Электрический тёплый пол

Электрический тёплый пол – это обогреватель встроенного типа, чаще всего основывающий свой принцип действия на законе Джоуля-Ленца. То есть изделие базирует свой рабочий алгоритм на том факте, что при протекании электрического тока по проводнику с высоким сопротивлением выделяется огромное количество энергии. Окружающая температура за счёт этого поднимается, и большая часть её передаётся поверхности пола. А дальше обмен со средой идёт по двум путям: конвекционному и радиационному.

История развития систем Тёплый пол

Мы не хотели начинать с этой избитой фразы, но выбора нет: держи ноги в тепле, а голову в холоде. Именно этот тезис объясняет превалирование Тёплых полов над потолками и подвесными инфракрасными обогревателями. Последние за несколько часов работы могут так напечь голову, что мало не покажется. Возможны даже тепловые удары. Сейчас мы будем повторять скучные данные из Википедии по той простой причине, что альтернативы, собственно, не имеется: видимо, серьёзных исследователей данная тема глубоко не интересует, и серьёзных печатных изданий по поводу сабжекта не имеется.

Корейский метод обогрева пола

Корейский метод обогрева пола

  1. За 5 тысяч лет до нашей эры в Корее и Маньчжурии уже существовали печи (каны), в которых пол действительно подогревался.
  2. За 3 тысячи лет до нашей эры в Корее стали использовать печи не только для готовки, но и качестве отопительного прибора. Отличие здесь от русской лежанки в том, что область обогрева находилась прямо на полу (а очаг в подвале).
  3. За 1 тысячелетие до нашей эры схожие системы появились на Аляске и Алеутских островах.
  4. За 500 лет до нашей эры гипокаусты привнесли обогрев полов в Грецию и Рим.

Ключевым можно считать 1945 год, когда в Америке Вильямом Левитом была построена масштабная система водного обогрева полов жилых домов. До этого низкая температура в бедных кварталах была главной причиной заболеваемости населения. А предшествовал этой дате целый сонм открытий, касающийся изобретения полиэтилена, изучения тепловых свойств сплавов с высоким омическим сопротивлением, теоретическому описанию передачи тепла через вакуум посредством излучения. И сегодня ещё многие называют Тёплый пол инфракрасным обогревателем, что, конечно же, является только частью истины.

Как работает система Тёплый пол

Тёплый пол является комбинацией двух принципов: конвективного и радиационного. В этом случае речь идёт об излучении в инфракрасном диапазоне. Нам доводилось слышать на форуме, что некоторые дамы это понятие путают с радиацией альфа-, бета- и гамма-типов. На самом деле связь здесь только одна – и там, и там имеется некоторая связь с электромагнитными волнами. В свою очередь, распространение этих формаций в эфире называют излучением, а это слово уже прямо приводит нас к латинскому корню, откуда и образуется термин радиация. Но частота инфракрасного диапазона намного ниже гамма-излучения (которое далеко уходит вверх даже от рентгеновского), поэтому никакой опасности здесь не имеется.

Напротив – волны, исходящие от Тёплого пола, достаточно полезны. Система рассчитывается так, чтобы температура поверхности составляла что-то порядка 40 градусов. А учёные установили, что именно в этом случае тела излучают волны, максимально полезные для человека. Единственным условием должно быть превышение температуры над имеющейся в комнате.

Тепловые потоки направлены снизу вверх

Тепловые потоки направлены снизу вверх

Но очень большая часть тепла уходит с поверхности за счёт конвекции. Это естественным путём образующиеся потоки, восходящие по направлению к потолку. В результате Тёплый пол отличным образом прогревает всю комнату за счёт конвекции. А что касается его излучения, то господам дилерам должно быть известно, что оно способно греть только предметы.

Вспомните для примера восход Солнца из-за горизонта. Казалось бы: воздух холодный, но освещённая сторона тела испытывает приятное тепло. Аналогичным образом дело обстоит и в нашем случае. Лучи Тёплого пула (инфракрасный спектр дальнего диапазона) будут греть потолок, стены, самих жильцов, но микроклимат от этого менялся бы очень медленно, не будь в природе конвекции. Плюс в том, что в доме с таким оборудованием тапочки уже не нужны. А ноги все равно будут в тепле.

Читайте также:  Диэлектрики и проводники в электрическом поле

Как выглядит процесс монтажа системы Тёплый пол

Прежде, чем продолжать далее, мы должны сказать, что имеется, по крайней мере, две разновидности систем Тёплый пол, о которых нам следует упомянуть:

  • Основанные на способности воды запасать энергию. Вместо того чтобы ставить электрический тёплый пол, многим стоит задуматься на предмет использования котла. Удельная теплоёмкость самой распространённой жидкости на планете столь велика, что у многих уже возникал соблазн её использовать. Вот и система, построенная в 1945 году (США), также базируется на этом законе физики. Вода обращается по замкнутому трубопроводу, и в нужном месте отдаёт тепло. А чтобы ей было проще это сделать, под полом прокладывается разветвлённая сеть каналов. Все это заливается стяжкой, а сверху защищается армирующей сеткой.
  • Кабельные системы обогрева основываются на преобразовании электрического тока в тепло. Эффект тот же самый, что и у прочих обогревателей. Просто в этом случае система распределена на широком участке пола. Кабели бывают самые разные. Это и обычные резистивные, где внутри проходит жила из какого-нибудь нихрома, и матричные (саморегулирующиеся), где сложная полимерная структура удерживает частички проводящего материала, а путём температурного расширения или сжатия варьирует электрическое сопротивление участка. Но наиболее эффективно для жилых домов применять фольгу. Нужно найти в продаже материал из нихрома, и чем меньше будет толщина, тем и лучше, поскольку выше удельное сопротивление.
Варианты устройство обогревающего пола

Варианты устройство обогревающего пола

Мы не собираемся сейчас показывать, как проектировать систему Тёплый пол, а просто хотим сказать, что вариантов может быть множество, и выбирать нужно подходящий. Допустим, при наличии в доме дешёвого источника энергии предпочтение отдаётся именно ему. Тепловой насос даёт обилие горячей воды, которая не всегда расходуется на другие цели, а солнечные батареи способны склонить предпочтения владельца в пользу выбора электричества. Суть везде сводится к одному: под пол производится монтаж нагревательного элемента. Порядок действий для электрических разновидностей системы примерно следующий:

  1. Производится гидроизоляция основания, чтобы исключить намокание всей конструкции, которое нарушит работу всех слоёв.
  2. Теплоизолирующий слой отгораживает получаемое тепло от перекрытия. То есть вся энергия уходит в направлении покрытия. Часто этот слой может быть представлен, например, Пенофолом и прочими типами отражающей изоляции. Её поверхность должна быть защищена от повреждения.
  3. Поверх укладывается кабель, либо нагревающаяся плёнка. Обычно все операции производятся согласно инструкции производителя по монтажу. Чаще всего применяется обрешётка из древесины, металла.
  4. Поверх стелется черновой пол из листов толстой фанеры, реже ДСП или ДВП. Затем производится окончательная отделка.

Встречаются системы, где применяется цементная стяжка. Точнее говоря, сначала выполняется из бетона черновой пол нужной толщины, а вот затем уже производится его выравнивание. Так делается потом, что стяжка является относительно дорогим материалом. Это не обычный бетон, как думают многие, а специальный состав. Минус здесь в большой массе. Желающим знать подробнее рекомендуем посмотреть видео А. Земскова про стяжку (29 сентября 2014 года). Там даётся примерный расчёт, где говорится, что один мешок цемента покрывает площадь 1 квадратный метр слоем 2 см. Куль весит 40 кг.

Дальше читатели сами могут представить, во что это выльется в том или ином случае. Если фундамент плитный, подвала нет, то, наверное, в некоторых случаях можно сдобрить раствор керамзитом (совет А. Земскова) и решить задачу. Но в большинстве случаев лучше делать черновой пол все-таки из фанеры. Причём следует обеспечить одновременно хорошую проводимость тепла в направлении вверх. Как? А вот этим вопросом задаются многие, и пока никто не решил. Впрочем, наши читатели могут попробовать! А ещё видео Алексея даёт ответ на вопрос, в чем заключаются особенности стяжки в сравнении с другими строительными материалами.

Установка тёплого пола под разное покрытие

Установка тёплого пола под разное покрытие

Системы Тёплый пол не рекомендуется ставить под паркет, ламинат и другие материалы, боящиеся высушивания. Идеально смотрится стяжка, потому что нет воздушного зазора, плотный контакт предопределяет хорошую передачу энергии. От этого частично зависит КПД прибора, к тому же высокую температуру выдержит не каждый теплоизолятор, и тогда уже опасность нужно будет ждать с этой стороны. Плохим решением будет также применение любого склеенного материала (древесный массив, фанера, ДСП и пр.). И хотя мы говорили, что черновой пол настилается именно так, но от этого само техническое решение не становится ничуть лучше. Мы сейчас говорим о классе эмиссии формальдегида, и в этом случае к параметру требования повышенные.

Читайте также:  Электронный трансформатор

Из чего сделать Тёплый пол

Мы уже достаточно рассказали про системы Тёплый пол, а цены в регионах читатели могут разузнать самостоятельно, поэтому кратенько обсудим, из чего обычно делают нагревательный элемент. При расчётах в руководствах по продаже кабелей (тут нет оговорки) обычно принимается удельная мощность 100 Вт на квадратный метр. В результате получается, что на комнатёнку 2х2 м нужно приобрести систему общей мощностью 400 Вт. Читатели уже догадались, что это не самый правильный вариант.

Вся прелесть в том, что открытые источники не говорят нам, сколько именно Вт брать на квадратный метр площади, хотя в сети много иных слухов. Но никто не может сказать что-то определённое. Тем не менее, документ имеется, мы его видели и читали, и не факт, что он для открытого доступа. Мы бы рекомендовали вместо этого сделать следующее:

  1. В интернете предостаточно онлайн-калькуляторов, при помощи которых можно легко посчитать потери через несущие конструкции. Нужно найти боле менее подходящий случаю и провести вычисления. После этого остаётся только сравнить данные с каким-нибудь другим источником, чтобы не сесть в лужу.
  2. Вторая часть эксперимента заключается во внедрении в помещение обогревателя рассчитанной мощности. При этом не нужно забывать также о радиаторах центрального отопления, которые могут коренным образом изменить микроклимат. В зависимости от решаемой задачи центральное отопление можно и выключить на время. Суть действия сводится к поддержанию заданного микроклимата. По нормам это до 22 градусов Цельсия тепла при влажности порядка 60%.
Электрический мат для подогрева пола

Электрический мат для подогрева пола

Затем нужно выбрать тип нагревательного элемента. Для труб с горячей водой высчитывается их теплоотдача, после чего определяется необходимое количество витков. Что касается кабелей, то обычно они имеют в технических характеристиках прямые сведения о номинальной мощности. Во внимание также принимается тип системы. Если кабель резистивный, то обрыв его в любом месте нарушает работоспособность. В случае саморегулирующегося имеют место быть некоторые варианты.

Потому что в последнем случае у нас имеется две параллельные шины из меди, разделённые полимерной матрицей. До места обрыва питание будет в наличии, соответственно, и участок работоспособен. Ввиду немалой стоимости у многих возникнет желание электрический Тёплый пол сделать своими руками. Для этого рекомендуется найти на выбор следующие материалы или сплавы:

  1. Нихром широко известен. Рекомендуется применять марки Х20Р80, Х15Н60.
  2. Железохромалюминиевый сплав Х23Ю5Т.

Алюминий в высокоомные сплавы добавляется для увеличения срока службы. А ещё проще эта задача решается при помощи кремния. Продолжительность безотказной работы растёт в 1,5 – 2 раза. Отлично себя показывают в работе сплавы из никеля, железа и хрома (особенно при процентном содержании последних 20/20, 10/20, 10/27) с добавками алюминия. Мы не имеем возможности привести здесь полный экскурс по этой теме, но надеемся, что достаточно рассказали про электрический Тёплый пол.