрополов варьируется от 70 до 160 Вт/м², температура изделий может достигать 70 – 80⁰С. Управление системами реализуется с помощью терморегуляторов, соединенных с датчиками температуры пола.

Эффективность теплых полов

Как уже сказано в предисловии, комплексы теплых полов используются в качестве основного и дополнительного отопления. Если говорить о дополнительном отоплении, то это – отдельные участки пола, предназначенные для создания зон повышенной комфортности, чаще всего такие сегменты оборудуются в ванных комнатах, спальнях, коридорах и так далее.

А вот использование систем теплого пола для основного отопления имеет свои особенности. Здесь важнейшую роль играет качество тепловой изоляции помещений и плотность теплового потока, создаваемого теплым полом – она закладывается на стадии проектирования.

В зависимости от качества тепловой изоляции выбирается удельная мощность теплого пола, вытекающая из шага укладки нагревательных элементов – труб или кабеля. Средняя мощность водяного теплого пола при шаге 200 мм составляет 50 – 60 Вт/м² – этого показателя может быть недостаточно для частного дома со средним уровнем тепловой изоляции – требуемое количество тепла здесь составляет 80 – 120 Вт на 1 м² отапливаемой площади.

Отсюда можно сделать вывод – необходимо более качественно утеплить здание или уменьшить шаг укладки труб до 100 – 150 мм – эти мероприятия позволят теплым полам эффективно и качественно обеспечить обогрев помещений.

Еще один вариант – увеличение температуры теплоносителя и превышение предела в 55⁰С – это увеличит тепловую мощность. Но сразу следует отметить, что вместе с этим увеличится температура поверхности пола и общий температурный фон в зоне пребывания человека станет малокомфортным.

Электрические теплые полы в большинстве случаев обладают большей по сравнению с водяными аналогами удельной тепловой мощностью, но здесь также следует отметить, что излишнее увеличение температуры нагрева вызовет у человека некомфортные ощущения.

Если говорить об экономичности систем напольного отопления – то это утверждение далеко от истины. Величина тепловых потерь здания должна компенсироваться соответствующим количеством тепла – это элементарная физика. Утверждение о том, что теплые полы могут поддерживать нормативную температуру только в нижней части помещения и этим вызвано сниженное потребление топлива, также неверно – поток тепла поднимается вверх и нагрев осуществляется в постоянном режиме.

Об экономии при эксплуатации электрических теплых полов тоже говорить трудно – это обусловлено большим термическим сопротивлением конструкции пола, что нивелирует высокий КПД, присущий любому отопительному оборудованию электрического типа. Кроме того – электроэнергия является самым дорогим энергоносителем и использование теплых полов электрической серии в качестве основного отопления повлечет довольно крупные платежи за энергоресурс.

Достоинства и недостатки теплых полов

Главное достоинство теплых полов – обеспечение высокого уровня комфорта в отапливаемом помещении. Отличие от радиаторного обогрева состоит в том, что температура распределена по помещению равномерно – при использовании радиаторов высокая температура сконцентрирована в точках установки отопительных приборов (около окон, дверей и так далее), в центральных зонах помещений она может иметь иное значение. Кроме того, комплексы теплых полов обладают следующими достоинствами:

1. Экономия свободного пространства;
2. Отсутствие конвективного движения в помещении.

Вместе с этим оборудование для напольного отопления имеет и свои недостатки, основными можно назвать следующие критерии и показатели:

1. Необходимость сооружения эффективной теплоизоляции частного дома – дополнительные финансовые затраты;
2. Трудности при проведении ремонта – повреждение труб и кабелей делает необходимым вскрытие монолита пола с повреждением отделочных материалов;
3. Ограничение по развиваемой тепловой мощности из-за необходимости поддержания заданного уровня комфорта;
4. Теплые водяные полы применяются только в автономных системах отопления;
5. Возможность затопления расположенных ниже помещений при разгерметизации труб водяных теплых полов.

Тем не менее, несмотря на указанные недостатки, системы отопления теплыми полами пользуются большой популярностью. В качестве основного обогрева они применяются не так часто, основной способ использования теплых полов – в комбинации с радиаторным отоплением.