Выбор конструкции электрического «теплого пола»

К. Амбарцумянц, к.т.н.

Нагревательный кабель (НК) – основной элемент электрических систем отопления «теплый пол». Такой способ прост в эксплуатации, но требователен к конструкции. Электрический «теплый пол» (ЭТП) работает на стыке трех наук: теплотехники, электротехники и строительной инженерии. Наша задача показать, как сделать работу подобных систем надежной и эффективной

КПД электрообогревателей составляет 100%, кроме случаев, когда используется принудительная вентиляция источника тепла. ЭТП (рис. 1) не составляет исключения. Если прибавить к этому низкую вероятность пожара и широкую доступность источника энергии, он становится достаточно привлекательным низкотемпературным нагревательным прибором.

Рис. 1. Кабельный электообогрев дома

В отличие от водяного «теплого пола», ЭТП:

• не замерзает при отключении электричества;
• при повреждении не затопит помещение снизу;
• диаметр НК составляет 4...7 мм, труб систем водяного отопления – 10...20 мм;
• обслуживание (проверка устройства защитного отключения (УЗО)) занимает 15 секунд;
• имеет одинаковую мощность по площади укладки.

Важный фактор, который позволяет рекомендовать к установке ЭТП – наличие норматива с правилами монтажа и эксплуатации: ДБН В.2.5-24-2012 «Электрическая кабельная система отопления».

Удельная мощность ЭТП зависит от глубины залегания НК, допустимой температуры поверхности и от материала покрытия: плитка, ламинат или др. Важное дополнение: в местах постоянного нахождения людей устанавливают двужильный резистивный кабель с экраном электромагнитного поля.

Требования к работе электрического «теплого пола»

Нормативная температура греющей поверхности (табл. 1) обеспечит длительную и безопасную работу ЭТП. Она зависит от назначения, типа помещения, высоты расположения греющей поверхности. Минимальная глубина залегания НК зависит от шага укладки, а тип напольного покрытия влияет на мощность 1 м²(табл. 2).

Для обеспечения равномерного распределения температуры по поверхности пола (≤1,5°С) нагревательный кабель кладут на глубину:

• от 1 см, при шаге укладки (S)≤7,5 см;
• от 2 см, при 7,5 см≤(S)≤10 см;
• от 3 см, при 10 см≤(S)≤12,5 см;
• от 4 см, при 12,5 см≤(S).

Таблица 1. Максимальная температура греющей поверхности* (п.п. 6.1.4, ДБН В.2.5-24-2012)

Сухая поверхность «теплого пола»	29°С – помещения с постоянным пребыванием людей 31°С – помещения с временным пребыванием людей 35°С – краевые зоны отапливаемых помещений 27°С – деревянное (ламинат, паркетная доска) покрытие
Влажный или мокрый «теплый пол»	31°С – обходные дорожки бассейна, пол ванной комнаты
Стена внешняя	35°С – на высоте до 1 м
Стена внутренняя, потолок	28°С – на высоте до 2,8 м 30°С – на высоте до 3,0 м 33°С – на высоте до 3,5 м 36°С – на высоте до 4,0 м 38°С – на высоте до 6,0 м

* – не допускается превышать эти температуры в процессе эксплуатации.

Таблица 2. Нормативные значения удельной тепловой мощности нагреваемой поверхности

Условия использования электро-пола	Удельная тепловая мощность, Вт/м²
	min	рекомендованная	max
Пол с деревянной основой	-	55	55
Пол с монолитной основой (бетон и т.д.) под деревянным покрытием (ламинат, паркетная доска, пол на лагах, паркет, доска и т.д.): теплоизолирован*; не теплоизолирован.	60 100	80 100	100 100
Пол с монолитной основой (бетон и т.д.) и с каким-либо покрытием, кроме деревянного: теплоизолирован; влажный (ванная комната или совмещенный санузел); не теплоизолирован от межэтажного перекрытия; мокрый (душевая, обходные дорожки бассейна и т.д.); не теплоизолирован; с периодическим использованием ЭТП; из-за низкого напряжения питания ЭТП и т.д.	100 130 150	100 130...160 150...200	200 200 200

* – предполагает теплоизоляцию 20 мм и более (50 мм для лоджий и балконов).

Конструкции

На конструкцию ЭТП влияет:

• место прокладки;
• назначение помещения;
• время нахождения людей в помещении;
• наличие теплоизоляции под «теплым полом»;
• материал греющей поверхности;
• удельная мощность нагревательного кабеля.

Минимальная толщина греющего слоя ЭТП определяется исходя из условий прочности и долговечности. Необоснованное увеличение толщины стяжки приводит к увеличению времени нагрева до рабочей температуры, ухудшению способности системы отопления реагировать на изменение температуры окружающей среды.

«Теплый пол» толщиной 6…10 см обладает способностью к теплоаккумуляции. Это свойство используют для запаса тепловой энергии в период льготного ночного тарифа.

Рассмотрим основные принципы установки электрического кабельного «теплого пола».

Монтаж на старое основание

Нагревательный кабель крепится на старое основание (бетон, плитка) (рис.2). Потери тепла в пол составят ~ 30…35%. Расстояние от оси резистивного кабеля до поверхности пола – 1 см, шаг укладки ≤75 мм. При удельной мощности кабеля 16,5 Вт/м мощность 1м² пола составляет 220 Вт, а это значение превышает допустимые 200 Вт/м².

Рис.2. Крепление Woks-17 а) на монтажной ленте; б) на тонкой монтажной сетке

Вывод: в плиточный клей кладут тонкий НК с удельной мощностью 10 Вт/м (133 Вт/м² при шаге укладки 75 мм или 150 Вт/м² при шаге 65 мм).

Если есть возможность поднять уровень пола на 2 см, устанавливают нагревательный кабель мощностью 16,5 Вт/м с шагом 10 см. С помощью плиточного клея закрывают кабель ровным слоем и, после высыхания, укладывают плитку. Глубина залегания в этом случае составит 2 см, удельная мощность такого электро-пола – 165 Вт/м².

Монтаж в штробу

Когда нельзя изменить уровень пола или внутренние габариты помещения, нагревательный кабель замуровывают в стену или пол. Укладка НК в стены из материалов с малой теплопроводностью (пенобетон, ракушник) не допускается. Изготавливая штробу в стене, важно сохранить ее несущую способность.

Для неглубоких (до 1 см) канавок используют НК малой удельной мощности. Если их углубить – 2 см и более, тогда используют мощный (17 Вт/м) НК.

Применение промежуточной стяжки

На теплоизоляцию заливается промежуточная стяжка толщиной 3 см. Для армирования цементно-песчаной смеси рекомендуется использовать полипропиленовую фибру, из расчета 0,9 кг на 1 м³ раствора. По высыханию смеси дальнейшие действия не отличаются от укладки резистивного кабеля на старое основание.

При этом потери тепла в помещение под полом будут зависеть от толщины изоляции (табл. 3).

Таблица 3. Потери тепла в пол в зависимости от толщины изоляции

Толщина теплоизоляции*, см	Потери тепла в пол, %
0	30...35
1	20
2 (рекомендовано)	10
3	7 и менее

* – на лоджии и балконе рекомендуется установка теплоизоляции толщиной 5 см.

Монтаж на теплоизоляцию

НК при помощи монтажной ленты крепится на поверхности теплоизоляционных плит с нагрузочной способностью 5 кН/м². После того как заливают стяжку, НК остается на границе теплоизоляции и цементно-песчаной смеси. Это неудачный с точки зрения надежности и долговечности, о популярный среди монтажников способ укладки «теплого пола» из-за своей простоты. Если использовать полипропиленовую фибру, стяжку теплого пола делают толщиной - 3 см, если нет - 5 см.

Крепление на монтажной сетке

Правильная конструкция: НК крепится на монтажную сетку при помощи пластиковых хомутов. Сетку приподнимают над теплоизоляцией (рис. 3) и в таком положении заливают цементно-песчаным раствором. В результате получаем армированную тонкую бетонную плиту с нагревательным кабелем внутри. Такая конструкция ЭТП позволяет получить минимальный подъем уровня пола и минимальную инерционность нагревательного элемента, что позволит реагировать на изменение температуры окружающей среды.