«Теплые» полы представляют собой систему напольного кабельного обогрева. Эта система появилась в России в начале 90-х гг. ХХ в. и сразу же привлекла внимание потребителей. Конечно, как все новое, она стоила довольно много. Но теми, кто решил у себя дома установить напольную кабельную систему, руководил не только спрос на модную новинку. «Теплые» полы – это совершенно иная система обогрева жилища, создающая комфортную для человека среду. При конвективном способе отопления воздух прогревается неравномерно, т. е. более теплый скапливается под потолком, а пол остается холодным. При напольной системе обогрева все обстоит как раз наоборот. Самая высокая температура воздуха бывает у пола, что больше отвечает потребностям человека.
Рис. 62. Схема монтажа нагревательного кабеля: 1 – соединительная муфта; 2 – нагревательный кабель; 3 – датчик температуры пола; 4 – терморегулятор
Сразу после появления «теплых» полов не все могли позволить себе установить данную систему дома, хотя многие хотели бы это сделать. В то время люди готовы были заплатить деньги за любую модель системы, но сейчас, когда на рынке много разновидностей всевозможных отопительных систем, покупатели стали более разборчивыми и требовательными. Теперь эта система стала не такой дорогой и более доступной.
Система кабельного напольного обогрева – это поделенный на секции электрический нагревательный кабель, проложенный под полом, в бетонной стяжке (рис. 62). Там же смонтирован датчик, который поддерживает заданную температуру нагрева. Если комната угловая и имеет холодные несущие конструкции, то в ней иногда нагревательный кабель прокладывают прямо по стенам, под облицовочным слоем.
Монтажные концы нагревательного кабеля, а также датчики температуры присоединены к терморегулятору, который устанавливается на стене, на небольшом расстоянии от пола. Датчик посылает сигнал, а терморегулятор включает или отключает электропитание. Это означает, что напольная система обогрева работает не постоянно, а в прерывистом режиме. Электроэнергии экономится примерно 60—70%.
Когда пол нагревается до требуемой температуры, терморегулятор отключает электропитание, нагревательный кабель охлаждается. Продолжительность каждого цикла «нагревание-охлаждение» зависит от того, какая мощность у отопительной системы, а также какого рода теплоизоляция применена. Можно сказать, что «теплые» полы – это обычная нагревательная панель, только больших размеров.
Система «теплые» полы включает в себя:
• электрический кабель;
• температурный датчик;
• гофрированную трубку диаметром менее 16 мм для укладки датчика;
• терморегулятор;
• фольгированный утеплитель;
• монтажную ленту.
При монтаже напольной системы обогрева можно использовать как простейший терморегулятор, так и программируемый, с искусственным интеллектом (это будет стоить несколько дороже). Такого рода терморегуляторы не только контролируют температуру пола, но и отслеживают температуру воздуха за пределами помещения. Производятся терморегуляторы с двумя датчиками, предназначенными для автономного контроля за температурой пола и воздуха. В загородных домах, где имеется много комнат, программируемые терморегуляторы, как правило, соединяют в локальную сеть и управляют ими с помощью компьютера.
Обычно для каждого помещения монтируется своя автономная система напольного обогрева с отдельным терморегулятором. Не следует использовать общий кабель для всех комнат, потому что каждое помещение имеет свои теплопотери. Один и тот же кабель не может реагировать на разный уровень потери тепла.
Монтаж системы напольного кабельного обогрева
Все системы «теплых» полов имеют одну и ту же схему монтажа. Она показана на рис. 63.
Выполняется такая схема в следующей последовательности.
Рис. 63. Схема монтажа напольного кабельного обогрева: 1 – выключатель; 2 – дверь; 3 – регулятор; 4 – распаечная коробка; 5 – соединительные муфты; 6 – монтажная лента; 7 – датчик; 8 – нагревательная секция
1. На уровне 1,2—1,4 м от пола на стене наносится метка для установки терморегулятора. Если помещение имеет повышенную влажность, то терморегулятор устанавливают за его пределами (например, в соседней комнате).
2. От пола к месту установки терморегулятора проделывают канал, предназначенный для укладки токоведущих проводов нагревательного кабеля и температурного датчика.
3. Выполняют теплоизоляцию бетонного пола. Для этих целей берется пробка, жесткий пенопласт, полиуретан или фольгированный полипропилен.
4. В случае если теплоизоляционный материал имеет слой фольги, поверх него обязательно укладывают монтажную ленту. В остальных случаях выполняется только тонкая бетонная стяжка толщиной 1 см (рис. 64). На нее укладывается монтажная лента. Это делается для того, чтобы нагревательный кабель не соприкасался с теплоизолятором. В противном случае кабель может перегреться и выйти из строя. Монтажная лента закрепляется с помощью дюбелей.
5. После этого равномерно укладывается нагревательный кабель и закрепляется специальными приспособлениями в виде небольших хомутов, расположенных на монтажной ленте. Величина шага укладки нагревательного кабеля рассчитывается по формуле: h = S/L, где h – шаг укладки (мм); S – площадь укладки нагревательной секции (м2); L – длина нагревательного кабеля (м).
6. Температурный датчик помещается в гофрированную трубу и укладывается в 50 см от стены между витками кабеля таким образом, чтобы он оказался в открытой петле. Чтобы внутрь трубы не попал раствор, его заглушают. Гофрированная труба должна иметь такую длину, чтобы доставать до места установки терморегулятора. Впоследствии это облегчит ремонт вышедшего из строя датчика температуры.
Рис. 64. Нагревательный кабель в бетонной стяжке по теплоизоляции: 1 – перекрытие; 2 – теплоизоляция; 3 – датчик температуры; 4 – нагревательный кабель; 5 – бетонная стяжка; 6 – напольное покрытие; 7 – несущая стена
7. Токоведущие провода нагревательного кабеля и температурного датчика прокладывают в заранее выполненном канале и закрывают слоем цементного раствора.
8. Следующая операция – заливка нагревательного кабеля бетонной стяжкой толщиной не менее 3—5 см. Это нужно для того, чтобы тепло равномерно распределялось по поверхности пола. Чтобы обогреть комнату, имеющую высокий потолок, нужна система высокой удельной мощности. В этом случае толщина стяжки должна составлять 8—10 см. Соединительные муфты нагревательных секций также заливаются бетоном.
Рис. 65. Укладка в одной комнате (20 м2) двух нагревательных секций: 1 – нагревательная секция мощностью 800 Вт на площадь 8 м2; 2 – нагревательная секция мощностью 1200 Вт на площадь 12 м2; 3 – разграничительная зона секций
9. После того как стяжка высохнет, можно укладывать напольное покрытие (линолеум, плитку и пр.).
10. По завершении всех отделочных работ монтируется терморегулятор.
11. Примерно через месяц, когда бетонная стяжка окончательно отвердеет и просохнет, систему напольного кабельного обогрева можно запускать в эксплуатацию. Преждевременно включать ее очень опасно!
12. Поворотом ручки терморегулятора задается нужный уровень температуры пола.
Прежде чем укладывать нагревательный кабель, помещение следует освободить от тяжелых предметов мебели и стационарного оборудования (кухонной плиты, холодильника, стиральной и посудомоечной машин и т. д.). Комнату делят на участки, соответствующие по размерам одной нагревательной секции. Количество, длина и шаг укладки секций определяются с учетом удельной мощности обогрева и технических характеристик нагревательных кабелей (рис. 65).
Новинкой последнего времени в области напольного кабельного обогрева являются «теплые» маты. Они представляют собой тонкий кабель, уложенный в пластиковую арматурную сетку. Такого рода отопительную систему укладывают по бетонному основанию пола, а сверху облицовывают керамической плиткой. При этом общая толщина «теплых» полов составляет не более 2 см.
Достоинства и недостатки кабельной системы обогрева
По сравнению с другими отопительными системами напольный кабельный обогрев обладает рядом преимуществ.
1. Поскольку источник тепла равномерно распределен по всему периметру пола, воздух в комнате прогревается равномерно. Пол по сути становится нагревательной панелью большого размера.
2. При такого рода системе обогрева не возникает конвекционных потоков, а значит, пыль не разносится по комнате. Помимо этого, нагретый воздух равномерно поднимается снизу вверх по всему периметру помещения. Самая высокая температура оказывается не под потолком, а у пола. С увеличением высоты температура воздуха падает, т. е. у пола она составляет 22—24° С, на уровне человеческого роста – 19—20° С и под потолком – 18° С (рис. 66).
Рис. 66. Распределение температуры при кабельном отоплении: 1 – кабель «теплого» пола
3. Учитывая все вышесказанное, температура воздуха при обогреве кабелями может быть ниже примерно на 2° С, чем в помещениях, отапливаемых другими способами.
4. КПД «теплых» полов аналогичен КПД излучающих обогревателей и намного превышает теплоотдачу конвективных приборов отопления.
5. Система «теплые» полы дает возможность накапливать тепло в толще пола, которое используется для обогрева при выключенном питании на протяжении 8—12 ч.
6. Система кабельного обогрева не окисляется, имеет высокую надежность и большой срок службы (50—75 лет), потому что нагревательные кабели хорошо защищены от механических воздействий и других неблагоприятных факторов.
7. Эта система обладает простотой и легкостью монтажа и эксплуатации, а также обслуживания. Укладку нагревательных кабелей может выполнить практически любой человек, владеющий навыками работы с электричеством. При покупке кабельных секций выдается инструкция по монтажу и сборке «теплых» полов.
8. Положительной стороной является и то, что при кабельном обогреве не нужен ежегодный профилактический ремонт.
9. В случае выхода из строя нагревательного кабеля или температурного датчика не нужно вскрывать весь пол, потому что в настоящее время существует очень чувствительная аппаратура, позволяющая определить место поломки.
К недостаткам системы кабельного обогрева стоит отнести стационарность, т. е. невозможность переноса на другое место. Систему «теплые» полы устанавливают или во время строительства, или во время капитального ремонта. Кроме этого, один раз расставив мебель и стационарное оборудование в комнате, где имеются «теплые» полы, невозможно будет все переставить, потому что эту систему нельзя нагружать тяжелыми предметами.
Еще одним недостатком этой системы является цена, которая и в наше время не дает возможности применять ее повсеместно. Так, даже среднюю стоимость точно назвать нельзя, потому что она зависит от множества факторов. Среди них можно назвать:
– состав комплекта;
– тип нагревательного кабеля (одножильный или двужильный, экранированный и без экрана);
– мощность кабеля на 1 пог. м длины;
– тип терморегулятора (встроенный или накладной, простейший или программируемый).
Кроме этого, стоимость кабельной системы обогрева зависит от площади укладки и условий работы. Основной статьей расходов станет монтаж системы. Дополнительные финансовые затраты могут возникнуть, если придется вскрывать существующие полы.
Нагревательные кабели
Нагревательные кабели предназначены для преобразования электрического тока в тепло. Любой электрический кабель 1—3% электроэнергии преобразует в тепло. В электрических кабелях это является недостатком, в нагревательных же преобразование 100% электрического тока в тепловую энергию было бы идеальным.
Нагревательные кабели внешним видом напоминают обычные коаксиальные проводники, которые используют для передачи телевизионного сигнала. В продажу нагревательные кабели поступают в виде нагревательных секций фиксированной длины. Они рассчитаны на обогрев определенной площади, поэтому их нельзя ни укоротить, ни удлинить. Длина так называемых холодных концов бывает стандартного размера – 0,75—2 м. Этого вполне достаточно, чтобы присоединить их к распаечной коробке, расположенной на стене.
Соединительные муфты, используемые при монтаже нагревательных кабелей, являются самым важным элементом. От их надежности и безопасности зависит срок службы всей системы обогрева.
В каждой кабельной секции имеется подробная инструкция, в которой содержатся сведения о технических характеристиках кабеля, а также указания по его укладке. В зависимости от мощности кабельные секции окрашены в разные цвета и имеют соответствующую маркировку. Это помогает неспециалисту разбираться в кабелях, отличать их друг от друга. На соединительной муфте также имеется этикетка, содержащая сведения о длине кабеля, его электрическом сопротивлении и мощности. В зависимости от характера помещения, вида напольного покрытия и назначения отопительной системы выбирается тип нагревательной секции.
В основном для монтажа «теплых» полов применяются резистивные одножильные или двужильные экранированные кабели. Согласно требованиям ПЭУ (правила эксплуатации электроустановок), такие кабели оснащены многослойной изоляцией и экранированной оплеткой. Изоляция представляет собой слой из модифицированного полиэтилена высокого давления. Этот слой защищает кабель от перегрева. Наружная изоляция состоит из гидрофобного, стойкого к агрессивным внешним воздействиям поливинилхлорида, который позволяет использовать нагревательные кабели в помещениях с высокой влажностью. Механическую защиту обеспечивает экранирующая стальная, алюминиевая, медная или свинцовая оплетка. Также она предотвращает распространение электромагнитных полей.
Если обогреваемое здание имеет определенные подвижки строительных конструкций, просадку фундамента и прочие неблагоприятные факторы, рекомендуется использовать нагревательные кабели, защищенные броней (рис. 67). Броня состоит из проволоки и довольно значительно увеличивает механическую прочность кабеля. Такой кабель можно укладывать при бетонировании, а также в горячий асфальт.
Рис. 67. Двухпроводниковый (а) и однопроводниковый (б) бронированные кабели: 1 – оболочка; 2 – броня; 3 – изоляция; 4 – проводник; 5 – два проводника
Одножильные нагревательные кабели
Их применяют при встроенных отопительных системах, смонтированных вне помещения. Как правило, эти системы применяются для подогрева дорожек, ступенек, теплиц, а также помещений, где человек бывает недолго. Причина в том, что одножильные кабели создают неблагоприятный для человеческого организма электромагнитный фон.
Для примера можно взять одножильные кабели TXLP/1 и TKXP/1. Ниже даются некоторые технические параметры этих кабелей:
• удельная мощность на единицу длины (при напряжении 220 В) – 15,5 или 26 Вт/м;
• максимальная температура токоведущей жилы – 90° С;
• максимальная температура поверхности кабеля – 65° С;
• максимальное напряжение питания – 500 В;
• внешний диаметр кабеля – примерно 6 мм.
На рис. 68 показан одножильный нагревательный кабель ТЛЭ.
Рис. 68. Нагревательный кабель ТЛЭ: 1 – оболочка из ПВХ или полиэтилена; 2 – оплетка из медной проволоки; 3 – пластик; 4 – второй слой изоляции из пластика; 5 – нагревательная жила
В табл. 46 и 47 даны технические характеристики одножильных нагревательных кабелей TXLP/1 (с алюминиевым экраном), TKXP/1 (со свинцовым экраном), а также нагревательных кабелей ТЛЭ («Тепло-люкс»).
Таблица 46
Одножильные нагревательные кабели TXLP/1 (с алюминиевым экраном) и TKXP/1 (со свинцовым экраном)
Таблица 47
Одножильные нагревательные кабели ТЛЭ («Теплолюкс»)
Двужильные нагревательные кабели
Они предназначены для встроенных электрических систем обогрева жилых помещений любого назначения (рис. 69, 70). Двужильный кабель состоит из двух проводников, каждый из которых имеет свою защитную оболочку. Концы проводников соединены, в связи с чем электрический ток течет по кабелю в прямом и обратном направлениях. Проводники заключены в экранирующую оплетку и имеют внешнюю изоляцию из поливинилхлорида.
Из-за того что в кабелях имеется два закольцованных проводника, они не влияют на изменение естественного электромагнитного поля в обогреваемом помещении, т. к. поля от противоположных токов компенсируют друг друга. Именно поэтому для кабельных систем используют именно двужильные кабели.
Рис. 69. Двужильный резистивный кабель: 1 – оболочка; 2 – медный экран; 3 – изоляция из термостойкого полимера; 4 – токонесущие проводники
Рис. 70. Нагревательный кабель марки ЕСО: 1 – оболочка из ПВХ-пластика; 2 – оплетка из медной проволоки; 3 – теплостойкий ПВХ-пластик; 4 – вспомогательная жила из отожженной меди; 5 – нагревательная жила
У таких кабелей всего один «холодный конец», подключаемый к терморегулятору, и одна концевая соединительная муфта. Это значительно упрощает и облегчает укладку кабеля. Некоторые технические параметры двужильных кабелей TXLP/2R и TKXP/2R:
• удельная мощность на единицу длины (при напряжении 220 В) – 15,6 Вт/м;
• максимальная температура токоведущей жилы—90° С;
• максимальная температура поверхности кабеля – 65 ° С;
• максимальное напряжение питания – 500 В;
• внешний диаметр кабеля – около 6 мм.
В табл. 48, 49 даны технические характеристики нагревательных двужильных кабелей.
Таблица 48
Двужильные нагревательные кабели TXLP/2R (с алюминиевым экраном) и TKXP/2R (со свинцовым экраном)
Таблица 49
Двужильные нагревательные кабели ЕСО («Теплолюкс»)