Теплый пол, кабельные системы электроподогрева пола

Идея отопления дома с помощью подогрева полов возникла в древнейшие времена. В 70-е гг. XX в., с появлением относительно недорогой и доступной электроэнергии, для этих целей стали использовать нагревательные кабели, расположенные в песчано-цементной стяжке. Так началась эра электрического подогрева полов.

Теплый пол для теплого дома

Электрический подогрев пола (теплый пол) способен стать как основной, так и дополнительной (используемой совместно с другими нагревательными приборами) системой отопления, которую можно включить в любое время года, независимо от распорядка работы ТЭЦ. Источником тепла является нагревательный кабель. Он превращает пол в большую панель, равномерно излучающую тепло. Кабель подключают к автоматическому терморегулятору (термостату), управляющему температурой воздуха в помещении. Этот прибор закрепляется на стене и является единственной видимой частью системы. Сведения о температуре в помещении поступают к нему от термодатчика, установленного в специальной гофрированной трубке (чтобы его можно было поменять при поломке) в плоскости заделки кабеля, непосредственно в корпусе терморегулятора или в любом удобном для хозяина месте.

В качестве основной (главной) система теплого пола используется обычно в отдельно стоящих зданиях (коттеджах, дачах), в том числе тех, которые невозможно подключить к центральному отоплению. В этом случае у дизайнера остается большее пространство для воплощения его замыслов, поскольку нет необходимости изыскивать места для отопительных приборов и труб и как-то их декорировать. В качестве верхнего слоя теплого пола могут использоваться натуральный или искусственный камень, бетон, кафельная плитка, пробка, линолеум, ковролин, хорошо просушенное дерево (паркет или половая доска).

Как дополнительная система теплый пол предназначается для достижения наивысшего комфорта в помещениях с холодными полами (санузлы, кухни, бассейны), на первых этажах зданий, а также в любых других жилых и нежилых зонах. Место для дополнительной системы заказчик выбирает по своему усмотрению. Например, можно подогревать пол в детской, гостиной, ванной комнате, небольшое пространство под письменным столом или в прихожей. В таком виде система находит предпочтительное применение в городских квартирах, поскольку водяные теплые полы в них внедрять затруднительно.

Системы электроподогрева пола имеют целый ряд неоспоримых достоинств. С помощью основной системы в каждой комнате можно автоматически и с высокой точностью поддерживать индивидуальную температуру. При этом пол будет всего на 2-3°С теплее воздуха. Касание ступнями нагретой до физиологически комфортной температуры (24-28°С) поверхности вызывает у домочадцев ощущение уюта и неги, недостижимого при использовании других отопительных систем, а относительно прохладный воздух на уровне головы дает ощущение свежести. Помимо этого в отапливаемом таким способом помещении не бывает сквозняков, а пыль, даже если ее не убрали вовремя, почти не поднимается вверх конвективными потоками воздуха и не досаждает аллергикам. Не опускается ниже нормы и уровень влажности воздуха, поскольку температура поверхности пола, как уже говорилось, невысока.

При ремонте системы электроподогрева нет необходимости вскрывать весь пол. Достаточно с помощью особой аппаратуры определить место повреждения кабеля и вскрыть пол лишь в этой точке. Концы кабеля соединяются с помощью специальных ремонтных муфт, после чего он вновь заливается цементом. Ремонт терморегулятора или замена датчика вообще не составит труда, если последний был установлен в гофрированной трубке.

Что касается утверждений о вреде систем электроподогрева, то объективных данных на этот счет не существует. По мнению многих экспертов, экологическая безопасность такого отопления не подлежит сомнению. Согласно санитарным нормам и правилам России (САНПиН) 2971-84, напряженность электрического поля в жилых помещениях не может превышать 500 В/м, а уровень индукции магнитного поля промышленной частоты (по САНПиН 2.1.2.1002-00) должен быть ниже 10 мкТл. Фактические же значения этих параметров электромагнитных полей над полами с экранированными кабелями ниже указанных в несколько раз. Фирмы-производители называют напряженность электрополя от 10 до 300 В/м. А по свидетельству сотрудников Центра электромагнитной безопасности Минздрава РФ, проведенные ими в жилых помещениях измерения показали, что значения напряженности и индукции, создаваемые полами, не превосходят фоновых. Немаловажно и то, что используемые при создании теплых полов материалы меньше подвержены возгоранию, чем обычная электрическая проводка.

Говоря о недостатках электрического подогрева, следует отметить повышенное энергопотребление. Особенно много электроэнергии расходует основная система. Например, для обогрева дома с тепловыми потерями около 30 кВт в течение отопительного сезона системе требуется приблизительно 50 000 кВт·ч энергии. "Электрическое" тепло ежегодно обходится владельцу в 20 раз дороже, чем полученное от системы на магистральном газе. В связи с этим основную систему напольного электрического отопления экономически оправданно использовать лишь в местностях, где нет и не предвидится магистрального газоснабжения, да еще если дом построен с соблюдением последних нормативов энергосбережения.

В городских зданиях, которые были возведены более 10 лет назад и где подстанции, подводка к домам и квартирам рассчитаны по старым нормам (примерно 2,5 кВт на квартиру), о подогреве полов можно говорить только как о дополнительном отоплении. Да и то его следует применять осторожно, поскольку есть вероятность перегрузки питающего кабеля (если все соседи одновременно включат многочисленные электрические приборы). Но даже если электрическая мощность, необходимая для подключения электроотопления, имеется (в современных квартирах это 7 кВт), надо проверить, допускает ли существующая в квартире проводка подключение теплого пола по токовой нагрузке. Если нет, можно порекомендовать установку системы мощностью более 2 кВт через отдельную проводку и отдельный автомат.

Пример оформления таблицы

Материал проводника	Сечение, мм²	Максимальный ток нагрузки, А	Максимальная суммарная мощность, кВт
Медь	2 × 1	19	4.1
	2 × 1,5	27	5.9
	2 × 2,5	38	8.3
Алюминий	2 × 2,5	20	4.4
	2 × 4	28	6.1

Все серьезные проблемы с системой возникают в результате неправильного монтажа. "Узкое" место полов - перегрев кабеля и, как следствие, перегорание, если отвод тепла от его поверхности недостаточен. Поэтому в бетонной стяжке, в которую погружается кабель, вокруг него не должно быть пустот. Механический перегиб нагревательной жилы сверх допустимого предела чреват нарушением кристаллической структуры металла и также перегоранием кабеля. Поэтому не перекручивайте и не сгибайте кабели с радиусом, меньшим, чем допускает производитель. На поверхности пола может появиться "тепловая зебра", то есть чередование холодных и горячих участков. Также возможно возникновение областей локального перегрева, из-за которых значительно снижается ресурс системы, портится материал напольного покрытия (особенно паркет). Все это случается, если неверно подобран шаг укладки кабеля. Однако при четком соблюдении технологии укладки кабель прослужит не менее 25 лет (и даже до 50 лет по расчетам). Хотя гарантию на него фирмы дают гораздо меньшую. Например, 15 лет - CEILHIT (Испания) и 10 лет - ALCATEL (Норвегия).

Тепло бежит по... проводам

Кабель - важнейший элемент системы электрического пола. На рынке представлены экранированные (а иногда и бронированные) нагревательные кабели, одно- и двухжильные. Характерно, что в розничную продажу практически никогда не поступает нагревательный кабель как таковой. Для удобства монтажа и увеличения долговечности системы к его отрезку еще в заводских условиях присоединяют так называемые "холодные концы" - медные проводники питания. В отличие от самого кабеля, они при необходимости могут быть удлинены или укорочены.

Единственная жила одножильного экранированного кабеля может выполняться из нихрома, оцинкованной стали, латуни или другого материала, составляющего ноу-хау фирмы. Изоляцию жилы делают двух-, трех- и четырехслойной. Для нее используют ПВХ, сшитый полиэтилен, тефлон (фторопласт), силиконовую резину. Температура нагревательной жилы при правильном монтаже и эксплуатации системы не превышает 80°С, в то время как изоляция выдерживает более 100°С. Чем меньше расчетное значение температуры жилы (скажем, 50°С), тем легче изоляция выдерживает перегрузки и кабель дольше служит. Правда, удельная мощность его при этом снижается и приходится покупать его побольше и укладывать поплотнее.

Поверх внутренней изоляции монтируется экран из стальной или медной проволоки, алюминиевой фольги или свинца, служащий, прежде всего, целям безопасности. Он защищает изоляцию и жилу от механических повреждений и является заземляющим проводом. Но главное - экран существенно уменьшает создаваемое кабелем электромагнитное излучение. В некоторых системах с экранированным одножильным кабелем экран используется и как питающий (обратный) провод, но только расположенный коаксиально с нагревающей жилой, благодаря чему результирующее электромагнитное излучение уменьшается очень сильно. А если при этом использовать дополнительную тефлоновую изоляцию (как, например, в Spyheat), то кабель успешно выдержит и двукратные нагрузки. Снаружи экрана наносится защитная оболочка, как правило, из ПВХ. Нагревательная секция из одножильного кабеля содержит две муфты и два холодных конца. При раскладке на полу оба конца нагревательной жилы должны подходить к термостату (точке подключения к сети).

В двухжильных кабелях используются, в зависимости от конструкции, две нагревательные или одна нагревательная и одна питающая жилы (питающая - из медной проволоки). В нагревательной секции из двухжильного кабеля на одном конце все провода надежно соединяются и армируются концевой заглушкой, а на другом завершаются муфтой и холодными концами для подключения к сети. Благодаря такой конструкции секция обладает рядом достоинств. Во-первых, магнитные поля обоих проводов с током замыкаются друг на друга и частично взаимно компенсируются (особенно в случае двойной скрутки - фирма KIMA, Швеция). Экран вокруг жил дополнительно снижает это излучение до пренебрежимо малых значений, практически не оказывающих влияния на здоровье человека (магнитная индукция в диапазоне 0,1-1 мкТл). Во-вторых, укладка нагревательной секции из двухжильного нагревательного кабеля проще, чем из одножильного, поскольку не требуется подводить второй конец обратно к термостату.

Бронирующая оболочка надежно защищает кабели от механических повреждений, что позволяет эксплуатировать их в самых суровых условиях (например, при подогреве ступенек крыльца загородного дома). Важнейшим техническим параметром кабелей является погонная мощность (удельное тепловыделение). Наиболее распространены нагревательные секции погонной мощностью 15-21 Вт/м. Они поставляются потребителю свернутыми в бухты. Производством таких секций занимаются несколько крупных иностранных и отечественных фирм, каждая из которых использует собственные технологические наработки и придерживается своих взглядов на то, какие кабели лучше использовать для обогрева жилых и вспомогательных помещений. Например, в ассортименте компаний CEILHIT, ALCATEL, KIMA, ENSTO (Финляндия), ССТ, "ЭЛТЕК ЭЛЕКТРОНИКС" (Россия) представлены как одножильные, так и двухжильные кабели различной мощности, с помощью которых можно обогревать помещения любого размера. Фирмы DE-VI (Дания), "ТЕРМА" (Россия), SIEMENS (завод в Израиле) и "ЧУВАШКАБЕЛЬ" (Россия) для обогрева жилых и вспомогательных помещений предлагают использовать в основном производимый ими двухжильный кабель.

В принципе в ассортименте перечисленных фирм, конечно, можно найти и более мощные кабели - от 17 до 21 Вт/м (диаметром 5-10 мм для монтажа в бетонной стяжке толщиной 30-100 мм). Но при их использовании следует учитывать, что они более "чувствительны" к ошибкам при укладке велика вероятность появления на поверхности подогреваемого пола "тепловой зебры" (кабели расположены слишком далеко друг от друга). Также возможно преждевременное повреждение кабеля в результате перегрева (недопустимое сближение или перекрещивание кабелей). Кабели диаметром 2-3 мм для дополнительного отопления, устанавливаемые в тонких бетонных стяжках (до 3 см) или в деревянных полах, имеют погонную мощность в пределах 5-12 Вт/м.

Одним из важнейших критериев успешного выбора кабеля является качество муфты. Она должна обеспечивать герметичность соединительного узла и надежный электрический контакт в течение многих лет. Разные фирмы используют разные варианты соединений (пайка, сварка, опрессовка) и герметизации (применение термоусадочной пластмассы, заливка полимеризующимися компаундами). Надежность и долговечность при этом определяются и совершенством использованной технологии, и качеством исполнения узла. Поэтому лучшие критерии надежности - долгий опыт работы фирмы-производителя на рынке теплых полов и срок бесплатного гарантийного обслуживания.

Тонкие маломощные кабели продаются или также в бухтах, или в виде матов. Последние представляют собой уложенный змейкой кабель, прикрепленный к несущим стекловолоконным сеткам шириной 50 см и длиной, соответствующей выбранной мощности системы. Нагревательные маты выпускаются специально для дополнительного комфортного отопления в помещениях, где невозможно поднять уровень пола более чем на 0,6-1 см (без учета толщины напольного покрытия). Как правило, это ванные комнаты, туалеты и прихожие с низкими потолками в жилых домах городской застройки. Сетку можно резать на отдельные фрагменты, конечно, не нарушая целостности кабеля, и раскладывать на плоскости любой конфигурации (скажем, обходя препятствие).

Нагревательные маты и секции на базе защищенных от пережима тонких кабелей производят упоминавшиеся выше компании DE-VI, ССТ, CEILHIT, ALCATEL, ENSTO, SIEMENS, KIMA, а также STIEBEL ELTRON (Германия). При выборе модели следует обратить внимание на гарантийный срок, в течение которого кабели будут обслуживаться и заменяться бесплатно, а также на наличие сертификатов экологической и пожарной безопасности. Отметим, что даже в целях экономии не стоит использовать одну секцию в помещениях с полами разной конструкции. Лучше прибегнуть к монтажу независимых друг от друга нагревательных секций с отдельными термостатами. Укладка кабеля может осуществляться только в тех зонах помещения, где нет мебели с плоским основанием (без ножек) и ковров.

Оценить необходимую мощность нагревательной секции заказчик может, исходя из площади помещения. Удельную мощность напольной системы отопления в центральной части России принимают, в зависимости от теплоизоляции дома: при создании дополнительной системы электроотопления - в диапазоне 110-130 Вт/м 2 и при устройстве основной системы прямого отопления (в этом случае кабель должен раскладываться не менее чем на 70% поверхности пола каждого обогреваемого помещения!) - в диапазоне 120-150 Вт/м 2 . Мощность аккумулирующих систем иногда достигает 240 Вт/м 2 . При монтаже в деревянные полы допустимая мощность не должна превышать 80 Вт/м 2 . Чтобы не купить слишком мощную или, наоборот, недостаточно мощную нагревательную секцию, лучше доверить выбор модели грамотному специалисту организации, продающей такое оборудование.

Подключение электрообогревательной системы к сети производится стационарно - никаких разъемных соединений (вилок и розеток) не допускается.

Экранирующая оплетка непременно заземляется, что в случае пробоя изоляции обеспечивает безопасность людей.

В зависимости от назначения системы, терморегулятор должен иметь обычную или влагозащищенную конструкцию и устанавливаться либо непосредственно в обогреваемом помещении, либо в электрощите.

Для защиты от короткого замыкания в систему включаются автоматы или устройства защитного отключения (УЗО).

Электронный "кочегар"

Термостат с датчиком температуры пола, наряду с нагревательным кабелем, является важнейшим элементом системы электрического отопления. Такие термостаты производятся фирмами OJ MICROLINE (Дания), EBERLE (Германия), DE-VI, ENSTO, ССТ, "ЭЛТЕК ЭЛЕКТРОНИКС" и другими.

В простейших системах кабельного отопления (например, для ванной или туалета) чаще всего используются непрограммируемые термостаты стоимостью от $ 40 до $ 120. С понижением температуры пола или воздуха относительно заданной на 0,1-2°С (в зависимости от модели) непрограммируемый термостат коммутирует систему, с повышением температуры на ту же величину - выключает. Установка желаемых температурных параметров производится ступенчато, с помощью многопозиционного переключателя, или плавно, с использованием переменного резистора. О том, что нагревательная система находится под напряжением, пользователю сообщает светодиод.

Программируемые термостаты стоимостью $ 100-200 и более позволяют не только поддерживать заданную температуру, но и изменять ее по определенному пользователем алгоритму. Например, можно нагревать пол до заданной температуры только утром, с 7 до 9, и вечером, с 18 до 23 часов. В остальное время система будет находиться в отключенном состоянии. Программируемые термостаты, как правило, оснащаются цифровыми дисплеями для установки требуемой температуры. Имеют несколько стандартных программ с разными показателями температур для дня и ночи, рабочих и выходных дней. Каждая из программ может сколь угодно часто модифицироваться, подстраиваться под нужды пользователя. Приборы такого типа часто применяются в загородных домах, на дачах и других объектах с периодическим посещением. Способны разогреть помещение к приезду хозяев в выходные, понизить температуру или совсем выключить отопление ночью или в отсутствие хозяев (функция антифризинга). Кроме того, именно эти термостаты позволяют извлечь максимальную выгоду из двухтарифной системы оплаты электроэнергии, автоматически включая термостат и накапливая в "дешевое" время суток. Программируемые термостаты легко вписываются в систему "умный дом".

По способу монтажа термостаты обоих видов (непрограммируемые и программируемые) бывают комнатными накладными или встраиваемыми в стены, а также предназначенными для установки в шкафу автоматики (DIN-рейка) и т. д. Комнатные устройства для накладного монтажа или установки в стене располагают в наиболее удобном месте дома, чтобы не мешать расстановке мебели. Приборы, управляющие обогревом помещений с повышенной влажностью (ванные комнаты, туалеты и другие) и не имеющие соответствующей защиты от влажности, следует располагать вне этих помещений.

Коммутируемая мощность термостатов, как правило, не превышает 3 кВт. Если общая мощность установленных в помещении нагревательных секций больше, их подключение к питающей сети осуществляется через специальное силовое реле (магнитный пускатель), управляемое термостатом. Другой вариант - использовать несколько приборов, по одному на каждую секцию.

Иногда из-за ошибки монтажа не удается заменить вышедший из строя датчик температуры пола. Чтобы привести систему электроподогрева в работоспособное состояние, приходится вскрывать пол. Но можно и не прибегать к разрушительным действиям. Достаточно подключить к термостату вместо датчика температуры пола датчик температуры воздуха, прикрепленный к стене на высоте не более 40 см в месте, где нет сквозняков. Некоторые термостаты оснащаются одновременно и датчиком температуры пола, и датчиком температуры воздуха, что повышает их надежность.

Берегите тепло!

По мнению большинства специалистов, правильный выбор теплоизоляции приводит к заметной экономии электроэнергии при эксплуатации системы подогрева пола, при этом первоначальная стоимость системы увеличивается незначительно. Теплоизоляция снижает бесполезные потери тепла на обогрев перекрытий и других конструкций, лежащих ниже обслуживаемого помещения. Купить теплоизоляцию можно как у продавцов нагревательного кабеля, так и в специализированных строительных магазинах.

Если система подогрева пола устраивается как основная, в качестве теплоизоляции рекомендуется использовать твердые сорта пенополистирола толщиной 50-100 мм. Материал большей толщины выбирают, когда нужно подогреть пол на цокольном этаже и на грунте. Часто используют теплоизоляционные материалы со слоем фольги и с полимерным покрытием. Строители уверяют, что фольга, контактирующая с бетонной стяжкой, за счет теплопроводности эффективно перераспределяет тепло от кабеля по всей поверхности пола, а также отражает часть тепла обратно в помещение. Выбор теплоизолирующих материалов достаточно широк, например Styrodur, Floormate, Hanalon, "Фомисол", "Пенофол", "Фольгоизол-Ф" и другие. Средняя цена 1 м 2 - от $ 2 до $ 10.

Надо сказать, что практика устройства таких полов заставляет постоянно уточнять некоторые положения технологии. Например, по мнению специалистов из ООО "ЭЛТЕК ЭЛЕКТРОНИКС", использование теплоизоляции в полах над обогреваемым (жилым) помещением дает больше минусов, чем плюсов. Теплопотери через основание ничтожны, а первую стяжку приходится делать достаточно толстой, чтобы обеспечить ее прочность и высокую несущую способность пола. В результате - неоправданное повышение стоимости работ.

Неоправданным специалисты фирмы считают и применение фольгированных материалов под стяжкой, поскольку незащищенная фольга быстро (за 3-5 лет) и полностью разрушается под действием щелочной среды цементного раствора (особенно в помещениях с повышенной влажностью). Того же мнения придерживаются мастера первого поставщика электрических полов в Россию - компании DE-VI. Кстати, последняя вот-вот готова выпустить комплект рекомендаций по монтажу систем подогрева на новом виде полов с сухой стяжкой, которые стали внедряться в последние годы в домах, построенных по индивидуальным проектам.

Все шире внедряются в практику так называемые саморегулирующиеся кабели. Они не боятся местного перегрева, их можно укладывать непосредственно под паркетом и даже тонким ламинатом. Мебель над ними можно расставлять, не опасаясь вспучивания напольного покрытия. А значит, эти теплые полы позволяют чаще обновлять интерьер, что импонирует многим хозяевам. Правда, стоит такое оборудование довольно дорого (1 пог. м - $ 5-10). На заказ можно выполнить даже тонкую обогревающую пленку (Floorfilm), которая пригодна для укладки непосредственно под ламинатным покрытием или паркетом.

Монтаж нагревательных секций и заливка стяжки