Как сделать теплый пол: все о популярных системах отопления для дома и квартиры

Рад приветствовать, друзья! На связи Влад Акин. В своих статьях я рассказываю о грамотном подходе к проектированию и обустройству инженерных коммуникаций — электрики, сантехники, систем отопления и вентиляции. Мне есть, что рассказать, потому что я сам занимаюсь проектированием и силами собственных бригад организую монтаж под ключ всех этих инженерных систем. А чтобы результат получался неизменно качественным, помимо обязательных строительных норм — СП, ПУЭ и СНиП — руководствуюсь еще и собственным фирменным СПиН — делаю Сразу Правильно и Навсегда.

В своем ТГ-блоге про Искусство инженерных коммуникаций я описываю интересные случаи, с которыми сталкиваюсь в работе. А масштабные вопросы, например, про алмазное бурение или обустройство скважины в частном доме детально разбираю здесь, на уже практически родном портале VC. Сегодня подниму еще одну большую тему — про виды теплого пола, плюсы и минусы разных систем. Расскажу, как сделать теплый пол, как его смонтировать и как подключить. Теплый пол многие считают неким эталоном отопления. На самом деле не все так просто.

Но начну я не с теплых полов, а с классических батарей отопления — для понимания всех преимуществ и недостатков теплых полов необходимо понимать различия в работе теплого пола и радиаторов (далеко не всегда очевидные).

В основе работы батарей — два вида теплопередачи: конвекция и излучение.

В батарею поступает теплоноситель с температурой 50-80 °С. Батарея нагревается, а от нее нагревается и воздух. Поскольку плотность тёплого воздуха ниже, он устремляется вверх, на его место приходит холодный, снова нагревается и т. д. Это явление называется конвекцией. За счет конвекции воздух в помещении постоянно перемешивается. Кроме того, от батареи идёт излучение в инфракрасном диапазоне, как, например, от костра или от солнца. Излучение, в отличие от конвекции, нагревает не воздух, а пол, стены и окружающие предметы. А те уже передают тепло воздуху.

Любой традиционный отопительный прибор, который установлен обычно под подоконником, отдаёт тепло в обогреваемое помещение этими двумя способами: конвекцией и излучением. Конвектор — преимущественно за счёт свободной конвекции, а радиатор — путём конвекции и излучения. Соотношение составляющих — лучистой и конвекционной — определяет тепловой комфорт. И вот с комфортом-то у батарей дела обстоят не очень хорошо.

Во-первых, конвекционные потоки разносят по помещению пыль. А во-вторых, вблизи сильно нагретой батареи человек начинает чувствовать себе не очень приятно — с одного бока жарит, а с другого холодно. Ноги мерзнут, а голова потеет.

Тепловой комфорт — дело тонкое. Влажность, скорость движения воздуха, температура пола, даже распределение температуры по вертикали и по горизонтали — всё здесь играет роль. И лучше, когда сильного перепада температур в помещении нет, а градиент температуры обратный — «ноги в тепле, а голова в холоде». Как мы увидим дальше, эту проблему как раз и решают теплые полы.

Радиаторы в этом плане не лучшее решение, тем не менее, у них есть немало плюсов. Они дешевы, просто монтируются, быстро прогреваются сами и быстро нагревают помещение за счет хорошей теплоотдачи. Их просто отремонтировать или заменить. А самое главное, они хорошо дополняют системы отопления с теплыми полами — как водяными, так и электрическими.

Сразу скажу, что водяные полы подходят только для частных домов с собственными котельными либо для квартир с автономным отоплением. В квартирах с центральным отоплением такие полы делать нельзя: Жилищный кодекс запрещает вносить изменения в схемы инженерных коммуникаций в многоэтажках.

Тёплый пол (система поверхностного отопления) греет воздух не так, как радиатор. По трубам, расположенным в стяжке, циркулирует горячая вода (ее температура 30-35 °C), и вся поверхность пола излучает тепло. Воздух внизу теплее, чем у потолка — это идеальное распределение температуры.

Именно тёплый пол обеспечивает исключительный тепловой комфорт — приятно ходить босиком по напольному покрытию, прогретому до 22-24 °C. Максимальная температура пола не превышает обычно 29 °C. Фактически водяной теплый пол — как большой низкотемпературный радиатор, замурованный в бетонную стяжку.

Водяные теплые полы совместимы с любыми типами теплогенераторов: газовыми и электрическими котлами, солнечными коллекторами и тепловыми насосами. Современные экономичные конденсационные газовые котлы при работе с водяным теплым полом, как правило, показывают максимальный КПД.

Водяные тёплые полы, в отличие от электрических, не боятся локального перегрева, когда над греющим элементом оказывается, например, ножка шкафа или кровати. Так что трубы отопительного контура прокладываются обычно по всей площади помещения, а мебель можно размещать в любом месте комнаты.

Вопреки расхожему мнению, теплый пол ни в коей мере не является заменой классических батарей отопления. Задумывались ли вы, почему батареи всегда ставят под окнами? Причина у такого размещения есть — радиаторы отсекают идущие от окон потоки холодного воздуха, создают своеобразную тепловую завесу.

Рассмотрим недостатки использования теплых полов в качестве основного отопления. Некоторые владельцы частных домов действительно отказываются от применения радиаторов, обустраивают теплые полы по всей площади дома и пускают в них теплоноситель погорячее — 45-50 °C. Или делают максимально горячий контур по периметру комнаты, а по центру добиваются более комфортной температуры. То есть, теплые полы становятся основным источником тепла в доме.

На первый взгляд кажется, что это решение вполне рабочее. На самом же деле ходить по излишне горячему полу не очень-то и приятно. У теплого пола есть вполне определенный диапазон комфортных температур — и если придерживаться этих значений, то мощности теплого пола не хватит на обогрев дома.

Ко всему, конечно, можно привыкнуть, в том числе и к перегретому полу, но есть и еще одна неочевидная проблема. Конвекционные потоки от горячего теплого пола становятся более мощными и поднимают пыль, которая повисает в воздухе примерно в метре от пола.

Она оседает на мебели, на кроватях и диванах. Провоцирует развитие аллергии. В общем, ничего хорошего. А самое прискорбное, что этой пылью начинают дышать дети — она бултыхается в воздухе как раз на уровне лица ребенка. Да и взрослым тоже перепадет — 1 метр от пола это как раз примерно высота кровати вместе с подушкой — т. е. во время сна чистого воздуха ждать не приходится.

Поэтому, решая вопрос, как сделать теплый пол, отказываться от радиаторов не стоит. Вообще говоря, если дом находится где-нибудь на юге России и хорошо утеплен, то для его отопления теплого пола может оказаться достаточно, и даже поднимать температуру теплоносителя не придется. Но для средней полосы батареи остаются обязательным элементом отопления.

Чтобы точно знать, справится ли теплый пол с обогревом дома, делается теплотехнический расчет. Мощность системы отопления должна компенсировать теплопотери дома.

Если хочется прикинуть на скорую руку параметры системы отопления, можно считать, что мощность 1 м2 теплого пола составляет около 100 Вт. В комнатах с большим количеством мебели активная поверхность теплого пола уменьшается. В угловых комнатах, в комнатах с большой площадью остекления и помещениях со вторым светом (где нет перекрытий между этажами) теплопотери повышаются.

Я работаю с заказчиками в Москве и области, и в наших краях оптимальное решение — комбинированная система отопления: теплый пол и радиаторы отопления.

Для создания отопительных контуров тёплого пола применяют обычно трубы из сшитого полиэтилена диаметром от 16 до 20 мм. Трубы используются цельные, без стыков и соединений, чтобы исключить протечки, ведь последующий ремонт тёплого пола, размещённого в цементной стяжке, фактически невозможен.

Оптимальная длина контура зависит от диаметра трубы. С одной стороны, тонкие трубы удобнее (быстрее монтируются, меньше толщина стяжки), но у них выше гидравлическое сопротивление – насос может работать с перегрузкой. Если труба слишком длинная, циркуляция теплоносителя в ней будет затруднена – участок пола окажется холодным. Поэтому тонкие трубы используются, когда нужно сделать тёплыми небольшие островки пола в ванной, на кухне или в прихожей.

А сейчас расскажу, как сделать теплый пол, чтобы система отопления работала максимально эффективно. Укладывать трубы можно разными способами, например, «змейкой» или «улиткой» (по спирали). Шаг укладки труб выбирается в зависимости от тепловой нагрузки. Первый виток горячей трубы прокладывают вдоль внешней стены, чтобы направить больше тепла в эту зону. Вода отдаёт тепло при прохождении по трубам, поэтому ближайшие к котлу участки магистрали всегда более горячие. Шаг укладки вдоль внешних стен и окон может быть меньше, чтобы скомпенсировать теплопотери.

При укладке труб тоже есть свои тонкости. Встречается, например, такая ошибка. Длинную ветку теплого пола укладывают змейкой. Труба длиной метров 60-70 заходит с одного угла комнаты, а выходит в другом углу. Пока теплоноситель проходит по трубе, он остывает, и температура пола в разных концах комнаты существенно различается. В таких случаях лучше укладывать трубы «улиткой» — виток подачи, виток обратки. Это обеспечит равномерный прогрев всего пола. При таком способе можно укладывать трубу длиной до 100 метров. Но, конечно, не забывать про гидравлический расчет и выбор насоса соответствующей мощности.

В небольшой комнате делается один контур. При большой площади пола или для раздельного управления нагревом в разных зонах одного помещения используются два или более контуров, которые подключаются к коллектору. Максимальная длина одной ветки определяется нормативом. Мы обычно делаем их примерно на 30% короче во избежание сложностей с балансировкой системы.

При «мокром» монтаже трубы заливаются в стяжку, предварительно укладывается слой утеплителя «Пеноплекс». Это уменьшает потери тепла.

С помощью специального инструмента — такера — трубы крепятся скобами к теплоизолирующей основе. Кроме того, между трубами и «Пеноплексом» укладывается слой тонкого фольгированного утеплителя. Он придает пирогу утепления теплоотражающие свойства — энергия направляется именно в помещение. Иначе система будет в равной мере обогревать не только пол в комнате, но и плиту перекрытия/фундамента под собой.

При сухом монтаже на полу размещаются специальные плиты, в которых предусмотрены бороздки для труб. Металлические пластины на матах способствуют равномерному распределению тепла.

Водяной теплый пол, как правило, хорошо сочетается с керамической плиткой и керамогранитом. С деревянными покрытиями немного сложнее. Чтобы дерево не покоробилось, нужно следить за температурным режимом и влажностью воздуха в доме.

Движение теплоносителя по трубам обеспечивает циркуляционный насос. Для равномерного распределения потока по всем контурам тёплого пола устанавливаются два коллектора: для горячей и остывшей воды. На коллекторах предусмотрены регуляторы расхода теплоносителя, которые позволяют сбалансировать систему и скомпенсировать разное гидравлическое сопротивление контуров, чтобы температура пола по всей площади помещения была одинакова.

Теплоноситель циркулирует по веткам и отдает накопленную энергию бетону, который хорошо проводит и отдает тепло. Пол равномерно прогревается. Для обеспечения зонального управления и контроля за отдельными контурами теплого пола устанавливаются термостаты с выносными датчиками.

Рассказ про водяные теплые полы на этом заканчиваю и перехожу к еще одной не менее интересной теме — теплым полам, но уже электрическим.

Электрические тёплые полы применяются как дополнительная система обогрева в квартирах и загородных домах. Это простой и надёжный вариант отопления. Тепло излучает вся поверхность пола, благодаря чему помещение прогревается равномерно. За счет оптимального распределения температуры по высоте повышается тепловой комфорт: внизу тепло (но не горячо), вверху прохладнее.

Электрические нагревательные элементы для тёплого пола можно разделить на два больших класса: системы с греющим кабелем и греющими элементами другого типа (плёночные, стержневые). Кабель, в свою очередь, бывает резистивным и саморегулируемым.

В резистивном кабеле тепло выделяется при прохождении электрического тока по жиле. Нагрев происходит равномерно по всей длине. Кабель либо непосредственно прокладывается в теле стяжки, либо закрепляется на специальных матах из полимерной или стекловолоконной армирующей сетки. А маты уже монтируются в слой плиточного клея.

Резистивный теплый пол продаётся обычно в виде нагревательных секций — отрезков фиксированной длины. Нагревательные секции соединяются специальными муфтами с «холодными концами» — проводами для подключения к электрической сети. Длина холодных концов также фиксированная (от 0,75 м до 2 м).

Секции нельзя укорачивать, так как при этом уменьшается сопротивление участка провода – он будет перегреваться. Мощность обогрева регулируется за счёт изменения шага укладки кабеля.

Нагревательный кабель бывает одножильным и двухжильным. Одножильный должен располагаться так, чтобы оба конца сводились в одно место для подключения к терморегулятору. Двухжильный проще в укладке.

Двухжильный кабель в свою очередь бывает двух типов: обе жилы нагревательные или одна жила нагревательная, а вторая — токопроводящая (для создания замкнутого контура).

В нагревательных матах используется такой же резистивный кабель, только зафиксированный на армирующей сетке для удобства монтажа: нагревательные маты легче укладывать в плиточный клей или в тонкий слой наливной стяжки.

Прежде чем продолжить рассказ о других типах электрического тёплого пола, расскажу об одном исключительно важном нюансе, который ограничивает использование электрических тёплых полов.

Если греющий кабель окажется в таком месте, где отвод тепла затруднён, то неизбежен локальный перегрев. Мгновенной проблемы это, скорее всего, не создаст, но рано или поздно (через несколько месяцев или лет) кабель всё же перегорит. И при этом перестанет работать тёплый пол во всей комнате (перегоревший кабель — это, по сути, обрыв цепи).

А что же это за место, где «отвод тепла затруднён»? Всё очень просто и банально: если поверх греющей жилы окажется ножка мебели (шкафа, кровати), то локальный перегрев обеспечен. А отремонтировать тёплый пол практически невозможно, ведь он уложен в цементную стяжку – для замены придётся полностью разрушить весь чистовой ремонт.

В мой практике был один практически анекдотичный случай: тёплый пол перегорел после того, как люди сняли с плиты «убегающий» борщ и поставили кипящую кастрюлю на пол, на плитку, под которой и располагался греющий кабель.

Как правильно монтировать теплый пол, чтобы избежать локального перегрева? Производители обычно рекомендуют укладывать тёплый пол не по всей площади комнаты, а только по центру, где точно не будет мебели. Но и это так себе решение, ведь тёплый пол укладывается один раз и на много лет, а изменения в косметическом ремонте и перестановка мебели происходят куда чаще.

К счастью, есть кабельные тёплые полы, которые устойчивы к локальному перегреву за счёт использования различных оплёток, повышенной толщины греющей жилы и т. д. А есть и высокотехнологичные решения, в которых перегрев принципиально невозможен. О них расскажу далее.

Саморегулируемый греющий кабель — это продукт высоких технологий. В нём между параллельными медными жилами находится греющий элемент (полимерная матрица). Можно представить такие электрические теплые полы как множество нагревательных элементов, включенных параллельно друг другу. Их количество меняется в зависимости от температуры.

По мере понижения температуры окружающей среды материал греющего элемента сжимается, а число токопроводящих дорожек увеличивается — что в свою очередь приводит к увеличению тока и выработке большего количества тепла. Когда окружающая температура повышается, материал греющего элемента расширяется, токопроводящие дорожки исчезают, тепла вырабатывается меньше.

В холодных зонах, например, возле дверей и окон, будет выделяться больше тепла. Под коврами и мебелью — меньше. Под той самой ножкой шкафа участок тёплого пола не будет греться вообще. То есть не нужно раздумывать, как подключить тёплый пол с таким кабелем — он вообще не боится локального перегрева.

В таком полу вместо кабеля используется ряд параллельно включённых стержней, соединённых токопроводящими жилами. Стержни сделаны из композитного материала на основе карбона. Такая конструкция отличается высокой надёжностью: стержни прочнее кабелей и тем более плёнки.

Электрическое сопротивление композита увеличивается с ростом температуры, поэтому пол получается саморегулируемым — можно делать перестановку мебели в комнате, не опасаясь локального перегрева. При плохом отводе тепла данный участок пола просто не будет нагреваться.

«Пленка» идеально подходит для «сухой» установки под ковролин, линолеум, ламинат: ее толщина всего 0,5 мм.

Материал представляет собой рулонное полотно из прочного полимера. Между его слоями расположены нагревательные элементы – полосы из карбоно-графитной пасты. Секции термоплёнки соединяются друг с другом параллельно, так что при выходе из строя одной секции остальные продолжат работать. Термодатчик и терморегулятор позволяют задавать степень нагрева.

Электрические теплые полы, как правило, выбирают в зависимости от напольного покрытия и конфигурации помещения. Если предстоит укладывать нагревающие элементы в стяжку или плиточный клей, лучше использовать кабельные системы, маты или карбоновые стержни. А при укладке ламината на твёрдое основание оптимальным выбором станут плёночные тёплые полы.

Производители тёплого пола дают гарантию на свои изделия, исчисляемую десятилетиями. Однако срок службы во многом определяется профессионализмом исполнителей и точным соблюдением технологии. Нюансов при обустройстве теплых полов много, но если подходить к проектированию грамотно, соблюдать СНиП (строительные нормы и правила) и не забывать про мой принцип СПиН — делать Сразу Правильно и Навсегда, то проблем не возникнет и можно будет в полной мере наслаждаться преимуществами современных решений.

Сегодня я рассказал, как сделать теплый пол. Если у вас остались вопросы, буду рад пообщаться в комментариях.