Теплый пол. Устройство электрического теплого пола

В данной статье рассмотрены вопросы устройства системы отопления помещения по системе электрический теплый пол. Рассмотрены достоинства и недостатки данной системы отопления. Даны рекомендации по выбору материалов напольного покрытия и оборудования автоматики.

Электрический теплый пол может служить как основной системой отопления, так и дополнительной, при наличии других источников тепла. В статье Особенности водяного теплого пола можно посмотреть пример расчета, с помощью которого можно самостоятельно определить для своего дома (или помещения), можно ли применять теплый пол как основную систему отопления, или только как дополнительную.

Достоинства электрического теплого пола

1. Комфортное распределение температур по высоте помещения. Не зависимо, от того какая система выбрана (основная или дополнительная), главным достоинством электрического подогрева (как и водяного теплого пола) будет более комфортное распределение температур по высоте помещения. Основная система позволяет в каждой комнате автоматически поддерживать индивидуальную температуру, при этом обеспечивая высокую точность. В случае использования дополнительной схемы такими характеристиками будет обладать выбранный локальный участок нагрева.
2. Электрический теплый пол имеет меньшую инерционность, чем водяной. Это значит, что после включения системы на нагрев, температура помещения быстрее достигнет заданной.
3. Также к достоинствам электрических «теплых полов» следует отнести срок службы до 50 лет (по крайней мере, некоторые производители заявляют о таком эксплуатационном ресурсе) и экологичность применяемых материалов.
4. При дополнительной схеме возможна укладка электрического подогрева и напольного покрытия поверх старого. Как правило, такой вариант применяется в кухнях, ванных комнатах и санузлах, т.к. в этих помещениях напольное покрытие выполнено с использованием керамической плитки или керамогранита. В этом случае применяются электрические нагревательные маты. Высота пола увеличится  на 1…1,5 см.
5. В случае, если возникнет необходимость ремонта электроподогрева, не нужно вскрывать весь пол. С помощью специальной аппаратуры можно без особого труда определить, в каком месте поврежден кабель. Вскрыв небольшой участок пола, вы легко восстановите кабель с помощью специальных муфт. Если же по какой либо причине произойдет повреждение кабеля, то при прикосновений человека к токоведущим частям, устройство защитного отключения (УЗО), практически мгновенно отключит напряжение.

Недостатки электрического теплого пола

1. Главным же недостатком электрического теплого пола является повышенное потребление электроэнергии. Особенно актуально это при использовании электроподогрева в качестве основной системы. Эта же причина ограничивает применение электрического подогрева в домах, построенных более 10 лет назад.

   В этих домах электроснабжение рассчитано по старым нормам. В результате использовать электроподгрев можно лишь в качестве дополнительной системы. При этом следует соблюдать осторожность, в виду возможности перегрузки питающего кабеля. Даже в домах современной постройки перед использованием электрического подогрева, следует убедиться в том, что домовая проводка допускает предполагаемую токовую нагрузку. Если же и в этом случае возможности такой не будет, выходом будет подключение системы через отдельную проводку и отдельный автомат. Допустимые нагрузки электропроводки приведены в таблице 1

   Следствием из повышенного энергопотребления являются довольно высокие эксплуатационные затраты. Например, затраты на электроподогрев пола площадью 10…15 м.кв. за двухлетний период могут превзойти стоимость оборудования.

   
   Таблица 1 – Допустимые нагрузки

2. Также к недостаткам электрических систем подогрева можно отнести вредное воздействие магнитного поля на организм человека. Однако в этом вопросе все не так однозначно. Существует большое количество противников данного утверждения, которые не сомневаются в экологической безопасности электрических теплых полов. Многие эксперты приводят данные своих исследований, проведенных в жилых помещениях, которые доказывают, что показания напряженности и индукции не превышают фоновых величин.
3. Еще одним минусом электроподогрева является неравное распределение температурного поля у некоторых систем. Результатом этого будет коробление напольных покрытий, которые выполнены паркета и ламината. Чтобы избежать этого необходимо строго соблюдать технологию монтажа, в частности не нарушать шаг и глубину укладки кабелей. 

Выбор типа напольного чистового покрытия

Перед тем как выбирать и закупать оборудование и материалы для электрического теплого пола, нужно определиться с видом чистового покрытия. Кроме эстетики, износостойкости и прочности оно должно подходить для использования такой системы отопления.

В конструкции таких полов можно применять такие покрытия:

• керамическая плитка или керамогранит
• линолеум
• ламинат
• паркет или доску 

При этом, важно учитывать такие моменты:

• Из перечисленных вариантов, лучшим выбором будет керамическая плитка или керамогранит, т.к. они неплохо проводят тепло и обладают небольшим удельным тепловым расширением.
• Если применить линолеум, то он не должен иметь утеплительной основы.

• Если вы решите применить паркет, то древесина должна быть хорошо просушена, иначе она может покоробиться.

• Следует позаботиться о хорошем качестве клея и лака, во избежание нежелательных испарений при нагреве. Обязательно узнайте у продавца температурный диапазон эксплуатации (если на упаковке не будет такой информации) клееных соединений или лаковых покрытий перед покупкой клея или лака. Не ориентируйтесь только на цену, ведь даже любой клей рассчитан на определенный режим эксплуатации, и даже самый дорогой клей может не подойти для нужных вам условий.

• При выборе любого материала для напольного покрытия основным критерием должно быть наличие соответствующей маркировки, указывающей возможность использования его при такой системе подогрева.

Покрытия, которые не рекомендуется применять в сочетании с электрическим теплым полом:

• пробка, т.к. она  обладает низкой теплопроводностью (не будет пропускать тепло в помещение). Кроме того, пробка  "боится" перегрева. 
• толстые ковры, т.к. они будут выполнять функцию теплоизоляции 

Выбор кабеля для электрического теплого пола

Резистивные нагревательные кабели

Самым важным элементом в системе электрического подогрева является кабель. Именно кабель преобразовывает энергию электричества бегущего по нему в тепловую энергию. Нагревательный кабель внешне практически неотличим от обычного кабеля, он также бывает одно- и двухжильным, и обязательно экранирован (иногда и бронирован).

Рисунок 2 – Резистивные нагревательные кабели

Однако он существенно отличается электрическим сопротивлением основной (нагревательной в данном случае) жилы. Если в обычном кабеле основная жила выполнена из материала имеющего наименьшее сопротивление (чтобы уменьшить потери связанные с нагревом провода), то в нагревательных (еще их называют резистивными) кабелях она изготовлена, как правило, из нихрома, материала обладающего высоким электрическим сопротивлением. В результате кабель выполняет функцию нагревательного элемента и выбирается уже по величине удельного тепловыделения (погонной мощности). Как правило, эта величина находится в диапазоне 15…21 Вт/м. Однако не стоит думать, что увеличение погонной мощности обязательно приведет к повышению эффективности работы системы электроподогрева. Во-первых, при укладке кабеля в пол, возможно образование воздушной полости вблизи поверхности, при этом возникает перегрев материала кабеля и увеличивается риск выхода его из строя. Во-вторых, при увеличении удельной мощности кабеля его длина, приходящаяся на определенную площадь, сокращается. При этом возможно такое увеличение расстояния между отдельными нитками, что станет заметной неравномерность нагрева. У всех производителей величина допустимого расстояния между соседними нитками может колебаться от 5–6 до 10–12 см. Уменьшение линейной мощности ниже указанных величин приводит к перерасходу кабеля и появлению риска недопустимого сближения соседних ниток кабеля.

Если вы планируете обогреть спальню, детскую комнату или гостиную, то рекомендуется использовать нагревательные секции на основе двухжильного кабеля. Одножильные кабели больше подходят для прихожих, санузлов и ванных комнат. Отличаются эти кабели помимо конструктивного исполнения и монтажом. При использовании одножильного кабеля холодные концы (медные провода, соединяющие кабель с электрической сетью) подключаются с обеих сторон. Если же используется двухжильный кабель, то холодные концы подключают с одной стороны, а с другой стороны нагревательная и вспомогательная жилы спаиваются и изолируются.

Преимущество двухжильного кабеля в том, что при его использовании не нужно подключать его оба конца к термостату. Это значительно упрощается выбор трассы прокладки кабеля. Кроме этого, уровень электромагнитного излучения двухжильного кабеля ниже, чем у одножильного.

Cаморегулирующиеся нагревательные кабели.

Кроме резистивных кабелей существуют еще и саморегулирующиеся нагревательные кабели.

Рисунок 3 – Саморегулирующиеся нагревательные кабели

Саморегулирующиеся кабели отличаются от резистивных не только внешним видом, но и принципом действия. Как видно на рисунке в кабеле отсутствует нагревательная жила, обе жилы играют роль проводника. Функцию нагрева выполняет полимерная матрица. Она же выполняет и саморегулирование, которое основано на полупроводниковых свойствах матрицы. С ростом температуры проводимость матрицы снижается, т.е. уменьшается величина протекающего через нее тока, как следствие, понижается и тепловая мощность. При снижении температуры происходит обратный процесс.

Благодаря свойству саморегуляции такие кабели не боятся местного перегрева в отличие от резистивных. В результате вам не придется учитывать расположение мебели в комнате при укладке кабеля и можете не бояться, что ваш паркет или ламинат покоробит. Однако стоимость саморегулирующих кабелей (5…10 $ за 1 м/п) не способствует широкому их распространению в системах электрического подогрева. Обычно кабели продаются смотанные в бухты.

Нагревательные маты

Также в продаже представлен большой ассортимент электрических нагревательных матов, в основе которых тонкие маломощные кабели.

Рисунок 4 – Нагревательный мат

Кабель в нагревательном мате предварительно уложен в виде змейки и прикреплен к сетке из полимерных нитей. Маты, в зависимости от мощности, могут быть разной ширины (40, 50, 80 см) и длины (от 0,5 м до 25 м). Длина холодных концов нагревательных матов 1,5…4 см.

Монтировать нагревательные маты значительно проще кабеля поставляемого в бухте.Однако маты не подходят для укладки на полы с нестандартной геометрией, и стоят они заметно дороже кабельной секции аналогичной мощности. При сопоставимом качестве теплый пол с использованием матов обойдется на 20-50% дороже, чем кабельный.

Продаются нагревательные провода и маты либо как самостоятельное изделие, либо в виде готового монтажного набора. В комплект такого монтажного набора помимо кабеля или мата входит термостат с датчиком температуры, гофрированная трубка для установки датчика в пол, а также инструкция по монтажу и эксплуатации.

Рисунок 5 – Стандартный монтажный набор для электрического теплого пола

Выбор термостата для электрического теплого пола

Не менее важным компонентом в системе электрического обогрева является термостат в комплекте с датчиком температуры. Термостаты могут быть непрограммируемые и программируемые, встраиваемые в подрозетник или накладные, а также монтируемые в электрошкафу на DIN-рейке.

Для отопления прихожих, ванных комнат и туалетов, как правило, применяются простые системы электроподогрева с использованием непрограммируемых термостатов. Стоимость таких термостатов находится в пределах 40…120 $. Регулирование температуры производится с помощью либо многопозиционного переключателя (ступенчато), либо с помощью резистора (плавно).

Рисунок 5– Непрограммируемый термостат

Программируемые термостаты дают значительно больше возможностей для управления системой электрического отопления. Помимо поддержания заданной температуры с их помощью можно устанавливать и временные параметры работы системы. Можно включать и выключать систему в определенное время, устанавливать разные температурные диапазоны в разное время суток. Такие приборы имеют набор из нескольких программ с разными температурными и временными параметрами. Причем все программы могут изменяться на усмотрение хозяина. Кроме того программируемые термостаты довольно легко вписываются в набирающую популярность систему «умный дом». Стоимость данных терморегуляторов составит 100…200 $ и выше.

Рисунок 6 – Программируемый термостат

Если же потребуется установка термостата в электрошкафу, то на это случай есть термостаты, монтируемые на DIN-рейку.

DIN-рейка расшифровывается как Deutsches Institut fur Normung (Институт стандартизации Германии). Предназначена для крепления различного электротехнического оборудования стандарта DIN (электроавтоматов, УЗО, ДифАВ, контакторов, нулевых шин, коммутационных клемм, розеток, звонков и т.п.). Материал din-рейки - оцинкованная сталь, din-рейки имеют толщину 0,9 мм. Длина din-рейки составляет от 70 до 1000 мм, шаг отверстий 15 мм. Выпускаемая din-рейка соответствует ГОСТ Р МЭК 60715-2003

Рисунок 7- DIN-рейка

Рисунок 8– Термостаты, устанавливающиеся на DIN-рейку

Если коммутируемой мощности термостата недостаточно (как правило, она не более 3 кВт), то потребуется магнитный пускатель, который будет управляться этим терморегулятором. Или же можно установить на каждую секцию отдельный термостат.

Выбор теплоизоляции для электрического теплого пола

Систему теплого пола обязательно теплоизолировать, чтобы мощность системы не уходила на нагрев перекрытия, или грунта.

В качестве теплоизоляции рекомендуется применять ЭППС плотностью от 30 кг\м3 , толщиной, как правило, 20-30 мм. Если помещение, которое надо обогреть находится на цокольном этаже или же основой служит вообще грунт, то толщина теплоизоляции потребуется, конечно, большая, чем для пола над отапливаемым помещением (в среднем в 1,5-2 раза толще). Толщина в каждом конкретном случае определяется расчетом.

Часто применяется теплоизоляция с отражающим слоем из фольги. Считается что фольга помимо отражения тепла, способствует и более эффективному перераспределению тепла от кабеля по поверхности пола. Однако есть и противники использования фольгированной теплоизоляции. По мнению некоторых специалистов, фольга под воздействием щелочной среды цементного раствора в течение 3-5 лет полностью разрушается. Особенно это актуально при повышенной влажности в помещении, кроме того, для корректной работы фольги по отражению тепла, между фольгой и нагревательным элементом, должна быть воздушная прослойка, что в полу сделать практически невозможно.

В данной статье мы рассмотрели вопросы выбора и оценочной стоимости электрического теплого пола. В статье "Теплый пол. Монтаж электрического теплого пола" будет описана технология монтажа такой системы отопления.