Как эффективно обогреть свое жилище в холодную пору20.08.2022 17:18

Чтобы оценить их в полной мере, потребуется немного теории. Дело в том, что при всём многообразии отопительных приборов есть два способа передачи тепла от них помещению: конвекция и лучистый перенос. Их комбинация в той или иной пропорции определяет суммарную теплоотдачу любого обогревателя.

Конвекция — перенос тепла воздушным потоком. В результате контакта с поверхностью обогревателя температура воздуха растёт, а его плотность снижается. Проще говоря, чем воздух теплее, тем он легче, поэтому тёплый поднимается вверх, к потолку, а холодный опускается вниз, к полу. Возле источника тепла, на месте поднимающегося вверх нагретого воздуха, образуется зона разрежения, в которую снизу «подсасывается» холодный. Таким образом, происходит постоянное перемешивание воздушных слоёв, что и обеспечивает прогрев помещения.

Лучистый перенос тепла — непосредственный нагрев стен, потолка и предметов в комнате инфракрасным излучением, которое испускает поверхность отопительного прибора.

Любая система отопления, каким бы ни было её устройство, отдаёт тепло двумя описанными способами. Разница заключается в соотношении долей конвекции и лучистого переноса, в эффективности передачи тепла и в уровне комфорта, который обеспечивает тот или иной способ обогрева.

В теории всё выглядит просто, но на практике организация отопления сопряжена с целым рядом проблем, которые проще всего рассмотреть на примере радиатора — наиболее распространённого отопительного прибора. Его главный недостаток заключается в том, что фактически радиатор представляет собой точечный источник тепла, то есть такой, размеры которого малы по сравнению с размерами помещения. Это значительно снижает эффективность обогрева.

Начнём с конвекции. В нашей теоретической модели тёплый воздух поднимается вверх, холодный опускается вниз, а происходит это за счёт действия естественного фактора — силы тяжести. Однако для обогрева помещения недостаточно обеспечить движение воздуха над радиатором и вокруг него: нужно «затянуть» в зону конвекции холодный воздух из самых дальних углов и обеспечить достаточную интенсивность циркуляции для нагрева всего объёма. Поэтому при небольшом размере мощность радиаторов достаточно высока, а температура пропускаемого через них теплоносителя нередко достигает 60–70 ºC. И всё равно комната никогда не прогревает равномерно.

С лучистым переносом аналогичная история: отопительный прибор малой мощности сможет нагреть стену рядом с собой, но не прогреет дальние. Они, в свою очередь, будут забирать тепло у воздуха, охлаждая его.

В итоге, какой бы ни была пропорция между двумя способами передачи тепла, точечный источник в любом случае будет иметь невысокую эффективность. Поэтому радиаторы всегда горячие, а радиаторные системы требуют высоких энергозатрат.

Другая проблема — серьёзный дискомфорт для обитателей дома. Помимо того, что помещение прогревается неравномерно, верхняя его половина всегда будет теплее нижней, тогда как с точки зрения физиологии человека всё должно быть наоборот. И даже если в комнате установилась комфортная температура воздуха, ощущение холодного пола заставляет дополнительно повышать её. Это ведёт не только к росту расходов на отопление, но и к общему ухудшению состояния здоровья: повышенная температура воздуха вызывает сонливость, может спровоцировать головные боли и даже обострение сердечно-сосудистых заболеваний.

Ещё одно неприятное последствие — снижение уровня относительной влажности воздуха. Чем выше температура, тем более сухим он становится, что также вызывает недомогание, мешает нормальной работе органов дыхания и на практике становится одной из главных причин повышения заболеваемости в самый холодный зимний период.

Тёплый пол — почти идеальное решение, снимающее сразу все перечисленные вопросы. Главное его отличие от точечных источников — равномерный прогрев одновременно всего объёма помещения. Основным способом передачи тепла в этом случае становится лучистый перенос: инфракрасное излучение испускает как сам подогретый пол, так и другие поверхности — стены, потолок, предметы мебели, которые его отражают. А поскольку источник тепла имеет одинаковую температуру по всей площади, то и помещение прогревается равномерно.

Что касается воздуха, то он нагревается от предметов, с которыми контактирует, то есть от всех поверхностей комнаты. Таким образом, нагрев воздушной массы происходит одновременно во всём её объёме: зоны конвекции больше не нужны.

Из-за значительного размера источника тепла, сопоставимого с размерами отапливаемого помещения, для эффективного обогрева требуется небольшая теплоотдача с единицы площади. Поэтому тёплый пол нет нужды сильно нагревать: обычно его температура всего на 5–10 ºC выше той, которую нужно поддерживать в помещении.

С точки зрения комфорта такое решение тоже идеально: нет проблемы холодного пола под ногами, воздух в помещении прогрет равномерно, а для создания оптимального микроклимата его нужно нагревать не так сильно, как в зданиях с радиаторным отоплением. Отсюда и повышение уровня относительной влажности до приемлемых значений. Наконец, отсутствие точечных отопительных приборов существенно увеличивает вариативность планировки помещений и снижает число источников пыли.

Из всех систем тёплого пола наиболее эффективны водяные. Они требуют минимальных энергозатрат и небольшой температуры теплоносителя — обычно в пределах 25–35 ºC. Благодаря этому для отопления можно использовать низкопотенциальные возобновляемые источники тепла, такие, как тепловые насосы.

Особую привлекательность системам напольного отопления дают различные интегрированные решения для автоматического контроля температуры и управления микроклиматом, например, Uponor Smatrix Pulse. Система строится на базе интеллектуальных контроллеров (до четырёх на объект), каждый из которых способен с помощью термостатов и исполнительных механизмов контролировать температурный режим в шести помещениях.

Вместо традиционного способа управления термостатами или через специальную  панель управления, теперь пользователь может использовать мобильное приложение с доступом из любой точки мира. Предусмотрена также возможность интеграции в систему «умного дома». Одно из ключевых технических преимуществ этой системы — встроенное решение для автобалансировки контуров тёплого пола, полностью исключающее погрешности и ошибки, практически неизбежные при ручной балансировке.

В отличие от электрических, системы с водяным обогревом не имеют ограничений по площади. Применение специальных труб (металлопластиковых или из сшитого полиэтилена) позволяет формировать непрерывные отопительные контуры для укладки прямо в стяжку, без риска повреждения в процессе эксплуатации.

Стоит также заметить, что сегодня водяной пол совсем не обязательно заливать цементом. Возможности его устройства существенно расширились благодаря появлению различных инновационных систем монтажа. Например, разработанная инженерами Uponor технология укладки с теплораспределительными пластинами позволяет делать тёплый пол даже с финишным покрытием паркет или ламинат. А система Uponor Klett с самоклеющийся трубой делает процесс монтажа быстрым и простым при любом варианте укладки петель. 

Оригинальное решение заключается в фиксации металлопластиковых или труб из сшитого полиэтилена к основанию с помощью «липучки». Сперва на черновой пол укладывают теплоизоляционные панели, со специальным «липким» покрытием. Затем трубу, обмотанную такой же «липучей» лентой, укладывают нужным образом, прижимая к теплоизоляции. Технология не требует использования какого-либо специального инструмента и позволяет при необходимости легко демонтировать трубы и даже переложить другим образом.

Тёплый пол — универсальное решение, которое подойдёт для любого помещения. Чем больше его площадь — тем ощутимее будет эффект, в том числе экономический. При этом особенности монтажа трубопроводов системы в большей степени зависят от устройства и материала основания и от требований по температуре помещения, нежели от его назначения. Тем не менее, имеет смысл рассмотреть отдельные, наиболее распространённые варианты применения и преимущества, которые они обеспечивают.

Как правило, площадь индивидуального дома существенно превосходит площадь городской квартиры или апартаментов. При этом стоимость отопления за пределами границ крупных мегаполисов куда выше, чем в их черте. Нередко она достигает десятков тысяч рублей в месяц. Неудивительно, что владельцы такой жилой недвижимости довольно часто выбирают тёплый пол как основную систему водяного отопления.

Кроме того, как уже отмечалось выше, тёплый пол позволяет использовать в качестве источника энергии воздушные и геотермальные тепловые насосы, которые приобретают в России всё большую популярность. Несмотря на относительно высокую стоимость, при условии использования тёплых полов они позволяют добиться настолько существенной экономии, что решение окупает себя довольно быстро.

Ещё одно преимущество заключается в том, что отказ от радиаторов позволяет спроектировать дом с помещениями практически любой конфигурации. Ведь какой бы ни была их форма, эффективный обогрев гарантирован в любой точке.

Этот вариант можно рассматривать как один из частных случаев загородного строительства. Отдельного внимания он заслуживает потому, что подобные помещения отличаются выраженным температурным градиентом — значительным перепадом температуры от пола к потолку. Пока человек сидит или лежит, он пребывает в зоне с примерно одинаковой температурой, но резко выпрямившись попадает головой в значительно более горячие слои воздуха. Это не просто вредно, но и опасно для здоровья.

Если же помещение нагревается тёплым полом, градиент практически отсутствует, а отрегулировать комфортную температуру становится куда проще. К тому же, снимается проблема холодного пола, неизбежная для традиционных бань с печью.

Проекты с напольным водяным обогревом в городских домах встречаются несколько реже, что обусловлено существующими нормативными ограничениями. Устроить водяной тёплый пол в квартире можно в том случае, если каждая квартира имеет отдельный тепловой ввод. В такой ситуации решение принципиально не отличается от загородного дома, с той разницей, что источником тепла служит не котловой контур, а система центрального отопления.

Иногда тёплый пол применяют в комбинации с радиаторным отоплением или в дополнение к нему, иногда — разные варианты для разных помещений. В квартирах с двойным светом или антресолями можно использовать тёплый пол на верхнем этаже, где при такой планировке радиаторы часто отсутствуют.

Помимо наиболее очевидного применения — для обогрева дорожек, душевых, раздевалок и пр. — во всех перечисленных случаях водяные тёплые полы могут использоваться как основной или дополнительный источник тепла для подогрева воды. Для этого их укладывают под дном бассейна. В отличие от кабельных систем, применение которых в подобных случаях ограничено, водяные не представляют никакой опасности. 

Затраты на такой обогрев будут ниже, чем с использованием традиционных решений. Но только в том случае, если был выполнен правильный расчёт и монтаж системы. Например, под теплонесущие контуры необходимо уложить эффективную теплоизоляцию, в противном случае они будут греть фундамент, а не бассейн. Также нужно правильно рассчитать толщину стяжки, чтобы она не поглощала слишком большое количество тепла.

Нередко подогрев пола требуется производственным и складским помещениям, где размещение радиаторов невозможно или опасно, да и просто бессмысленно в силу их неэффективности на больших площадях. Для этих случаев обычно используют специализированные низкотемпературные решения: система встраивается прямо в бетонные плиты полов, при этом опорой для труб может служить даже стандартная стальная арматура, которая служит каркасом для бетонного основания.

Помимо своей прямой функции, система обогрева позволяет улучшить условия труда в производственных помещениях, что положительно сказывается на производительности и повышает лояльность персонала.

В отличие от радиаторного отопления, тёплый пол будет достаточно сложно устроить в обжитом доме. Это потребует не только более значительных расходов, чем в момент строительства, но и нового проекта для всей системы отопления, возможно с заменой её ключевых компонентов. Поэтому для домовладельца самый оптимальный вариант — сделать всё сразу.

Однако сложно — не значит невозможно. Даже если дом изначально строился без тёплого пола, его устройство не является нерешаемой задачей, а расходы со временем окупятся за счёт экономии тепла.

Довольно критичной при перестройке и реконструкции может стать необходимость дополнительно поднять пол для укладки труб. Порой это довольно проблематично: не столько из-за потери в высоте помещений, сколько из-за необходимости выравнивания уровня полов по всему дому и увеличения дверных проёмов. Для квартир, включая новые, это тоже актуально, поскольку в них стандартная высота проёмов часто не позволяет поднять пол на значительную высоту.

В подобных случаях целесообразно использовать специально разработанные тонкие системы, например, Uponor Minitec. Её основой являются перфорированные пластиковые панели с клеевой подложкой, которые можно укладывать на бетон, дерево или керамическую плитку. Между выступами панелей фиксируют трубы, которые затем заливают выравнивающими заливными полами, равномерно распределяющейся по поверхности благодаря перфорации в пазах. Такое решение позволяет получить выравнивающий слоя толщиной всего около сантиметра.

Человек — существо теплокровное, а потому сохранение и удержание тепла — первоочередная задача любого жилища. Вопросы теплоизоляции — тема для отдельной статьи, но не менее важна надёжная система отопления. Сегодня мы познакомились с тёплым полом — наиболее эффективным вариантом обогрева больших площадей. И хотя сейчас зима на дворе не самая суровая, расслабляться не стоит: погода, как известно, капризна и изменчива, а значит никогда не будет лишним подумать о том, как создать в доме атмосферу тепла и уюта.