Теплый пол как основная система отопления. Нужен ли?

Запись дневника создана пользователем Smart2305, 05.02.18
Просмотров: 11.738, Комментариев: 42

Почти каждый мой заказчик мечтает построить дом с теплыми полами.
Ведь это так круто!
Ноги не мерзнут, можно ходить босяком, дети играют на полу и не болеют и т. п.
Какие только доводы не приходится слышать от мечтателей и от владельцев сия чуда инженерной мысли.
Только нужны ли они в доме?
Давайте разбираться.
Для начала ответим на вопрос, а что такое теплый пол? Теплый пол — это часть системы отопления призванная компенсировать тепловые потери через ограждающие конструкции и вентиляцию. Стабильная и комфортная температура в доме достигается тогда, когда энергия тепловых потерь равняется энергии восполняемой системой отопления. В каждом помещении это свои величины.
Как только равенство нарушается, то температура либо начинает повышаться, либо снижаться.
Рассмотрим пример.
Рассчитаем теплопотери комнаты.
Имеем угловую комнату на 1-м этаже площадью 20 м2, утепленную по действующим нормативам.
Площадь пола — 20 м2.
Площадь наружних стен — 30 м2.
Площадь окон — 6 м2.
Вентиляция с рекуператором с эффективностью 75% и объемом 150 м3/ч.
При температуре внутри +24 гр. (оптимальная температура для большинства людей) и температуре снаружи: — 2 гр. (средняя температура в отопительный период в Московской области) теплопотери составят:
Пол — 75 Вт.
Стены: 250 Вт.
Окна: 155 Вт.
Вентиляция: 325 Вт.
Итого: 805 Вт.
Итак при заданных условиях теплопотери комнаты составят 805 Вт.

Для компенсации тепловых потерь мы можем воспользоваться различными источниками отопления. Например теплым полом. Площадь теплого пола 20 м2. Тепловая отдача от пола 9,5 Вт/гр. Значит теплый пол нам нужно нагреть до температуры 805/20/9,5 + 24 гр. = 28,2 гр.
Вроде все выглядит хорошо.
Но при температуре -28 гр. тепловые потери уже составят 1600 Вт., а температуру теплого пола необходимо будет увеличить до 32,4 гр., что уже может являться не комфортной.
Это первый недостаток теплого пола как основного источника отопления.

При температуре 32,4 гр. тепловые потери помещения через пол будут больше чем при температуре пола 23 гр. без теплых полов. В случае если мы говорим о полах по грунту, то тепловые потери через пол увеличатся минимум на 58%.
Таким образом система теплых полов не может быть более экономична чем например радиаторное отопление, поскольку она нагревает одну из конструкций граничащей с внешней более холодной средой.
Это второй недостаток системы теплого пола.

Представим ситуацию, когда наша комната была пустой, и баланс тепловых потерь и поступлений не нарушен. Комната остается стабильной температуры, котел работает в стабильном режиме, система полностью отбалансирована. Вечером пришла семья 4 человека и включили большой телевизор. Каждый человек излучает 100 Вт тепла, а большой телевизор — 300 Вт. Таким образом у нас тепловые поступления в комнату увеличатся на 700 Вт и составят 1505 Вт.
Т. е. баланс тепловых поступлений и тепловых потерь будет нарушен.
К чему этот приведет?
Конечно же к увеличению температуры в помещении. Со временем температура в помещении стабилизируется на некоторой температуре, например +27 гр. Стабильная температура будет достигнута тогда, когда тепловые потери сравняются с тепловыми поступлениями. При этом тепловые потери комнаты будут не только через наружние ограждающие конструкции и вентиляцию, но и через внутренние стены, перекрытия, перегородки в соседние помещения.
Что необходимо, чтобы температура в комнате не менялась при появлении в нем большого количества людей и включении телевизора? Сохранить равенство тепловых поступлений и тепловых потерь. Этого можно достигнуть двумя путями:
1. Уменьшением тепловых поступлений от системы отопления.
2. Увеличением тепловых потерь помещения (например приоткрыть окно).
Очевидно что первый способ более эффективный и правильный. Но как этого достичь?
Нужно тепловые поступления от теплых полов в размере 805 Вт уменьшить до 105 Вт. Т. е. уменьшить температуру теплого пола до 24,5 гр.
А теперь вопрос на засыпку всем любителям теплых полов. Как быстро уменьшить температуру теплого пола?
Дело в том что теплые полы — чрезвычайно инертная система отопления. И если полностью отключить теплые полы, то они будут остывать в течение нескольких часов.
Посчитаем.
Удельная теплоемкость бетонной стяжки 840 Дж/(кг·К).
Стяжка имеет толщину 50 мм + плитка и плиточный клей. Итого 65 мм.
Плотность стяжки: 2 кг/дм3.
Масса 1 м2 пирога теплого пола — 130 кг.
Посчитаем за какое время температура теплого пола уменьшится на 1 гр. при полностью отключенной системе отопления.
840 Дж/(кг·К) *130 кг / ((28,2 гр. — 24 гр.) * 9,5Вт) = 2612 секунд или 43,5 минуты. Расчет приблизительный, так как не учитывается изменение теплоотдачи при уменьшении температуры теплого пола и не учитываются тепловые потери в пол. Но порядок понятен.
Т.е. при наличии системы теплого пола как основного источника отопления (источника компенсации тепловых потерь) мы не можем оперативно поддерживать равенство тепловых поступлений и тепловых потерь с помощью управления системой отопления, а следовательно и комфортную стабильную температуру внутри нашего помещения.
В этом случае у нас остается 3 выхода:
1. Открыть окно.
2. Выгнать всех из комнаты.
3. Мириться с увеличившейся температурой помещения и возникшим дискомфортом.
Возможно мне кажется, но люди строящие дома в большинстве случаев ищут больше свободы и комфорта для себя и своей семьи, а систему отопления на основе теплых полов никак нельзя отнести к таковой.
Невозможность комфортного поддержания температуры в помещении — это третий недостаток теплых полов как основной системы отопления.

Основные аргументы у таких застройщиков — это комфорт для ног, можно ходить босиком и т. д.
Я всегда спрашиваю. А летом тоже будете ходить босиком? Уже по холодному полу?
Т. е. летом ноги будут мерзнуть, а зимой греться? Или летом будете ходить в тапочках?
Вообще идея ходьбы босиком по полу — отдает чем-то восточным.
Зачем?
От хождения босиком развивается плоскостопие, особенно у детей, появляются мозоли и подошвенные бородавки. Это просто не гигиенично, особенно на кухне. Скользко.
Люди часто сидят на диванах с ногами. С босыми ногами, только что пришедшими с кухни или туалета — это нормально?
Какие ещё нужны аргументы? В принципе я могу понять ещё хождение в носках без тапочек, но совсем босиком.
Я дома хожу всегда в носках и тапочках CROCS. Всем рекомендую. Не реклама. Очень удобно и практично. Сажусь на диван и снимаю. Никаких проблем. Супруга и дети часто ходят в носках.
Носки выполняют важные функции:
1. Поддерживают нормальную температуру стопы.
2. Впитывают пот.
Никому не приходит в голову спать совсем без одеяла. Не комфортно правда? Почему же ноги должны быть открыты всем ветрам?
Многие наверное замечали, что после душа после высыхания ног легко одеть носки, а если целый день проходить босиком, то потом уже не оденешь. Потому что ноги выделяют пот и если он никуда не впитывается, то остается на ногах в виде липкой пленки.
Помимо нарушения равенства тепловых поступлений и тепловых потерь при жизнедеятельности людей в помещении, такой баланс может нарушаться при резких перепадах температур на улице, а так же при солнечном излучении. Много раз замечал как поступление тепла от яркого январского солнца, на южной стороне дома, способно полностью компенсировать тепловые потери комнат при температуре на улице — 25 гр. Т. е. в такие дни вообще не требуется наличие источника тепла в помещениях. При наличии же теплого пола в таких помещениях — будет просто баня.

Выводы:
1. Теплый пол как основной источник отопления — не может обеспечить постоянный комфорт для ног, так как его температура должна меняться от полного выключения до 32 и выше градусов. Летом теплые полы необходимо выключать и пол будет холодный.
2. Система отопления на основе теплых полов имеет меньшую экономичность, потому что она увеличивает тепловые потери в грунт, за счет нагревания поверхности граничащей с более холодной окружающей средой.
3. С помощью системы отопления на основе теплых полов невозможно добиться стабильной комфортной температуры в помещении из-за их высокой инертности.

PS1
Система отопления теплыми полами отлично подходит для помещений с временным пребыванием людей: санузлы, прихожие, зоны у чаши бассейна.

PS2
Теперь хотел бы порассуждать на тему саморегуляции теплого пола как системы отопления.
Действительно, ТП обладает таким свойством. И это хорошо.
Но опять же давайте разберемся в какой степени и от чего зависит эта терморегуляция.
В доме из моего примера, тепловые потери у конкретного помещения при дельте между внутренним и наружним воздухом 50 гр. — 80 Вт/м2. Кстати в домах со вторым светом — теплопотери будут больше в пересчете на 1 м2.
Значит разница между температурой пола и воздухом будет 9 гр.
Т. е. 32 гр. при 24 гр. в помещении.
При повышении температуры в помещении будет наблюдаться уменьшение тепловой отдачи ТП, а следовательно и эффект саморегуляции. Например при повышении температуры воздуха в помещении на 4 градуса тепловая отдача теплого пола уменьшится в 2 раза, а при увеличении на 8 градусов до нуля. Но комфортно ли будет находиться при этом в помещении?
При средней температуре на улице в отопительный сезон -2 гр. разница температур между воздухом и полом составит 4 градуса. и тепловая отдача будет уменьшаться при увеличении температуры воздуха на 2 градуса в 2 раза. Т. е. эффект саморегуляции будет более ярко выражен.
Т. е. при малых морозах в помещении будет более стабильная температура.
Этим и объясняется широкая распространенность данной СО в Европе.
Второй способ увеличить комфорт и эффект саморегуляции — это кардинальное снижение теплопотерь здания в 2 и более раз.
Тогда требуемая тепловая отдача пола будет гораздо ниже чем в примере. И разницу температур пола и воздуха можно будет уменьшить.
Так как в Европе, в основном, требования по утеплению выше чем в России, то там опять же система теплый пол более стабильно поддерживает температуру воздуха.

Вывод: эффект саморегуляции ТП, т. е. поддержание стабильной температуры помещения в следствии уменьшения его тепловой отдачи при повышении температуры воздуха в помещении, будет ярко выражен при малой разнице температуры теплого пола и воздуха, которая может быть достигнута кардинальным уменьшением тепловых потерь здания (здания типа «пассивный дом») и в теплых регионах с высокой средней температурой отопительного периода.

Отопление дома без радиаторов: достаточно ли теплого пола?

Вопрос об установке или переделке отопления встает перед каждым владельцем дома или квартиры. Теплые полы помогают увеличить эффективность обогрева и снизить затраты на оплату коммунальных услуг. Но может ли такая система полноценно заменить радиаторное отопление и окупятся ли затраты на материалы и монтаж? Ответить на этот вопрос можно только в том случае, если учесть все нюансы и «подводные камни». В этой статье мы разберемся в вопросе отопления дома только теплыми полами без радиаторов.

Чем ТП лучше радиаторов

На этапе строительства нового дома у его владельца есть возможность выбрать подходящий вариант отопления из множества доступных. Но если в помещении уже есть радиаторы, то для отказа от них нужны веские причины. Обогрев полами имеет ряд преимуществ, которые для многих становятся решающим фактором при выборе:

• Эффективность. В отличие от радиаторов, которые обогревают в первую очередь пространство под потолком, теплые полы передают энергию снизу вверх, равномерно отапливая жилую часть помещения на высоте до 2-2,2 м.
• Экономия. Более эффективное распределение энергии позволяет добиться снижения затрат на теплоноситель на 20-30%. И хотя покупка и монтаж радиаторов, как правило, будет дешевле, теплые полы обеспечивают долгосрочную экономию с перспективой на будущее.
• Инерционность. В зависимости от типа радиаторов этот показатель может отличаться, однако полы после отключения остывают дольше.
• Комфорт. Использование радиаторов предполагает высокую температуру теплоносителя (70 градусов). Температура теплых полов в среднем составляет 45° С, что комфортнее и безопаснее для обитателей дома.
• Практичность. Радиаторное отопление отличается большим объемом теплоносителя, который размещается вдоль стен и под окнами, занимая часть комнаты. Напольный обогрев скрыты от глаз, поэтому вписываются в любой дизайн и не отнимают полезную площадь помещения.

Условия для установки в качестве единственного источника тепла

Теплые полы считаются более выгодной с экономической точки зрения системой обогрева, чем радиаторное отопление. Но чтобы сделать ее эффективной, понадобится провести тщательные расчеты и учесть все ключевые параметры. Кроме того, следует заранее определить и техническую возможность реализации того или иного вида отопления.

Среди важных условий для установки теплого пола в качестве базового отопления можно выделить следующие:

1. Мощность нагревательных элементов должна быть достаточной для поддержания температуры в помещении на уровне 20-24° С даже в холодные месяцы.
2. При проведении расчетов отопления квартиры должны быть учтены потери тепла через стены, двери и окна. Для частного дома учитываются также потери через крышу.
3. Стены здания не только передают тепло наружу, но и пропускают холод, поэтому при проектировании системы необходимо усилить подогрев помещения вдоль стен.
4. Установка водяного пола в многоквартирном доме требует специального разрешения. Даже при его наличии с технической точки зрения монтаж будет сложным.
5. Установка электрических полов возможна для любого типа помещения, однако их подключение требует наличия исправно работающей электропроводки. Кроме того, обогрев жилища с помощью такой системы увеличивает потребление электроэнергии.
6. Все виды теплых полов, кроме пленочных, укладываются под бетонную стяжку, из-за чего высота помещения снижается на 6-10 см.

Варианты отопления без батарей

Сегодня существует несколько видов теплых полов, каждый из которых имеет свои плюсы и минусы. Целесообразность установки каждого вида в качестве основного отопления зависит от параметров помещения и планируемого источника тепла.

Водяной пол

Для работы данного типа отопления нужен котел, обеспечивающий нагрев теплоносителя, и насос, за счет которого вода циркулирует по трубопроводу. Монтаж водяного пола весьма сложен и требует укладки нескольких слоев материала (теплоизоляция, арматурная сетка, бетонная стяжка, чистовое покрытие). Может использоваться как самостоятельное, так и дополнительное отопление для помещений любых размеров, однако для больших домов потребуется проведение сложных расчетов и установка одного или нескольких коллекторов.

Кабельный пол

Электрические нагреватели кабельного типа занимают часть площади пола (около 70%), их укладывают в местах, свободных от мебели и тяжелых предметов. Обычно применяется для самостоятельного отопления небольших помещений или в качестве дополнительного, так как обогревать большой дом электричеством экономически не выгодно.

Инфракрасный пленочный пол

Подходит для небольших и средних помещений и не требует укладки цементной стяжки, поэтому монтаж ИК-пленки целесообразно проводить не только на пол, но также на стены и потолок. Данный тип отопления может быть использован в качестве основного при условии стабильного электроснабжения.

Стержневой электрический пол

Настил из соединенных между собой карбоновых стержней укладывается под бетонную стяжку или плитку и обеспечивает наиболее эффективное распределение тепла, излучаемого в ИК-диапазоне. Данный вид рационально использовать для обогрева отдельных комнат или небольших помещений.

Подробнее о выборе теплого пола и устройстве системы читайте в наших статьях.

Расчеты

Каждый вид теплых полов имеет свои тонкости расчетов и особенности проектирования, но основной задачей является вычисление мощности источника тепла. Эта величина определяет параметры отопительной системы, а также тип и количество необходимых материалов. Мощность рассчитывается с учетом таких данных как площадь, форма и высота отапливаемого помещения, оптимальная температура, а также зависит от особенностей конструкции и эксплуатации отопления.

Вычисление параметров водяного обогрева – довольно сложная задача, которую лучше доверить специалистам. В него входит выбор котла, диаметра и длины труб, выбор количества и типов контрольно-распределительных устройств, а также расчет гидро- и теплоизоляции. Правильно выполненный расчет позволяет организовать надежную и эффективную работу теплого водяного пола в качестве основной отопительной системы.

Определение необходимой мощности является основной задачей при проектировании электрических полов, поскольку от его правильности зависит эффективность системы и затраты на электроэнергию. Общая мощность нагревательного элемента будет зависеть от условий эксплуатации.

Если электрический пол используется в качестве самостоятельного отопления (основной нагрев), то удельная мощность должна быть в пределах 150-180 Вт/м2. Если он применяется как дополнительный источник тепла (комфортный обогрев), то эта величина будет меньше (100-150 Вт/м2).

Подробнее о расчетах водяных и электрических ТП читайте в нашей статье.

Нужны ли радиаторы для подстраховки?

Установка теплого пола как основного отопления в доме эффективна только в том случае, если стены, пол и крыша имеют хорошую теплоизоляцию. В противном случае теплопотери могут оказаться выше, чем количество энергии, вырабатываемое его нагревательными элементами. Чтобы не допустить этого, необходимы точные расчеты и установка качественных комплектующих, затраты на которые окупятся в будущем за счет снижения затрат на теплоноситель.

Из всех видов теплых полов только водяные способны вместо радиаторов обеспечить полноценный обогрев среднего или крупного загородного дома если их использовать в качестве основного отопления.

Другие виды могут быть эффективны для обогрева небольших помещений или отдельных комнат, однако их работа будет зависеть от бесперебойной работы электросети. Именно поэтому в условиях холодных регионов рациональнее использовать совмещенную систему отопления, включающую радиаторы и теплые полы.

Как можно сделать

Ниже схематично показана система отопления двухэтажного дома без радиаторов.

Принципиальных отличий в устройстве самого теплого пола от комбинированной системы с батареями нет. Используются все те же комплектующие, так же укладывается напольный «пирог». Количество контуров будет соответствовать числу комнат. Но если площадь помещения большая и и превышается максимальная длина петли, то контур разбивается на два.

При отоплении дома без батарей главным вопросом будет расчет теплопотерь здания, утепления стен и фундамента. Поэтому к выбору теплого пола как единственного источника тепла нужно подходить еще на этапе проектирования дома, когда определяется материал и толщина стен. Уже тогда можно понять, хватит ли теплого пола для отопления дома.

Надеемся, что статья была вам полезна. Свои вопросы и замечания оставляйте в комментариях ниже.