Отапливаемые полы для новых и реконструируемых зданий
В нашем сознании отапливаемые полы непременно ассоциируются с такими понятиями, как комфорт и высокое качество жилья. Хотя отапливаемые полы в том виде, в котором они существуют сейчас, появились сравнительно недавно, сама идея "теплого пола" насчитывает многолетнюю историю.
Впервые подогреваемые полы появились в Древнем Риме, где они устраивались в термах и спальных помещениях патрицианских домов. Именно в те времена был изобретен принцип отопления, при котором равномерный нагрев пола осуществлялся за счет каких-либо специальных элементов, излучающих тепловую энергию и расположенных между верхним и нижним слоем пола. Из современных систем отопления пола ближе всего к историческим аналогам системы, в которых в качестве теплоносителя используется вода, подогретая до определенной температуры.
Такие системы считаются достаточно энергоэффективными и экономичными, чтобы соперничать с традиционными системами отопления. Для поддержания в помещении температуры, соответствующей современным требованиям, предъявляемым к комфортности жилища, вполне достаточно относительно небольшой температуры теплоносителя. Поэтому при транспортировке теплоносителя (независимо от того, каким способом она производится) потери энергии сводятся до минимума. Источники тепловой энергии, за счет которых производится нагрев пола до требуемой температуры, могут быть самыми разнообразными. Здесь могут использоваться как традиционные обогревательные устройства и методы (начиная от подключения к централизованной системе теплоснабжения и заканчивая применением котлов, работающих на твердом топливе), так и ультрасовременные технологии. В числе последних можно назвать устройства, аккумулирующие солнечную энергию, и так называемые тепловые насосы.
Независимо от того, какой источник теплоснабжения избран для устройства отапливаемого пола, все известные системы отопления в полу имеют целый ряд общих качеств. Одно из таких качеств - универсальность и "маневренность" систем. Действительно, такой вид отопления может использоваться практически при любой конструкции пола (после проведения в ней незначительных изменений). Конфигурация и размеры помещения также не имеют особенного значения: в любом случае выбор "рисунка", по которому должны укладываться обогревательные трубы, и расстояний между ними не способен превратиться в серьезную проблему. Принцип отопления, встроенного в конструкцию пола особенно удобен для тех случаев, когда существует ощутимый дефицит площадей, при котором занимать дополнительное место под стандартные обогревательные приборы не представляется целесообразным. "Невидимая" система отопления, спрятанная внутрь конструкции пола, привлекательна и с точки зрения эстетики интерьера помещений, так как она позволяет избежать сложностей, связанных с оформлением оконных проемов.
Проектирование и расчеты
Устройство отапливаемого пола начинается с расчета требуемых теплотехнических характеристик и последующего проектирования. Согласно теплотехническим нормам, принятым в большинстве западноевропейских стран, температура воздуха в жилых помещениях должна быть не менее 20° С. Чтобы обеспечить этот показатель, тепловая "производительность" отапливаемого пола должна составлять не менее 100 Вт/м 2. Правда, с тех пор, как разнообразные энергосберегающие мероприятия в зданиях и сооружениях стали принимать все более широкомасштабный характер (речь идет о странах Западной Европы), появилась возможность снижать этот показатель до 60-80 Вт/м 2. Изначально принятый показатель тепловой "производительности" отапливаемых полов теперь сохраняется только для отдельных видов помещений: ванных комнат, санитарных узлов, в редких случаях - для спальных помещений. Требуемая производительность систем достигается за счет дифференциации расстояния между обогревательными трубами или создания дополнительных отапливаемых поверхностей. В некоторых случаях (например, при устройстве отапливаемых полов в реконструируемых зданиях) для решения этой задачи могут приниматься альтернативные решения: внесение в конструкцию пола дополнительного теплоизоляционного слоя и выполнение других технических энергосберегающих мероприятий. Если же обратиться к средним показателям, то чаще всего задается такая производительность системы отопления, при которой температура отапливаемой поверхности достигает 35° С. Правда, этот показатель применим преимущественно к жилой сфере, где требуется постоянное поддерживать необходимый температурный комфорт. В помещениях с эпизодическим пребыванием людей (офисах, производственных зданиях и т. д.) вполне допускается нагрев пола до более низкой температуры - в среднем до 29° С. Для этих помещений оптимальным является такое решение конструкции отапливаемого пола, при котором на определенный промежуток времени можно отключать подачу теплоносителя без ущерба для дальнейшей работы системы.
Регулирование температуры нагреваемой поверхности
Типичным примером решения отапливаемого пола может служить система cuprotherm, разработанная немецкой фирмой "Wieland-Werke AG". Основой системы являются медные отопительные трубы диаметром 14 мм, заполняемые горячей водой. Трубы "погружаются" в конструкцию пола, благодаря чему теплопотери снижаются до минимального предела. Как правило, наибольшая энергоэффективность системы достигается в том случае, когда в конструкции пола используется теплоизоляционный слой большой толщины. Расстояние между трубами определяется при помощи теплотехнического расчета в зависимости от требований к производительности системы. На тех участках, где выполняются повороты труб, расстояние между параллельными трубами принимается не менее 100 мм, так как необходимо компенсировать влияние холодных воздушных потоков. С таким же интервалом целесообразно укладывать трубы в области наружных стен с оконными проемами, где требуется поддержание наиболее высокой температуры, выполняющей роль "тепловой завесы". В центре помещения расстояние между трубами может доходить до 300 мм, поскольку эти участки наименее подвержены температурным влияниям извне.
Конечно, регулирование температуры нагреваемой поверхности пола за счет вариабельной укладки отопительных труб является самым простым и эффективным способом, но, кроме него, существует целый ряд других методов. Например, если в соответствии с требованиями проекта предусматривается использование системы подогрева пола с небольшой теплотехнической производительностью, целесообразно комбинировать ее с альтернативными системами обогрева. В этом случае приемлем вариант так называемого "дежурного" отопления. Он заключается в том, что во время пребывания людей в помещении одновременно работают обе отопительные системы - система нагреваемого пола с невысокой производительностью и "дежурное" отопления. После завершения рабочего дня "дежурная" система отключается, и в помещении при помощи нагрева пола поддерживается температура, достаточная для того, чтобы конструкции здания не слишком переохлаждались.
Другая методология регулирования температуры отапливаемой поверхности заключается в выборе подходящего для тех или иных конкретных требований материалов и конструкций для устройства пола. Каждый тип покрытия пола (керамическое покрытие, паркет, ПВХ, ковровое покрытие и т. д.) имеет свою теплопроводящую способность. В зависимости от этой характеристики решается, нужно ли устраивать теплоизоляционный слой, а если нужно - то какой толщины и из каких материалов.
Технология устройства подогрева пола
Система подогрева пола - cuprotherm может применяться как при новом строительстве, так и при реконструкции существующих зданий. В зависимости от того, используется ли эта система в жилой сфере, общественных зданиях или промышленных объектах, технология устройства подвергается незначительной корректировке, но основные ее этапы остаются неизменными. В состав системы подогрева пола входят следующие компоненты: теплоизоляционный слой, отопительные трубы из меди, влагозащитное покрытие и собственно конструкция пола.
Теплоизоляционный слой, состоящий из пенополистирольных плит специального формата, укладывается на бетонное основание пола. Затем в соответствии с выбранным "рисунком" на него укладываются обогревательные трубы cuprotherm. Роль влагозащитного покрытия выполняет полиэтиленовая пленка, которой укрываются трубы. Между трубами устанавливаются направляющие рейки, которые облегчают укладку основной конструкции покрытия пола. Если система cuprotherm в полу подвала или цокольного этажа, к ней предъявляются особые требования по теплоэффективности.
Чтобы нейтрализовать температурное влияние грунта, в конструкцию пола вводится дополнительный теплоизоляционный слой. За счет его использования толщина всей конструкции подогрева пола увеличивается до 100-130 мм.
Кроме того, в этом случае большое внимание уделяется выполнению участков конструкции, расположенных рядом с наружными стенами, дверными проемами, элементами других инженерно-технических систем. Для того, чтобы избежать теплопотерь от так называемых мостиков холода на перечисленных участках, рекомендуется устраивать там дополнительную локальную теплоизоляцию и располагать обогревательные трубы с небольшим интервалом.
Устройство подогрева полов в реконструируемых зданиях
Реконструкция исторических зданий и оснащение их новейшим инженерно-техническим оборудованием, обеспечивающим высокий уровень комфорта, в последние годы стали не столько модой, сколько необходимостью. Особенно это касается кварталов с большой плотностью застройки, представляющих определенную градостроительную и художественную ценность. Но при оборудовании зданий современной технической "начинкой" проектировщикам приходится сталкиваться со многими трудностями. Если говорить конкретно об устройстве обогреваемых полов в реконструируемых зданиях, то здесь основной проблемой является "дефицит пространства". Далеко не в каждом случае можно увеличить высоту пола на несколько десятков сантиметров: этому препятствуют и фиксированное расположение оконных и дверных проемов, и общая конструктивная схема здания, и многие другие факторы.
Специально для таких конструктивно-технических условий фирма "Wieland-Werke AG" разработала вариант системы cuprotherm с минимальной толщиной. Такая система состоит из специальных элементов покрытия высотой 50 мм, внутрь которого устанавливаются медные обогревательные трубы диаметром 10 мм. Несмотря на свою малую толщину, такая система отличается достаточно высокими теплозащитными и звукоизоляционными характеристиками, а ее теплотехническая производительность также вполне удовлетворяет требованиям, предъявляемым к температурному комфорту жилища.
Менее распространенным, но вполне приемлемым вариантом является устройство наливных полов со встроенной системой отопления. Такая технология также позволяет уменьшить толщину конструкции пола, и поэтому может использоваться при модернизации существующих зданий. Правда, ее целесообразно применять только в помещениях с большой площадью пола. В качестве материала заполнения используется плотная масса, состоящая из измельченного камня, песка и связующего. Обогревательные трубы укладываются на предварительно очищенную поверхность основания пола и закрепляются при помощи специальных элементов. Затем поверхность заполняется саморазравнивающей массой. Для предварительного застывания массы требуется только один час, но дальнейшие работы по устройству пола рекомендуется проводить не раньше, чем через день. Толщина наливного пола со встроенной системой отопления составляет всего 40 мм, но это не мешает ему прекрасно справляться с возложенной на него функцией. Температура отапливаемого пола, устроенного таким образом, тоже может регулироваться в зависимости от предъявляемых теплотехнических требований. После окончания срока эксплуатации отапливаемые наливные полы могут быть демонтированы, а материалы, входящие в их состав, - вторично использованы.
Конечно, отапливаемые полы всех перечисленных видов пока еще являются довольно дорогостоящими конструкциями, но их высокая энергоэффективность позволяет в дальнейшем компенсировать все затраты за счет рационального потребления тепла. Поэтому обогреваемые полы в недалеком будущем смогут составить серьезную конкуренцию традиционным системам отопления.
По материалам зарубежной печати подготовила Надежда МАКАРОВА
Впервые подогреваемые полы появились в Древнем Риме, где они устраивались в термах и спальных помещениях патрицианских домов. Именно в те времена был изобретен принцип отопления, при котором равномерный нагрев пола осуществлялся за счет каких-либо специальных элементов, излучающих тепловую энергию и расположенных между верхним и нижним слоем пола. Из современных систем отопления пола ближе всего к историческим аналогам системы, в которых в качестве теплоносителя используется вода, подогретая до определенной температуры.
Такие системы считаются достаточно энергоэффективными и экономичными, чтобы соперничать с традиционными системами отопления. Для поддержания в помещении температуры, соответствующей современным требованиям, предъявляемым к комфортности жилища, вполне достаточно относительно небольшой температуры теплоносителя. Поэтому при транспортировке теплоносителя (независимо от того, каким способом она производится) потери энергии сводятся до минимума. Источники тепловой энергии, за счет которых производится нагрев пола до требуемой температуры, могут быть самыми разнообразными. Здесь могут использоваться как традиционные обогревательные устройства и методы (начиная от подключения к централизованной системе теплоснабжения и заканчивая применением котлов, работающих на твердом топливе), так и ультрасовременные технологии. В числе последних можно назвать устройства, аккумулирующие солнечную энергию, и так называемые тепловые насосы.
Независимо от того, какой источник теплоснабжения избран для устройства отапливаемого пола, все известные системы отопления в полу имеют целый ряд общих качеств. Одно из таких качеств - универсальность и "маневренность" систем. Действительно, такой вид отопления может использоваться практически при любой конструкции пола (после проведения в ней незначительных изменений). Конфигурация и размеры помещения также не имеют особенного значения: в любом случае выбор "рисунка", по которому должны укладываться обогревательные трубы, и расстояний между ними не способен превратиться в серьезную проблему. Принцип отопления, встроенного в конструкцию пола особенно удобен для тех случаев, когда существует ощутимый дефицит площадей, при котором занимать дополнительное место под стандартные обогревательные приборы не представляется целесообразным. "Невидимая" система отопления, спрятанная внутрь конструкции пола, привлекательна и с точки зрения эстетики интерьера помещений, так как она позволяет избежать сложностей, связанных с оформлением оконных проемов.
Проектирование и расчеты
Устройство отапливаемого пола начинается с расчета требуемых теплотехнических характеристик и последующего проектирования. Согласно теплотехническим нормам, принятым в большинстве западноевропейских стран, температура воздуха в жилых помещениях должна быть не менее 20° С. Чтобы обеспечить этот показатель, тепловая "производительность" отапливаемого пола должна составлять не менее 100 Вт/м 2. Правда, с тех пор, как разнообразные энергосберегающие мероприятия в зданиях и сооружениях стали принимать все более широкомасштабный характер (речь идет о странах Западной Европы), появилась возможность снижать этот показатель до 60-80 Вт/м 2. Изначально принятый показатель тепловой "производительности" отапливаемых полов теперь сохраняется только для отдельных видов помещений: ванных комнат, санитарных узлов, в редких случаях - для спальных помещений. Требуемая производительность систем достигается за счет дифференциации расстояния между обогревательными трубами или создания дополнительных отапливаемых поверхностей. В некоторых случаях (например, при устройстве отапливаемых полов в реконструируемых зданиях) для решения этой задачи могут приниматься альтернативные решения: внесение в конструкцию пола дополнительного теплоизоляционного слоя и выполнение других технических энергосберегающих мероприятий. Если же обратиться к средним показателям, то чаще всего задается такая производительность системы отопления, при которой температура отапливаемой поверхности достигает 35° С. Правда, этот показатель применим преимущественно к жилой сфере, где требуется постоянное поддерживать необходимый температурный комфорт. В помещениях с эпизодическим пребыванием людей (офисах, производственных зданиях и т. д.) вполне допускается нагрев пола до более низкой температуры - в среднем до 29° С. Для этих помещений оптимальным является такое решение конструкции отапливаемого пола, при котором на определенный промежуток времени можно отключать подачу теплоносителя без ущерба для дальнейшей работы системы.
Регулирование температуры нагреваемой поверхности
Типичным примером решения отапливаемого пола может служить система cuprotherm, разработанная немецкой фирмой "Wieland-Werke AG". Основой системы являются медные отопительные трубы диаметром 14 мм, заполняемые горячей водой. Трубы "погружаются" в конструкцию пола, благодаря чему теплопотери снижаются до минимального предела. Как правило, наибольшая энергоэффективность системы достигается в том случае, когда в конструкции пола используется теплоизоляционный слой большой толщины. Расстояние между трубами определяется при помощи теплотехнического расчета в зависимости от требований к производительности системы. На тех участках, где выполняются повороты труб, расстояние между параллельными трубами принимается не менее 100 мм, так как необходимо компенсировать влияние холодных воздушных потоков. С таким же интервалом целесообразно укладывать трубы в области наружных стен с оконными проемами, где требуется поддержание наиболее высокой температуры, выполняющей роль "тепловой завесы". В центре помещения расстояние между трубами может доходить до 300 мм, поскольку эти участки наименее подвержены температурным влияниям извне.
Конечно, регулирование температуры нагреваемой поверхности пола за счет вариабельной укладки отопительных труб является самым простым и эффективным способом, но, кроме него, существует целый ряд других методов. Например, если в соответствии с требованиями проекта предусматривается использование системы подогрева пола с небольшой теплотехнической производительностью, целесообразно комбинировать ее с альтернативными системами обогрева. В этом случае приемлем вариант так называемого "дежурного" отопления. Он заключается в том, что во время пребывания людей в помещении одновременно работают обе отопительные системы - система нагреваемого пола с невысокой производительностью и "дежурное" отопления. После завершения рабочего дня "дежурная" система отключается, и в помещении при помощи нагрева пола поддерживается температура, достаточная для того, чтобы конструкции здания не слишком переохлаждались.
Другая методология регулирования температуры отапливаемой поверхности заключается в выборе подходящего для тех или иных конкретных требований материалов и конструкций для устройства пола. Каждый тип покрытия пола (керамическое покрытие, паркет, ПВХ, ковровое покрытие и т. д.) имеет свою теплопроводящую способность. В зависимости от этой характеристики решается, нужно ли устраивать теплоизоляционный слой, а если нужно - то какой толщины и из каких материалов.
Технология устройства подогрева пола
Система подогрева пола - cuprotherm может применяться как при новом строительстве, так и при реконструкции существующих зданий. В зависимости от того, используется ли эта система в жилой сфере, общественных зданиях или промышленных объектах, технология устройства подвергается незначительной корректировке, но основные ее этапы остаются неизменными. В состав системы подогрева пола входят следующие компоненты: теплоизоляционный слой, отопительные трубы из меди, влагозащитное покрытие и собственно конструкция пола.
Теплоизоляционный слой, состоящий из пенополистирольных плит специального формата, укладывается на бетонное основание пола. Затем в соответствии с выбранным "рисунком" на него укладываются обогревательные трубы cuprotherm. Роль влагозащитного покрытия выполняет полиэтиленовая пленка, которой укрываются трубы. Между трубами устанавливаются направляющие рейки, которые облегчают укладку основной конструкции покрытия пола. Если система cuprotherm в полу подвала или цокольного этажа, к ней предъявляются особые требования по теплоэффективности.
Чтобы нейтрализовать температурное влияние грунта, в конструкцию пола вводится дополнительный теплоизоляционный слой. За счет его использования толщина всей конструкции подогрева пола увеличивается до 100-130 мм.
Кроме того, в этом случае большое внимание уделяется выполнению участков конструкции, расположенных рядом с наружными стенами, дверными проемами, элементами других инженерно-технических систем. Для того, чтобы избежать теплопотерь от так называемых мостиков холода на перечисленных участках, рекомендуется устраивать там дополнительную локальную теплоизоляцию и располагать обогревательные трубы с небольшим интервалом.
Устройство подогрева полов в реконструируемых зданиях
Реконструкция исторических зданий и оснащение их новейшим инженерно-техническим оборудованием, обеспечивающим высокий уровень комфорта, в последние годы стали не столько модой, сколько необходимостью. Особенно это касается кварталов с большой плотностью застройки, представляющих определенную градостроительную и художественную ценность. Но при оборудовании зданий современной технической "начинкой" проектировщикам приходится сталкиваться со многими трудностями. Если говорить конкретно об устройстве обогреваемых полов в реконструируемых зданиях, то здесь основной проблемой является "дефицит пространства". Далеко не в каждом случае можно увеличить высоту пола на несколько десятков сантиметров: этому препятствуют и фиксированное расположение оконных и дверных проемов, и общая конструктивная схема здания, и многие другие факторы.
Специально для таких конструктивно-технических условий фирма "Wieland-Werke AG" разработала вариант системы cuprotherm с минимальной толщиной. Такая система состоит из специальных элементов покрытия высотой 50 мм, внутрь которого устанавливаются медные обогревательные трубы диаметром 10 мм. Несмотря на свою малую толщину, такая система отличается достаточно высокими теплозащитными и звукоизоляционными характеристиками, а ее теплотехническая производительность также вполне удовлетворяет требованиям, предъявляемым к температурному комфорту жилища.
Менее распространенным, но вполне приемлемым вариантом является устройство наливных полов со встроенной системой отопления. Такая технология также позволяет уменьшить толщину конструкции пола, и поэтому может использоваться при модернизации существующих зданий. Правда, ее целесообразно применять только в помещениях с большой площадью пола. В качестве материала заполнения используется плотная масса, состоящая из измельченного камня, песка и связующего. Обогревательные трубы укладываются на предварительно очищенную поверхность основания пола и закрепляются при помощи специальных элементов. Затем поверхность заполняется саморазравнивающей массой. Для предварительного застывания массы требуется только один час, но дальнейшие работы по устройству пола рекомендуется проводить не раньше, чем через день. Толщина наливного пола со встроенной системой отопления составляет всего 40 мм, но это не мешает ему прекрасно справляться с возложенной на него функцией. Температура отапливаемого пола, устроенного таким образом, тоже может регулироваться в зависимости от предъявляемых теплотехнических требований. После окончания срока эксплуатации отапливаемые наливные полы могут быть демонтированы, а материалы, входящие в их состав, - вторично использованы.
Конечно, отапливаемые полы всех перечисленных видов пока еще являются довольно дорогостоящими конструкциями, но их высокая энергоэффективность позволяет в дальнейшем компенсировать все затраты за счет рационального потребления тепла. Поэтому обогреваемые полы в недалеком будущем смогут составить серьезную конкуренцию традиционным системам отопления.
По материалам зарубежной печати подготовила Надежда МАКАРОВА
Строительство и недвижимость. Статья была опубликована в номере 32 за 1997 год в рубрике полы
