Народная мудрость гласит: «Держи ноги в тепле, а голову в холоде». Выполнить «предписание» первой части этой пословицы можно, используя систему теплых полов.

Идея подогрева пола отнюдь не является сверхсовременным изобретением, она появилась еще в глубокой древности. Вспомните, например, устройство полов в древнеримских банях, где нагретый воздух проходил по специальным каналам в каменном полу.

Современные системы теплых полов могут быть водяными (трубы с горячей водой) или электрическими (греющие электрокабели).

Водяной теплый пол дороже в плане монтажа и подходит скорее для установки в новую стяжку (рис. 9.1). Тем не менее, водяные теплые полы существенно экономичнее электрических при эксплуатации и не создают в помещении вредных электромагнитных полей. Возможно подключение таких полов к теплоцентрали, а также полностью автономное использование.

Рис. 9.1. Водяной теплый пол с коллектором

Электрический теплый пол более экономичен при установке, чем водяной. Система, как правило, включает в себя нагревательный кабель или нагревательный мат, терморегулятор, монтажные направляющие, теплоизоляцию. Монтаж такого пола достаточно прост и не занимает много времени. Установить электрический теплый пол можно своими силам и с помощью обычного инструмента.

Рассмотрим преимущества теплых полов.

• По сравнению с традиционными системами отопления (радиаторы, электроконвекторы, тепловентиляторы), которые создают направленный поток теплого воздуха, системы обогрева пола равномерно распределяют тепло в помещении.

• Применение систем «теплый пол» позволяет снизить общее потребление электроэнергии по сравнению с энергопотреблением при обогреве помещения локальными источниками тепла.

• Системы теплых полов не пересушивают воздух, в доме легче дышится.

• При теплых полах циркуляция воздуха, а соответственно и пыли меньшая, чем при работе радиаторов, тепловентиляторов и т. п. Это означает не только меньше уборки, но и важный плюс для людей, страдающих от аллергии и астмы.

Система напольного отопления прогревает воздух на высоту 2–2,5 м. При этом обеспечивается наиболее комфортное для человека распределение температур — на уровне пола воздух на 2–4 °C теплее, чем под потолком. Кроме того, большая обогреваемая поверхность более экономична и эффективна, чем маленький, но интенсивный источник тепла. Такая система может решать проблему как основного, так и дополнительного отопления (в этом случае она прокладывается в отдельных помещениях и обладает меньшей мощностью).

Любой теплый пол — это многослойная система (рис. 9.2). И монтаж каждого слоя важен как сам по себе, так и для успешной укладки последующих слоев.

Рис. 9.2. Теплый пол — это многослойная система

Первая операция — выравнивание основания. Ее нельзя игнорировать, понадеявшись на то, что все неровности скроет завершающая стяжка. Ровное основание существенно упрощает все основные операции по устройству пола. На ровную бетонную поверхность чернового пола укладывается слой теплоизоляции (чаще всего из пенополиуретана) или специальной фольги (фольгоизол) (рис. 9.3).

Рис. 9.3. Укладка фольгоизола

Этот слой, играя роль отражателя тепла, не позволяет ему уходить в основание. Сверху на всю поверхность отапливаемого пола равномерно, на расстоянии 15–20 см друг от друга, змейкой укладываются отопительные трубы диаметром 20 мм (в случае электрического пола — кабель). Затем система заливается бетоном толщиной 3–5 см. И, наконец, укладывается напольное покрытие: плитка, линолеум, паркет, ковролин.

Система теплого пола не должна выходить за дверные проемы, то есть в каждом отдельном помещении должна быть собственная обогревательная система.

Вновь уложенные теплые полы нельзя включать немедленно, лучше набраться терпения и подождать до полного затвердения бетона (три недели с момента заливки). После включения системы отопления ее мощность следует увеличивать постепенно, так, чтобы ежедневный прирост не превышал 5 °C, пока не будет достигнута нормальная температура.

По гигиеническим нормам температура поверхности пола не должна превышать +27 °C. Но для определенных видов напольного покрытия существуют более жесткие требования. Например, температура лакированного пола не должна превышать 21 °C. В то же время ковролин выдерживает гораздо более высокую температуру, да и по факту подогрев в этом случае должен быть выше, потому что ковровое покрытие — хороший теплоизолятор. Придется повысить температуру теплоносителя на 4–5 °C и, соответственно, пойти на увеличение энергозатрат как минимум на 15–25 %.

При укладывании поверх «теплого пола» паркета нужно уточнить у производителя его совместимость с системой обогрева. Особенно капризным считается паркет из бука и клена. В любом случае для паркета обогревательная система должна быть водяной и сконструированной таким образом, чтобы тепло распределялось равномерно по всей площади пола. Еще одно обязательное условие — использование барьера (полимерной пленки-изолятора толщиной 0,2 мм). Пленку укладывают непосредственно под паркет. Влияет на обогрев и толщина паркетных досок. Оптимальной считается 13–15 мм, у более толстых досок слишком высокое сопротивление теплопередаче, а это приведет к увеличению потребления теплоэнергии.

Водяной пол

Основное преимущество водяной системы подогрева заключается в том, что она не требует больших затрат- трубы соединяются с системой центрального отопления или горячего водоснабжения. Другое достоинство — в отличие от электрической, водяная система совместима со всеми видами напольных покрытий. Хотя может случиться и так, что давления в общей системе не хватит для того, чтобы прокачать ваши трубы. Другими словами, использование водяного теплого пола в общих теплосетях чревато некоторыми осложнениями. Иное дело — при автономной системе, в отдельном доме. В этом случае все перечисленные проблемы снимаются.

Основой технологии водяного теплого пола являются металлопластиковые трубы, но которым циркулирует горячая вода. Тепло передается от горячей воды к полу (стяжке), а от пола, соответственно, в помещение. Как сказано выше, водяной теплый пол более экономичен в эксплуатации и не создает дополнительных электромагнитных полей. Но его установка гораздо дороже электрического теплого пола.

Стоимость водяной системы зависит от вида труб. На 1 м2 пола в среднем уходит 8–9 погонных метров труб. Цена металлопластиковых труб от $1 до $1,5 за погонный метр. Полипропиленовые трубы дороже — около $2. Монтаж 1 м2 системы стоит $25–30.

Схема водяного пола

Принципиальная схема водяного пола заключается в том, что в пол укладывается труба (медная, пластиковая или металлопластиковая), которая с помощью специальных фитингов подключается к системе горячего водоснабжения или отопления (рис. 9–4).

Далее идут цементная стяжка и напольное покрытие. Таким образом, водяная система «теплый пол» является низкотемпературной системой водяного отопления с температурой теплоносителя 55–45 °C.

Рис. 9.4. Труба с помощью фитингов подключается к коллектору системы горячего водоснабжения

При проектировании принимают следующие допустимые температуры пола: жилые помещения, офисы — 29 °C, зоны, прилегающие к окнам, — 35 °C, ванные — 33 °C. Систему подпольного обогрева разбивают на несколько параллельных отдельных контуров с температурой теплоносителя, одинаковой в каждом контуре. Могут применяться также комбинированные системы как подпольного, так и конвективного отопления (радиаторами) с применением традиционных нагревательных приборов.

При совместной эксплуатации отопления подпольного и традиционного с параметрами 95–70 °C требуется смесительная система, понижающая температуру теплоносителя.

Конструктивное решение сводится к следующему. На бетонное основание перекрытия раскладывается пенопласт — обычный экструдированный либо с подклеенной фольгой, на которой нанесена размерная сетка, облегчающая проведение монтажа спиралей труб с определенным шагом (рис. 9.5).

Рис. 9.5. На бетонное основание перекрытия укладывается пенопласт, затем труба и армирующая сетка

Трубы раскладываются непосредственно на пенопласт либо поверх излучающей фольгированной мембраны и кренятся с помощью пластиковых U-образных якорей, вбиваемых в пенопласт (рис. 9.6).

Рис. 9.6. Труба крепится с помощью U-образных якорей

Толщина плит теплоизоляции зависит от назначения пола: над обогреваемым помещением — 3 см, над необогреваемым или для полов на грунте — 5 см.

Греющий контур заливается бетоном, во время бетонирования трубы должны находиться под давлением 0,3 МПа до момента запуска в эксплуатацию оборудования после затвердения бетона, то есть все 20–28 дней. Требуемая толщина бетонной отливки над трубами составляет 5 см, с учетом труб это означает толщину слоя бетона около 6,5 см, отсчитываемую от поверхности пенопласта.

Рекомендуется, чтобы одноразовая заливка поверхности не превышала площадь 40 м2, а длина границы бесшовного пола — 8 м. В иных случаях выполняются разделяющие швы шириной 0,5 см, заполненные эластичным материалом. Это делается для того, чтобы предотвратить разрушение пола вследствие его расширения.

Покрытие пола настилается непосредственно по бетонной стяжке. Типы покрытия могут быть разными (паркет, керамика, синтетические материалы, камень и др.). Тип покрытия влияет на полезную отдачу тепла, и это необходимо учесть еще на стадии проектирования.

В системе могут использоваться регуляторы, осуществляющие регулирование температуры в помещении с помощью датчика температуры теплоносителей в зависимости от температуры наружного воздуха, измеряемого другим датчиком.

Наряду с системой, которая предусматривает заливку нагревателя бетонной стяжкой, в мире практикуется использование других систем теплого пола: полистирольная модульная система, деревянная реечная и модульная системы. Эти системы разработаны для того, чтобы устранить недостатки традиционной бетонной системы: уменьшение высоты помещения за счет стяжки или принципиальной невозможности устройства бетонной стяжки в деревянных домах.

Бетонная система теплого пола

Бетонная система теплого пола, в которой трубы контуров теплого пола заливаются бетоном и дополнительных распределителей тепла не требуется, на сегодня самая популярная. Рассмотрим ее в деталях.

Укладка теплоизоляционного слоя. Его назначение — препятствовать тепловым потерям вниз: все тепло должно идти вверх, в обогреваемое помещение. Теплоизоляция выполняется из любых материалов, разрешенных в строительстве для применения в конструкции пола. Главное условие — чтобы термическое сопротивление слоя теплоизоляции было больше суммарного термического сопротивления греющих слоев, в том числе и напольного покрытия при максимальной тепловой нагрузке. Чем больше отопительная нагрузка и чем выше термическое сопротивление напольного (чистового) покрытия, тем толще слой теплоизоляции.

С учетом качественных и потребительских характеристик (жесткость, стоимость) наиболее распространенным теплоизоляционным материалом для теплого пола является полистирол. Рекомендуется применять полистирол плотностью не менее 35 к/м3. Полистирол меньшей плотности неустойчив к механическим нагрузкам, разрушается при неаккуратном использовании и теряет свои механические и теплоизоляционные свойства. Это часто происходит, если уложенный теплоизолятор долго не заливается стяжкой, что не редкость, ведь стяжка всегда означает значительный перерыв в производстве работ. В помещениях с большими нагрузками используют полистирол плотностью не менее 50 кг/м3, в том числе экструзионный.

Подготовка крепления трубопровода. В зависимости от конструкции механического крепежа обогревающего трубопровода меняется и конструкция всего «пирога» теплого пола. Рассмотрим варианты.

• Простейший способ — пластиковые U-образные якоря, которые вбиваются прямо в пенополистирольные плиты и прижимают трубы.

• Арматурная сетка, которая укладывается сразу на слой теплоизоляции. Она играет двоякую роль: к прутьям сетки с помощью пластиковых хомутиков крепится трубопровод, и к тому же сетка увеличивает прочность бетонной стяжки.

• Рельсы — поверх теплоизоляции укладываются монтажные рельсы, в которые с помощью клипс помещается («вщелкивается») трубопровод. Рельсы крепятся к полистиролу с использованием все тех же пластиковых U-образных якорей (рис. 9.7).

Рис. 9.7. Трубы прикреплены к полу

Использование арматурной сетки, конечно, значительно увеличивает прочность пола. Тем более, если ее укладывают еще и поверх трубопровода (а такое тоже практикуется). Сетка дополнительно распределяет нагрузку и также способствует более равномерному распределению тепла. Все это так, но если придется ремонтировать такую систему, трудно даже представить, во что это обойдется. Да и при первичном монтаже установка одной-двух сеток также значительно увеличивает стоимость работ. Обычно используется арматурная сетка с ячейкой 150 х 150 мм и прутком диаметром 2–4 мм.

Демпфирование теплового расширения. Для предотвращения разрушения стяжки вследствие неравномерного расширения по контуру пола укладывают демпферную ленту. Иначе стяжка, нагреваясь и вследствие этого расширяясь, будет упираться в стены, разрушая их и разрушаясь сама.

Демпферная лента укладывается по периметру помещений до заливки бетоном. Она и берет на себя функции компенсатора теплового расширения бетонной стяжки при нагреве. Вырезается, как правило, из вспененного полиэтилена шириной 100–120 мм и толщиной 8-10 мм.

Трубопровод. Трубы контуров водяного теплого пола укладываются в соответствии с проектом водяного теплого пола. Расчетная и фактическая длины трубы не должны различаться больше чем на 10 %. В этом случае не требуется дополнительно настраивать коллектор системы.

Гидравлические испытания. Перед заливкой контуров водяного теплого пола бетоном рекомендуется проверить систему на герметичность. Проверка системы проводится в соответствии с национальными строительными нормативами. Как правило, система проверяется давлением 3–4 бар в течение 24 часов. При заполнении системы теплоносителем последовательным открытием-закрытием контуров удаляется воздух из трубопроводов и оборудования.

Систему оставляют под давлением на все время оставшихся общестроительных работ (устройство стяжки, монтаж чистового покрытия). Периодически контролируется уровень давления, чтобы на любом этапе быть уверенным, что в ходе иных работ не нарушена герметичность системы.

Бетонная стяжка выполняется после монтажа контуров водяного теплого пола и проведения гидравлических испытаний (рис. 9.8). Толщина стяжки должна быть не менее 30 мм над трубой, марка бетона рекомендуется не ниже М-150 (для цементно-песчаного раствора). Она зависит от нагрузок, но обычно делается больше — 50 мм. Минимальная толщина стяжки обусловлена в первую очередь не прочностными характеристиками, а условием достижения равномерности распределения температуры на поверхности греющей панели. Если прочностные требования или соображения аккумулирования тепла диктуют существенное увеличение толщины стяжки, например более 150 мм, то потребуется провести отдельные расчеты теплового режима отопительной панели с вводом поправочных коэффициентов. Масса 1 м2 стяжки при толщине 50 мм составляет 250–300 кг.

Рис. 9.8. Стяжка поверх смонтированной обогревающей системы

Чем больше толщина стяжки, тем больше требуется времени для ее вывода на стабильный отопительный режим от момента включения. Чем толще стяжка, тем больше инерционность системы. Чем меньше теплопроводность стяжки, тем выше должна быть температура теплоносителя.

Если в связи с большой протяженностью греющей панели она делится (каждые 15 м) на участки компенсационными швами, то труба, пересекающая компенсационный шов, прокладывается в защитной гофрированной трубе (но 300 мм в обе стороны от шва расширения). Рекомендуется укладывать отопительные контуры целыми в пределах одного компенсационного участка, то есть швы расширения должны пересекать только напорный и обратный трубопроводы контура.

Система допускает применение любых пластификаторов в бетон. Широкое распространение в современном строительстве получило устройство стяжки с пластиковой фиброй.

Иногда, чтобы ускорить процесс сушки бетонной плиты, который обычно занимает примерно 3–4 недели, систему водяного теплого пола подключают к источнику тепла (в том числе и по временной схеме). Рекомендуемая температура теплоносителя в этом случае не должна превышать 30 °C. Практика применения систем водяного теплого пола с использованием режима «сушка» показала много примеров сокращения сроков строительства, особенно на объектах с большими площадями. Но общеизвестно, что таким образом классическая стяжка при ускорении сутки теряет в прочности. Это может быть незаметно, если используется арматурная сетка, но все же риск остается.

Если позволяет время, то лучше не рисковать. Как правило, требуется 2–4 недели от момента заливки бетонной стяжки до начала укладки чистового напольного покрытия.

Электрический пол

Электрический теплый пол строится с использованием электрического обогревателя в виде кабельной системы (рис. 9.9). Он гораздо проще при устройстве, легче управляется, более долговечен, чем водяной. Принцип работы электрического теплого пола основан на использовании особого электрического кабеля, который укладывается в пол и под действием слабого тока нагревается, излучая тепло и передавая его в помещение.

Рис. 9.9. Схема электроотопления пола

Полный комплект для устройства кабельной системы должен включать следующее:

• двужильный кабель;

• кабель трехслойной изоляции;

• экранированную защиту.

В табл. 9.1 приведен расчет мощности электроустановки применительно к площади помещения.

Нагревательные кабели, устанавливаемые в теплых полах, удовлетворяют всем существующим нормам на электромагнитное излучение. Доказано многочисленными испытаниями, что никакого негативного влияния они не оказывают. Электрические системы применяются не только для пола внутри помещения, но и для дорожек вблизи дома и для ступенек, а также для крыш и даже водопроводных труб. Что касается выбора компаний, которые выпускают данную продукцию, то их список достаточно широк: DEVI A/S, Ceilhit, Thermo, Nexans, «Теплокабель», «Теплолюкс», Siemens, TTeat-com, Ekkotec, ENSTO, ThermoTech. Среди них можно выделить четыре крупнейшие фирмы: DEVI А/S, «Теплолюкс», Ceilhit и ENSTO.

Чтобы сократить счета за электричество при использовании электронагревателей в теплом полу, можно использовать принцип накопления тепла. Обычно нагревательный кабель заливается стяжкой от 5 см. Но если увеличить стяжку до 10–15 см, можно не только значительно сэкономить электроэнергию, но и накапливать тепло. Использование кабельных систем обогрева пола для аккумуляции тепла превосходит все системы по экономичности и улучшает условия работы, обогревая непосредственно зону нахождения людей, оптимально распределяя температуру по вертикали.

Сэкономить на обогреве с помощью аккумуляции тепла можно лишь в том случае, если есть возможность использовать новые трехтарифные счетчики электроэнергии. Ночью электричество дешевле, но не у всех есть возможность им пользоваться, особенно для обогрева помещений. Для аккумуляции тепла с помощью системы кабельного обогрева можно использовать как обычный нагревательный кабель, так и специальный. Традиционно кабель укладывается под стяжку до 5 см, быстро нагревается, прогревая стяжку, но и так же быстро остывает. Таким образом, кабельная система работает циклически с небольшими интервалами. При увеличении стяжки до 10–15 см длительность цикла возрастает до нескольких часов, расширяя возможности кабельной системы. Наличие прогрессивных программируемых терморегуляторов позволяет нагревать стяжку ночью, когда цена на электричество минимальная, с таким расчетом, чтобы отдача тепла происходила в течение всего дня, пока в помещении находятся люди. При наличии ночного тарифа такой способ работы кабеля позволяет заметно снизить расходы. Кабельная система обогрева с аккумуляцией тепла наиболее оправдана на первых этажах жилых зданий, в офисах, магазинах, гаражах, производственных помещениях — везде, где есть возможность использования ночного тарифа.

Систему электроподогрева можно устанавливать в любом помещении и использовать в любое время, независимо от того, есть ли отопление в квартире. Температуру пола можно регулировать — для этого имеется терморегулятор. Возможность программирования избавляет систему от бесполезной работы, а хозяев от лишней траты электроэнергии. Кроме того, устройство защитного отключения обеспечивает безопасность в случае каких-либо сбоев в сети.

Среди минусов такой установки специалисты выделяют то, что она, в отличие от водяного подогрева, быстро нагревает пол, а это может привести к деформации напольного покрытия. Но главный недостаток — высокие эксплуатационные расходы.

По цене полы разных обогревательных систем примерно равны. Комплект электрического теплого пола на кухню или в прихожую площадью в 6 м2 оценивается в $200–250. В комплект входят кабель, монтажная лента для его фиксации и регулятор с датчиком. Монтаж системы стоит 30 % от стоимости оборудования.

Традиционный теплый пол с нагревательным кабелем тоже можно уложить, даже не имея специальных навыков. Вся последовательность включает всего несколько действий.

Сначала составляют чертеж обогреваемой площади с указанием расположения нагревательного кабеля, концевой и соединительной муфт, датчика температуры и места подключения к электрической сети. Кстати, его лучше сохранить, поскольку в случае повреждения нагревательного кабеля в процессе укладки или строительных работ это значительно упростит поиск повреждения.

Расстояние между линиями кабеля рассчитывается по следующей формуле:

Расстояние (в см) = площадь обогрева (м2) ∙ 100 / длина кабеля (м)

Например, при площади комнаты 18 м2 и длине кабеля 150 м расстояние между его линиями при укладке будет: 18∙100/150 = 12 см.

При этом необходимо соблюдать рекомендованную производителем мощность на 1 м2 пола.

Датчик температуры помещается между линиями нагревательного кабеля с открытой стороны петли на расстоянии 0,5–1 м от стены.

Для размещения датчика температуры и холодного соединительного провода и для настенной коробки терморегулятора в стене прорубается штроба.

Основание очищается, на полу закрепляется монтажная лента. На ней с помощью специального крепежа, входящего в комплект, закрепляется кабель. Его линии не должны касаться или пересекать друг друга. После закрепления кабеля замеряется его сопротивление. Оно должно соответствовать указанному на муфте от — 5 до 10 %.

Датчик температуры пола кладут в пластмассовую трубку диаметром 16 мм, заглушенную на одном конце для предотвращения попадания внутрь бетона, и помещают между лилиями нагревательного кабеля. Радиус изгиба трубки не должен превышать 6 см.

В заключение необходимо смонтировать шкаф управления (рис. 9.10): датчики температуры, реле безопасности, вводы труб и кабелей и др. Эту процедуру лучше всего доверить профессиональному электрику.

Рис. 9.10. Электрошкаф управления

После всех вышеперечисленных процедур кабель заливают стяжкой толщиной 5 см (если не идет речь о системе аккумуляции тепла) (рис. 9.11). После заливки кабеля снова замеряют сопротивление.

Рис. 9.11. Заливка поверхности теплого пола бетоном

Кабель нельзя включать до полного застывания стяжки. В случае цементно-песчаного раствора стяжка застывает за 28 дней. Если используются самовыравнивающиеся смеси, то срок застывания стяжки указывается производителем.

После застывания пола нагревательный кабель через терморегулятор подключают к электросети. До установленной температуры пол должен прогреваться примерно сутки. Учтите, что покрытие теплых полов ковром вызывает перегрев кабеля.

* * *