Как работает пол с подогревом

Стремление человека создавать себе комфортные условия для проживания привело к разработке различных систем обогрева. Среди них в последнее время все большей популярностью пользуются конструкции, вмонтированные в пол и работающие за счет электроэнергии.

Виды электрических теплых полов

Производители выпускают различные модификации, которые можно условно объединить по типу нагревательного элемента:

1. кабельный обогрев;

2. нагревательные маты;

3. пленочный инфракрасный излучатель;

4. жидкостно-электрические конструкции.

Физические принципы, заложенные в работу электрического теплого пола

Кабельный обогрев с резистивными жилами

При передаче электроэнергии на основе закона Джоуля-Ленца происходит выделение тепла. Эта закономерность заложена в основу работы нагревательных элементов.

Если в обычных проводах подбирают металлы и их сечение для того, чтобы при максимальной нагрузке снизить тепловые потери, то в системе теплого пола создают конструкции, способные выделять максимальное количество тепловой энергии длительное время без нарушения эксплуатационных характеристик.

Для этого нагревательные элементы создают в виде кабельных конструкций, состоящих из:

токопроводящей нити резистивного типа, выделяющей тепло;

слоя тефлоновой изоляции из теплостойкого ПВХ-пластита.

Такие кабели могут быть изготовлены с одной внутренней токопроводящей жилой или двумя. Они используются для разных способов монтажа и подключения. Производители дают на них гарантию от 20 лет и более при соблюдении правил эксплуатации.

Двухжильный кабель имеет дополнительный слой изоляции, расположенный между экранной оплеткой из тонкого медного провода и диэлектрическим теплостойким покрытием жил. Одна из жил обладает функцией нагревательного элемента, а вторая, в качестве простой токопроводящей, размещена параллельно первой. Такое их расположение значительно снижает уровень излучения электромагнитного поля и его действие на окружающую среду.

Типовая конструкция резистивного кабеля показана на картинке.

При эксплуатации этих конструкций должен соблюдаться баланс тепла, выделяемого от проходящего по жилам электрического тока и отводом его в нагреваемый пол. Для этого все прилегающие к кабелю участки пола создают с однородной структурой, обеспечивающей равномерные тепловые и механические нагрузки.

Резистивный кабель заливается цементно-песчаной стяжкой определенной толщины, которая может быть дополнительно покрыта слоем керамической плитки, ламинатом или другими напольными материалами.

Кабели с жилами саморегулирующегося нагрева

В системе теплого пола могут применяться конструкции саморегулирующегося нагревательного кабеля. Они имеют обыкновенные токопроводящие, а не нагревательные жилы, между которыми расположена полупроводниковая матрица с огромным количеством независимых между собой элементов. Ее диэлектрические свойства определяют именно эти полупроводники, реагирующие на изменения окружающей их температуры.

Когда какой-то участок саморегулирующего кабеля охлажден, то внутри матрицы за счет полупроводников создается структура с большим количеством дорожек для прохождения через них тока, который нагревает кабель и окружающие его слои.

При средней температуре структура полупроводников увеличивает электрическое сопротивление, снижая условия для протекания через них тока и, тем самым, несколько уменьшает выделение тепла.

Если какой-то участок кабеля сильно нагрет, то количество дорожек для прохождения тока в нем резко ограничивается, снижая его электрическую проводимость.

Таким способом происходит регулирование температуры обогрева окружающей среды даже без терморегулятора и датчиков температуры. Саморегулирующиеся кабели более удобны в эксплуатации потому, что не нуждаются в создании однородной структуры для передачи тепла, как их резистивные аналоги. Их отдельные участки можно подвергать различным температурным нагрузкам.

Кабельные маты

Вначале резистивные кабели при монтаже теплого пола просто раскладывали на полу в виде змейки, а затем фиксировали крепежными элементами. Эта технология применяется и сейчас для одножильных и двухжильных конструкций.

Однако производители стали выпускать кабельные маты. Пример исполнения такой конструкции показан на картинке, где сам кабель уже вплетен в мягкую диэлектрическую сетку определенным образом. Его уже не требуется тщательно выкладывать. Достаточно просто раскатать сложенный рулон по длине помещения для последующей фиксации раствором.

Холодные концы для подключения кабельного мата в электрическую схему входят в комплект поставки. Они подключаются через специальные переходники-муфты. Подсоединение «напрямую» запрещено технологией монтажа.

Если возникает необходимость поворота направления раскладки, то крепежную сетку легко разрезать обычными ножницами не задевая кабеля, который потом просто разворачивается в нужном направлении под любым углом.

Таким способом облегчается раскладка мата в любом помещении ровным слоем. При этом проще избегать наложения отдельных участков кабеля между собой.

Пленочный инфракрасный обогрев пола

Эта технология основана на использовании инфракрасных лучей, исходящих от тонких нагревательных элементов, через которые пропускают электрический ток.

Их выполняют карбоновыми полосами, расположенными между двумя слоями специальной пленки. Карбон (углепластик) наносят методами нано-напыления с толщиной слоя, вымеренного до одного микрона, и изолируют с обеих сторон тонкой, но очень прочной полимерной пленкой с высокими диэлектрическими свойствами.

Карбоновые полосы подключают к медным шинам, которые служат проводниками для подачи напряжения.

Нагрев, осуществляемый инфракрасными лучами от теплого пола, по своей природе ничем не отличается от естественного обогрева светом солнца. Только температура пола доводится до 30÷35 градусов и направляется снизу вверх.

Жидкостно-электрические конструкции

Электро-водяные разработки теплого пола объединяют в себе электрический нагрев нитей с последующей передачей тепла через теплоноситель — воду, расположенную в герметичной трубке из пластика, обладающего высокопрочными механическими характеристиками.

Вся конструкция собрана в виде семижильного кабеля, использующего сплавы для нитей из хрома с никелем и оболочку с покрытием из силикона и тефлона.

Читайте также:  Как посадить гиацинты дома

Силиконовый слой выдерживает температуры до 280 градусов, обладая высокими диэлектрическими свойствами. Покрытие тефлона создает препятствие для проникновения воды и обладает большой стойкостью к воздействию химических веществ.

Жидкость, заполняющая кабель, успешно выдерживает без замерзания даже двадцатиградусный мороз, но она быстро закипает при прохождении по нитям электрического тока. Во время ее кипения тепло быстрее передается окружающей среде. Это обеспечивает экономию электроэнергии.

Передача тепла от нитей нагрева в кипящую жидкость и дальше в среду теплого пола защищает хромоникелевый сплав от перегрева, предохраняет от перегорания, позволяет его эксплуатировать длительное время.

Поскольку при кипении жидкости внутри герметичной оболочки создается повышенное давление газов, то для его уменьшения используется специальная система поглощения, снижающая это воздействие и обеспечивающая безопасную эксплуатацию.

Трубчатые корпуса кабеля из структурированного сетчатого полиэтилена обладают:

стойкостью к охлаждению при низких температурах;

устойчивостью к образованию трещин;

высокой ударной прочностью.

Конструкция и состав электрического теплого пола

Помещение, которое будет обогреваться, должно быть защищено от постоянных сквозняков и утечек тепла. Все нагревательные элементы для этого монтируют только на слое теплоизоляции, который предотвращает потери энергии на нагрев плит перекрытия и ухода в атмосферу.

Нагревательный кабель, выполненный по одной из перечисленных схем, располагается на теплоизоляционном слое, скрепляется монтажной лентой. Внутри его змейки на одинаковом расстоянии между витками выкладывается гофрированная трубка с помещенным в нее датчиком температуры, который будет контролировать степень нагрева пола.

Эта трубка герметично заглушена с одного конца. Она предназначена не только для размещения термодатчика, но и для возможности его удобной замены в случае поломки.

Все уложенные нагревательные элементы вместе с этой трубкой будут залиты цементно-песчаной стяжкой. Ее толщина зависит от конструкции кабеля и должна быть тщательно выполнена ровным слоем. Пустоты не допускаются. Поверх наклеивается керамическая плитка или монтируется другое напольное покрытие.

На удобной для работы высоте стены комнаты располагается терморегулятор, который управляет работой теплого пола в автоматическом режиме. При его подключении потребуется подвести провода от:

кабеля питания электрощитка;

Для выполнения скрытой проводки необходимо предусмотреть кабельные каналы или провести штробление стен.

Схемы подключения элементов теплого пола к электропроводке

Важно помнить, что монтаж и сборка схемы должны завершиться проверкой работы электрооборудования под напряжением до заливки нагревательных кабелей фиксирующим раствором. На этом этапе проще устранить возникшие неисправности.

Повторное включение в работу будет выполняться после полного застывания раствора через месяц. Раньше стяжка не застынет и кабель будет поврежден.

Пример подключения теплого пола, включающего в себя два комплекта нагревательных кабеля и один терморегулятор с датчиком, показан на картинке.

В электрическом щитке от автоматического выключателя подключается УЗО. Оно защищает всю схему от возможных токов утечек через корпуса электрооборудования, которые обвязаны РЕ-проводником.

Термодатчик кабелем соединен с терморегулятором, который подключен к цепям питания через УЗО и, одновременно, управляет работой контактора посредством отдельного кабеля. Выходные цепи контактора с помощью распределительной коробки соединяются с нагревательными элементами.

Включение контактора в схему позволяет одновременно управлять работой нескольких секций нагрева и снизить нагрузку на электрические цепи терморегулятора.

Самые простые термостаты механического или электрического типа позволяют задавать только температурные границы регулирования нагрева полового покрытия.

Более сложные модели с электронным управлением обладают возможностями использовать повременной недельный график для работы нагревателей в определенное пользователем время суток. За счет этого снижается потребление электроэнергии на обогрев пола, когда хозяева отсутствуют в квартире.

Рекомендации по выбору, монтажу и эксплуатации теплого пола

Выбор напольного покрытия

Производители рекомендуют в качестве финишного покрытия на цементно-песчаную стяжку использовать:

Они лучше всего передают через себя тепло в помещение. Допускается также применение древесины, паркета, ламината и других материалов. Однако, они обладают худшей теплопередачей и могут снизить эффект от обогрева.

Деформация покрытия

Нагревательные элементы создают перепады температуры, при которых напольное покрытие незначительно изменяет свои размеры. Чтобы избежать его деформаций следует создать небольшие зазоры для элементов ламината. Нельзя вплотную прижимать его к стенам и крепить к плинтусу. При тепловом воздействии пол должен свободно расширяться и оставаться совершенно ровным.

Теплоизоляция пола

Выбор материала для нее позволяет рационально использовать электроэнергию, поскольку влияет на тепловые потери. С целью создания комфортного обогрева используют фольгированную изоляцию, состоящую из вспененных полимерных материалов с толщиной слоя от 3 до 10 мм. Ее применение экономит электричество от 10 до 20%.

Использование твердых сортов пенополистирола с толщиной слоя от 3 см и фольгой, покрытой полимером, позволяет снизить потери до 30%.

Потребление электричества

Эффективность работы любой электрической конструкции определяется величиной, затраченной на нее электроэнергии. Чтобы система теплого пола удовлетворяла вашим запросам определите задачи для нее, которые могут быть:

постоянный обогрев помещения;

нагрев пола только утром и вечером, когда хозяин находится дома;

поддержание стабилизированной температуры в дневное время для комфортного нахождения на полу маленьких детей;

любые другие условия.

Определите площадь помещения и рассчитайте приблизительные затраты электроэнергии за 1 час ее работы или сутки, неделю, месяц. Для этого можно использовать усредненные данные эксплуатации резистивного нагревательного кабеля для создания комфортных условий:

в сухих помещениях расходуется 120 Вт на 1 м2;

во влажных комнатах — 140 Вт на 1м2.

Например, комната 2 на 3 метра за один час работы теплого пола потребит 2х3х0,12=0,72 кВт. При непрерывной работе в течение 10 часов расход электроэнергии составит 7,2 кВт.

Читайте также:  Как работает мотобур видео

Потребление электричества у пленочного инфракрасного пола и водно-электрического немного экономичнее.

Ремонтопригодность

Хотя производители и гарантируют работу теплого пола длительные сроки, однако, предусмотреть появление поломок отдельных деталей и устранение их заменой лучше всего на стадии проекта. Для этого способы подключения термодатчика с термостатом должен исключить вскрытие засохшей цементно-песчаной стяжки пола при возникновении необходимости их ремонта.

Замена пленки у инфракрасного пола не должна создать нерешаемых вопросов со сложной разборкой напольного покрытия.

У жидкостно-электрических модулей замена жидкости и нагревательного элемента может быть выполнена через специальную монтажную коробку. Ее монтируют на линии финишной стяжки пола. А в случае нарушения целостности трубы небольшой объем вытекшей жидкости укажет на место повреждения. Его просто вырезают после вскрытия. Затем накладывают муфты и подключают двухсторонний фитинг.

Водяной теплый пол можно назвать плоскостью, которая имеет вмонтированный контур для нагревания в виде трубы, внутри которой циркулирует жидкость. Принцип работы теплого пола происходит следующим образом – теплая вода перекачивается из разводки основной системы, а затем возвращается обратно.

В системе предусматривается установка коллектора для осуществления управления. В случае, когда температура падает ниже необходимой отметки, то происходит открытие клапанов, после чего вода поступает в систему.

Когда температура по всей системе достигает требуемой температуры, с помощью термостатов, находящихся в помещении посылается сигнал для исполнительных механизмов. Происходит отключение насоса, закрытие клапанов и в конечном итоге теплоноситель прекращает поступать. В итоге этот цикл повторяется снова и снова.

Водяная система и ее подключение

Согласно словам специалистов лучший вариант создания водяного пола – подключение котла и его подключение к насосной системе. Такой способ будет самым уместным для частных домов и позволит понять принцип работы водяного теплого пола.

Жидкость должна иметь температуру равную 35-45 градусам, поэтому для ее снижения применяется смесительный узел, для чего также проводиться монтаж клапанов, имеющих несколько ходов. Далее в коллектор, который имеет выходы согласно имеющимся контурам, заводится подающая труба. На нее, а также на возвратную трубу крепятся краны, что может потребоваться для отключения работы того или иного контура.

Как работает электрический теплый пол?

Поверхность теплого пола представляет собой площадь, из которой равномерно по комнате исходит тепло. Сам же он представляет собой провода, которые находятся под плиткой или в стяжке. Электричество, которое к ним поступает, превращается в тепловую энергию. Таковым является принцип работы электрического теплого пола.

Одна из особенностей такого пола – терморегулятор, благодаря ему система автоматически будет отключаться от питания при чрезмерном перегреве.

Каких видов бывают системы теплого пола?

Согласно способам обогрева, системы теплого пола бывают следующими:

  • Резистивные. Они подразумевают электрический обогрев благодаря току, который проходит по металлическим проводам. Они имеют вид нагревательных матов или кабелей.
  • Инфракрасные. Его принцип работы происходит абсолютно иным образом. При передаче тепловой энергии происходит ее преобразование в инфракрасное излучение, которое очень похоже на солнечное тепло. Если вас интересует вопрос, как работает электрический теплый пол, то можно отметить, что принцип его действия основывается на прямолинейном излучении тепла и нагревании всех предметов, которые находятся на поверхности.

По словам профессионалов, последний вариант подогрева является самым оптимальным. Также, стоит знать, что инфракрасная система бывает 2-х видов – пленочные обогреватели и стержневые маты.

Первые имеют конструкцию, состоящую из шин, размещенных параллельно и проводящих ток. Между ними есть карбоновые полосы, благодаря которым и происходит излучение тепловой энергии. Укладка система проводиться под финишным покрытием и не нуждается в заливке бетонной стяжкой.

Стержневые маты являются системой, которую можно купить в рулонах, их ширина составляет 83 см, а длина может быть до 20 метров. Благодаря возможности разрезать один проводник по центру между стержнями укладка становится максимально удобной и эффективной. Отличается данная система саморегулирующейся температурой нагрева.

При возникновении вопроса как работает теплый пол, лучше всего обратиться к услугам специалистов, которые точно подскажут, какую систему теплого пола вам лучше установить в своем жилище и выполнять свою работу с гарантией качества.

На смену привычному для нас радиаторному отоплению приходит новый вид поддержания необходимой температуры в комнате – система «теплый пол». Монтаж данной технологии в своем доме позволяет достаточно быстро обогреть помещение и экономно распределять тепло. Это происходит за счет того, что площадь пола превращается в большую батарею, от которой равномерный поток теплого воздуха распределяется по всему помещению. А благодаря слою стяжки и напольному покрытию даже после отключения они еще долго отдают тепло и поддерживают необходимый температурный режим.

Монтаж системы “теплый пол” позволяет быстро обогреть помещение и экономно распределить тепло. Сделать это можно самостоятельно.

Чтобы добиться такого эффекта, прежде всего необходимо разобраться, как работает теплый пол, какие виды и специфику монтажа он имеет. Поскольку большинство домов выстроено по разным проектам, в которых имеются свои конструктивные особенности, то и к установке системы «теплый пол» также необходимо подходить в индивидуальном порядке.

На сегодняшний день устройство полов с подогревом можно разделить на два вида:

Основные виды систем теплого пола.

  1. Водяной пол.
  2. Электрический пол:
  • пленочный;
  • кабельный;
  • нагревательные маты.

В основе устройства любого пола с подогревом лежит принцип работы электрического утюга, где происходит нагревание пола до определенной температуры, после чего происходит отключение. Как только основание остывает на 0,5 градуса, система автоматически включается.

Читайте также:  Как побелить потолок на кухне

Теплый водяной пол

Система обогрева с использованием воды представляет собой сеть из пластиковых труб, которая находится в цементной стяжке. Работает теплый пол благодаря циркуляции горячей воды в контуре, источником которой служит газовый котел. Насос осуществляет постоянную подачу теплоносителя в трубы, а регулирующий клапан поддерживает температуру пола на заданном уровне.

В данной отопительной системе основными элементами являются трубопровод и узел смешивания теплоносителя.

Схемы укладки теплого пола.

Обычно для устройства трубопровода используются трубы из металлопластика или сшитого полиэтилена, имеющие небольшое сопротивление, гибкость и хорошую теплопроводность. Чтобы иметь возможность контролировать и поддерживать температуру теплоносителя, устанавливается устройство для смешивания воды. Оно состоит из термостатического смесителя, коллектора и насоса.

Монтаж отопительной конструкции начинают с установки коллекторного шкафа, предназначенного для стыковки труб, подводящей и возвратной. Также он необходим для размещения различной запорной арматуры. Далее начинается подготовка поверхности под раскладку труб. Ее очищают, выравнивают, укладывают слой гидроизоляции и теплоизоляции.

Далее начинают раскладывать трубы и фиксировать их к полу металлической проволокой. Монтаж ведут от максимально холодных к более теплым зонам. Установленный водяной контур заливают цементной стяжкой, после чего хорошо дают просохнуть. Заключительным этапом монтажа будет покрытие пола отделочным материалом.

Чтобы ощутить в полной мере, как работает водяной пол, его необходимо правильно настроить. Регулировка температуры осуществляется двумя способами. В первом случае менять значение можно с помощью запорных задвижек, расположенных в районе коллекторного шкафа. Второй способ регулировки температуры осуществляется через тепловой датчик. Своим сигналом он приводит в действие запорную арматуру, которая открывает и закрывает подачу теплоносителя к водному контуру.

Помимо достоинств, у системы имеются и недостатки. Теплый пол такого типа разрешается устанавливать только в частном секторе по нескольким причинам. Во-первых, при эксплуатации в домах с центральным отоплением регулировка температуры невозможна. А во-вторых, при несвоевременном обнаружении повреждения трубопровода велика вероятность затопления соседей.

Схема водяного теплого пола.

Электрический теплый пол

Наиболее универсальным типом устройства обогрева помещения через пол является данный вид. В отличие от водяного типа, кабели и маты можно прокладывать как в частных домах, так и в многоквартирных зданиях. Благодаря несложной установке и удобству в эксплуатации электрический теплый пол занимает лидирующие позиции уже долгое время.

Кроме разновидности нагревательных элементов, данные системы имеют несколько подвидов по способу обогрева. Это конвекционные электрические полы и нагреваемые с помощью инфракрасного излучения.

Разновидности электрических теплых полов

Схема теплого пленочного пола.

В полах пленочного типа в качестве нагревательного элемента используется изготовленный по особой технологии пленочный материал. Подобное покрытие пользуется большой популярностью за счет упрощенного способа монтажа, что позволяет значительно ускорить ремонт помещения без существенных финансовых затрат.

Данная технология предполагает просто покрыть специальной пленкой основание без применения цементной стяжки. Далее уложенное пленочное покрытие достаточно покрыть любым отделочным материалом в соответствии с его инструкцией.

В качестве финишной отделки допускается применение линолеума, паркета или ламината. Крайне нежелательно использовать ковролин и кафельную плитку. Для длительной эксплуатации как самого нагревательного элемента, так и чистового пола не рекомендуется превышать рабочую температуру пола свыше 28ºС.

Данный вид может быть выполнен с использованием биметаллических нагревателей и с углеродной пленкой. Первый тип представляет собой высокотемпературный пол, в конструкцию которого встроен биметаллический нагреватель. Этот нагревательный элемент чаще всего состоит из двух разнородных покрытий, где первый слой – это сплав алюминия, а второй – сплав меди с различными добавками. Что касается углеродной пленки, то она выполнена из двух слоев карбоновых и медных лавсановых элементов.

Кабельный тип напольного покрытия представляет собой нагревательные нити, обернутые в тефлоновую изоляцию. Благодаря такой конструкции данная модель полов обладает повышенной степенью безопасности и высокой устойчивостью. Полы такого типа могут быть выполнены в виде матов, нагревательных секций или просто кабелей. В зависимости от типа конструкции при монтаже может быть использована цементная стяжка либо на нагревательные маты устанавливается отделочное покрытие.

Как работает электрический пол

Работает такая система от нагревания кабеля, через который проходит электрический ток.

Электрический теплый пол (схема).

Причиной повышения температуры нагревательного элемента является внутреннее сопротивление материала. Именно этот же принцип работы заложен во многих электроприборах: электрочайниках, электроплитах и др.

Основой нагревательного элемента в данной конструкции может быть одножильный или двужильный кабель. Преимущество двужильного кабеля состоит в том, что он позволяет гасить возникающие друг от друга электромагнитные поля. Кроме того, второй конец нагревательного элемента не обязательно возвращать к источнику питания.

Также нагревательные элементы кабельного типа могут быть резистивными и саморегулирующимися. Первый тип предполагает фиксированное сопротивление, которое способствует равномерному распространению тепла по всему кабелю. А это может быть не всегда удобно, поскольку под ковром или массивной мебелью температура будет такая же, как около окна или дверного проема. Альтернативой может стать прокладка теплых полов с саморегулирующимся кабелем. Такая система сама определяет необходимое количество тепла для каждой зоны.

Ввиду высокой цены на энергоносители к выбору способа обогрева помещения необходимо подойти с максимальной ответственностью. Кроме предотвращения утечки тепла из помещения, перед хозяином дома стоит цель создать комфортные условия для проживания, с чем прекрасно справляется система «теплый пол».

Оставьте первый комментарий

Оставить комментарий

Ваш электронный адрес не будет опубликован.


*