Чем отличаются теплые водяные полы и электрические?

Современные технологии дают возможность монтировать теплые полы с водяным и электрическим подогревом. По теплому покрытию приятно ходить, а детям – находиться на полу без опасности простудиться.

Теплый пол – это система основного или дополнительного обогрева жилища с равномерным распределением тепла по помещению. Источниками обогрева могут быть трубы с циркулирующей подогретой водой или кабель, подключенный к домашней сети и выделяющий тепло при подаче электричества.

Для обоих способов применяются регуляторы температуры в помещении. В электрическом теплом полу отключается или включается подача напряжения для обогрева, а в водяном – изменяется температура или расход теплоносителя.

Чтобы правильно понять устройство теплых полов, а также оценить их преимущества и недостатки, необходимо разобраться с принципом работы разных типов.

Как работает теплый водяной пол

Чтобы тепло передавалось от горячей трубы в помещение, следует снизу разместить подложку из теплоизоляции, а сверху – материал с высокой теплопроводностью. Помещение будет обогреваться лишь в том случае, когда выделение тепла превышает его потери. Чем больше между ними разница, тем эффективнее работает система теплого пола.

Теплый пол выполняется в виде бетонной плиты с вмонтированным в нее водяным контуром, по которому циркулирует теплоноситель. Он подается из системы отопления и возвращается.

Таким образом, теплый пол выполняется в виде горизонтального радиатора, расположенного в стяжке с теплоизолирующей прослойкой поверх плиты перекрытия.

Теплоноситель, в качестве которого обычно применяется вода, перекачивается насосом по водяным контурам. Его подогрев производится в котле: газовом, электрическим и т.д. Контуры укладываются в пол и состоят из прямых и обратных трубопроводов. Распределение подогретой воды производится коллектором, расположенным между котлом и теплым полом.

Температура воды после котла составляет 90⁰С. В коллекторе установлен смесительный узел, снижающий ее до 30-50⁰С. Тепло от труб передается через бетонную стяжку полу, а затем – воздуху, который поднимается к потолку. Обогрев происходит по большой площади, и тепло распределяется по всему объему помещения.

Теплый водяной пол применяется в частных домах, поскольку в квартирах его подключение к центральному водоснабжению запрещено.

Принцип работы электрического теплого пола

Главным рабочим элементом является греющий кабель. В отличие от обычной электропроводки, его сопротивление больше. По нему пропускают электрический ток, что приводит к нагреву кабеля. При этом тепло передается бетонной стяжке. Для комфортного обогрева кабель снабжается терморегулятором, поддерживающим заданную температуру путем отключения электричества после его нагрева до заданной температуры и повторного включения при ее снижении.

Нагревающие элементы теплого пола отличаются большим разнообразием:

• Одножильный резистивный кабель. Нагревательная жила с экранированной оболочкой изготавливается из нихрома, меди или латуни. Тепло выделяется равномерно по всей длине при пропускании электрического тока. При ухудшении теплоотвода на локальном участке поверхности пола возможен выход кабеля из строя из-за перегрева. Другим недостатком является необходимость возврата свободного конца кабеля к месту подключения. При этом приходится делать весь монтаж теплого пола своими руками, что является трудоемкой операцией. Под теплый пол лучшая укладка – это «улитка» или «змейка». Могут применяться их комбинации. Одножильный кабель выбирают по причине небольшой стоимости. После укладки теплого пола его подключают к теплорегулятору и заливают в бетонную стяжку.
• Двухжильный резистивный кабель. В одной оболочке содержатся две жилы. Уложить теплый пол здесь легче, поскольку возврат кабеля для подключения не требуется. Достаточно лишь на конце замкнуть обе жилы между собой и защитить соединение изоляцией. Они обе могут быть греющими, или одна из них служит только проводником тока. Локальный перегрев в таком кабеле также может произойти.
• Саморегулирующийся кабель. Он содержит две проводящие параллельные жилы с размещенной между ними полупроводниковой матрицей, которая является нагревающим элементом. При подключении к проводникам напряжения, ток течет через матрицу от одной жилы к другой в поперечном направлении. Система закрыта изолирующей оболочкой и экранирующей стальной оплеткой. При повышении температуры в помещении сопротивление матрицы увеличивается, а количество выделяемого тепла снижается. В саморегулирующемся кабеле нет местных перегревов, поскольку величина тока на любом участке зависит только от его температуры. Цена на такой кабель выше, чем на резистивные, но срок службы больше.
• Греющий кабельный мат. По устройству кабельный электрический мат – это тот же одножильный резистивный нагреватель, прикрепленный к полотну армирующей сетки. Установка заключается в том, что рулонный теплый пол раскатывается по ровной основе. Современные материалы имеют клеевой слой, с помощью которого они крепятся к базовой поверхности. Для поворота сетка разрезается. После уложенный теплый пол соединяют с силовым кабелем и подключают к термостату, а затем укладывают в стяжку или в клеевую прослойку под керамическую плитку.
• Карбоновый мат. Конструкция состоит из карбоновых нагревательных стержней, параллельно подключенных друг к другу с помощью двух продольных изолированных проводников. Тепловая энергия выделяется за счет инфракрасного излучения от стержней, передаваемого окружающим предметам. Стержни обладают свойством саморегулирования нагрева. При выходе из строя одного из них, другие продолжают нормально функционировать. Инфракрасные маты укладывают под керамическую плитку.
• Пленочный инфракрасный пол. Принцип обогрева тот же самый, что и у инфракрасных стержней, но теплый пол монтируется непосредственно под напольное покрытие: ламинат, ковролин, паркетную доску и др. Карбоновые нагреватели здесь запаяны в пленку и соединены с пленочными токопроводящими шинами. Теплый пол продается в рулонах и служит преимущественно для создания дополнительного тепла.

Плюсы и минусы теплых полов

В целом теплые полы имеют достоинства:

• равномерность обогрева помещения по всему объему за счет естественной циркуляции теплого воздуха снизу вверх;
• не пересыхает воздух, и отсутствуют влажные углы в помещениях;
• за счет прогрева нижних слоев воздуха в помещении комфортная температура может быть на несколько градусов ниже, что позволяет экономить энергию;
• освобождается пространство за счет отсутствия радиаторов.

Недостатки теплых полов:

• сложность монтажа;
• длительность периода заливки стяжки;
• высокая стоимость материалов и монтажа.

Современные технологии позволяют устранить недостатки теплых полов.

Система теплого водяного пола

Схема теплого пола содержит коллектор, от которого делается разводка из одного или нескольких контуров обогрева. Чтобы продавить через них теплоноситель, кроме основного насоса от котла применяется дополнительный. В схеме на рис. ниже он одновременно выполняет функцию смесителя горячей воды с обратной, поскольку система является низкотемпературной.

Под теплые полы лучше подходит схема со смесительным узлом, связанным с датчиком и регулятором температуры воздуха в помещении. Как только температура в помещении достигает заданной величины, подача горячей воды прекращается, и теплоноситель циркулирует по внутренним контурам, пока не остынет. Затем клапан на входе снова открывается, и температура смеси в контурах вновь повышается.

Укладка теплых водяных полов

Конструкция теплого пола состоит из контура, залитого бетоном с добавкой пластификаторов. Система надежно защищается от внешних воздействий, обладает высоким КПД и равномерностью нагрева. Реже применяется настильный способ, когда трубы крепят к черновому деревянному полу, к лагам, на пластины из полистирола или алюминия.

Способы укладки

• Змейка (зигзаг). Способ подходит для помещений с небольшой или средней площадью. Подача воды начинается от внешней стены к внутренней. По мере прохождения по трубе она остывает, что снижает теплоотдачу. Этот недостаток исправляется укладкой двойной змейки при большой площади.
• Улитка (двойная спираль). Под теплый пол эта технология монтажа – лучшая. Применяется в помещениях с большой площадью или при необходимости создания интенсивного обогрева. В этом случае труба прямой подачи проходит рядом с обратной, в результате чего температурное поле выравнивается.

Как правильно уложить теплый пол представлено на примерах рис. ниже.

Параметры укладки труб

Оптимальная длина контура – 50-60 м, а максимальная – не более 70 м. Шаг укладки для основной системы обогрева – 10-20 см, а дополнительной – 30-50 см. При шаге 10 см на 1 м² потребуется 10 м трубы. Для комнаты площадью 20 м² потребуется 3 отдельных контура обогрева. Если учесть отступ 20 см от стен, площадь обогрева уменьшается на 3,6 м².

В результате на помещение нужно 3 контура обогрева длиной по 55 м. Участки пола с крупногабаритными предметами необходимо обходить, что еще сокращает площадь пола.

Если площадь теплых полов станет ниже 60 % от общей площади помещения, тогда теплый пол не сможет применяться как основной источник обогрева.

При использовании теплого пола для дополнительного отопления расстояние между витками можно увеличить. Тогда достаточно будет двух контуров. При этом появляются холодные зоны между витками. Особенно они проявляются, когда применяется технология укладки теплого пола способом «улитка».

Если сделать стяжку большей толщины, температурное поле можно выровнять, но при этом система обогрева будет более инерционной. Правильная укладка теплого пола змейкой также дает возможность в большей степени уменьшить влияние холодных зон чем, когда теплый пол лежит улиткой.

Монтаж

Прежде всего определяется площадь пола, через который проходит контур обогрева. Если теплый пол предназначен только для повышения комфорта, его не нужно устанавливать во всех помещениях.

Выбрав комнату, определяют место расположения обогрева. Специалисты рекомендуют использовать всю площадь помещения. Для водяного пола это допускается, поскольку локального перегрева не происходит в местах размещения бытовых приборов и мебели без ножек.

Для дополнительного обогрева стараются разместить теплый пол на свободном участке.

Щели заделываются, поверхность основания выравнивается и очищается от мусора. По периметру проклеивается демпферная лента толщиной не менее 5 мм для компенсации тепловых расширений бетонной стяжки и защиты от потерь тепла.

На первом этаже настилается прокладка из гидроизоляции. Для нее подойдет пленка из полиэтилена толщиной не менее 0,5 мм. Затем укладывается утеплитель: пенополистирол, пенопласт, изовер и др. Стыки между плитами заделываются с помощью монтажной пены.

Трубы применяют из полиэтилена, полипропилена или металлопластика. Изделия выбираются с высокой прочностью, эластичностью и способностью выдерживать нагрев до 120⁰С. Диаметр составляет 16 мм или 20 мм. Куски стараются укладывать цельными для снижения опасности протечек. Под ними размещают арматурную сетку и крепят контур к ней с шагом 1 м. Прочная фиксация не нужна, поскольку она будет мешать тепловой деформации трубы. Отступ от стен делается размером 25-30 см.

Каждый контур отделяется от соседнего демпферной лентой, чтобы создать зоны компенсации температурных деформаций.

Трубы подключаются к коллекторам, заполняются водой, а после производится их опрессовка под максимальным рабочим давлением. Окончательно заливается бетонная стяжка. На рис. ниже изображено устройство теплого пола в поперечном сечении.

Схема теплого электрического пола

Системы теплого пола электрического значительно проще водяных. Функцию управления берет на себя регулятор. На нем выставляется нужная температура, и по сигналам термодатчика происходит подача и отключение напряжения к нагревательным элементам.

Способы укладки электрического теплого пола

Укладывать теплый пол электрический можно тремя способами.

Монтаж в слой стяжки

В стяжку могут монтироваться кабели, кабельные маты и стержневой инфракрасный теплый пол. Перед укладкой и после следует проверить сопротивление греющих элементов и сравнить его с паспортным. Допустимой величиной считается различие в 10 %. Укладка производится преимущественно змейкой (рис. ниже).

Для одножильного кабеля необходимо, чтобы оба его конца сходились к источнику питания. При применении двухжильного кабеля схема укладки этого теплого пола не требует возвращения второго конца к терморегулятору. Оба проводника замыкают между собой с помощью муфты на конце контура.

У саморегулирующегося кабеля не нужно замыкать проводники между собой на конце, поскольку ток течет в поперечном направлении через полупроводниковую матрицу, расположенную между ними.

Подготовка для разных систем теплых полов одинаковая:

• Сначала стены помещения оклеиваются внизу по периметру демпферной лентой.
• Затем укладывается гидроизолирующая пленка, а на нее – теплоизоляция. Если снизу расположено отапливаемое помещение, достаточно толщины 3-4 мм. На первом этаже толщина плит утеплителя берется до 50 мм.
• Стыки закрываются монтажным скотчем.

На теплоизоляцию следует уложить защитную пленку, чтобы она не пропиталась цементом.

• Кабель фиксируется специальными зажимами.
• Шаг витков составляет 8-15 см и выбирается согласно расчетам.
• От стен делается отступ около 10 см, а от труб – до 15 см.
• Соединение с силовым кабелем производится с помощью муфты и размещается в зоне стяжки.
• Температурный датчик следует положить в гофре между витками кабеля.

Для термодатчика должна обеспечиваться возможность замены. Для этого его выводят к терморегулятору.

• Кабель заливается слоем стяжки.
• При этом контролируется отсутствие пустот, иначе может произойти локальный перегрев нагревателя. Для повышения пластичности в цемент добавляют 1 кг клея ПВА на мешок.
• Для отделки под плитку делается дополнительная финишная заливка выравнивающей стяжки.

Монтаж в слой плиточного клея

Можно размещать теплый пол под устройство кафельной кладки в слое плиточного клея. Меньше всего проблем существует с тем, как уложить теплый пол из кабельного мата. Он представляет собой резистивный одножильный кабель, прикрепленный к полотну армирующей сетки змейкой. Небольшая толщина нагревательного мата позволяет монтировать его в слой плиточного клея. В результате слой «пирога» составляет 30 мм.

Подготовка основания производится так же, как перед монтажом кабельного теплого пола. Здесь часто применяют заливку выравнивающей стяжки, поскольку под плитку требуется ровная поверхность.

Поверхность основания размечают с учетом отступов. Маты раскатывают по основанию от места расположения терморегулятора. На поворотах армирующую сетку разрезают, а провод поворачивают в нужном направлении.

Класть кабель следует так, чтобы витки нигде не пересекались.

После укладки и подключений к терморегулятору измеряется сопротивление кабеля и сравнивается с паспортным. Затем подается питание и в течение 1 мин проверяется работоспособность системы.

Клей укладывается тщательно и небольшими порциями, чтобы не было полостей. Слой должен полностью накрывать нагревательный мат. Сверху кладется керамическая плитка, которую слегка вдавливают в раствор. Толщина слоя составляет 8-10 мм.

После полного высыхания клея можно включать напольный обогрев.

Монтаж инфракрасного пленочного теплого пола

Перед монтажом составляется план расположения полос термопленки, соединений и датчиков. Теплоизоляция укладывается на всю площадь помещения, а термопленка – только в места подогрева.

Под терморегулятор и датчик заранее находятся и отмечаются места их расположения. Если прибор встроенного типа, под него и под кабели следует проштробить места их размещения.

Термопленка укладывается на чистое и ровное основание сверху слоя теплоизоляции. При необходимости ее разрезают по специальным линиям или посередине между поперечными полосами нагревателя. К основанию и между собой пленка крепится термоскотчем. Нахлест полосок друг на друга не допускается.

Отрезанные кромки и все электрические соединения следует изолировать.

Соединения производятся с помощью клемм. Силовые провода утапливаются в канавках, вырезанных в слое утеплителя. Датчик соединяется с термопленкой скотчем и размещается в углублении.

Трубу с расположенным внутри термодатчиком необходимо тщательно заизолировать, чтобы цемент не попал внутрь.

Уложенный теплый пол закрывается сверху полиэтиленовой пленкой и фанерой, а затем делается финишное покрытие: линолеум, ламинат, ковролин.

Термопленка меньше других нагревателей защищена от внешних нагрузок. Ее нельзя подвергать перегрузкам и сильно нагружать сверху.

Видео: какой выбрать теплый пол — водяной или электрический?

Теплые водяные и электрические полы становятся все более популярными, благодаря экономичности и удобству пользования. Они находят применение в качестве основных и дополнительных источников тепла. Теплые полы можно устанавливать своими руками, если правильно их проектировать и пошагово выполнять все этапы монтажа.