О теплых полах

Едва вернувшись домой с теплых Карибских островов, я спешу вам представить нового автора на нашем сайте! Надо вам сказать, что первая тема, с которой выступает новый автор, для нас неожиданно оказалась очень актуальной:) Так как вернулись мы домой в достаточно холодную квартиру! Дело в том, что после наводнения у нас до сих пор многие системы жизнеобеспечения домов и гаражей стоят еще временные, наружные, а постоянные все еще не установлены, потому как еще не изготовлены и не смонтированы, на них большая очередь из заказчиков, пострадавших от наводнения. А потому эти времянки не справляются с полноценным отоплением домов в начавшиеся в Калгари лютые морозы. И батареи у нас еле теплые. Строители конечно страшно извиняются за неудобства и рекомендуют пользоваться для более качественного обогрева каминами, что собственно мы сразу и сделали. Также и кафельные полы, которые всю жизнь у нас были теплые, и круглый год по ним мы ходим босиком, нынче просто ледяные.  Потому в общем тема теплых полов стала так актуальна:)

Строители божатся, что к новому году у нас будет полный кайф во всем, типа и лифт  один в нашем доме пустят, и отопление будет работать как положено, и в гараже вентиляшки и обогреватели будут работать в полную силу. А пока вот чуть ли не выживаем:) Хорошо у котов наших теплые шубки и они тут без нас перекантовались вроде нормально в прохладной квартире, а мы напялили на себя теплые вещи:)

Но вернемся к нашему автору, который как и многие другие наши авторы, вышел из числа наших верных и постоянных читателей. Многие из вас наверняка уже познакомились с ним на наших встречах Викитрэвелки, на которые он с семьей приходит практически всегда. Зовут нашего автора Сергей Братищенко, и это интересный и увлеченный человек, имеющий разносторонние интересы. Думаю у него найдется немало единомышленников и друзей, особенно после его второй статьи, которая, надеюсь, вскоре выйдет у нас на сайте. Итак, вот что Сергей говорит о себе сам.

Я родился в небольшом городке в Карелии, и этот край лесов, озер и скал навсегда остался в моем сердце. Затем я переехал в Ленинград, где окончил Электротехнический институт им. Ленина, или в просторечии ЛЭТИ. После окончания института я должен был бы работать где-нибудь на Светлане, потому что моя специальность – производство микроэлектронных компонентов. Но я выбрал несколько иной путь.

На пятом курсе можно было выбрать специализацию, и в дипломе у меня значится «Промышленная электроника». Именно ею я и занимался. А потом началась перестройка и кооперативы, и много чего еще. В те бурные годы я успел поработать разработчиком высоковольтных тиристорных выключателей, разработчиком и производителем импульсных блоков питания, продавцом, консультантом по компьютерам IBM PS/2 и консультантом-продавцом настольных издательских систем 3B2.

А потом получилось так, что мой приятель познакомил меня с интересным человеком, который пригласил меня в совершенно незнакомую мне область – кабельные системы обогрева, или по простому теплые полы. Тогда еще никто не знал что это такое, и каждый проданный кабель вызывал у нас чувство, близкое к эйфории. Это позже наша продукция перешла из разряда роскоши в предметы повседневного потребления 🙂

И снова крутой вираж с креном 45 градусов!  2010 году я переехал в Канаду, где продолжаю заниматься любимым делом. В  Канаде я уже практически четыре года, но никогда еше не выносил своих работ на суд читательской аудитории.  Вот я и решил, а вдруг мои знания и мой опыт тоже кому-то могут пригодиться? Так и родилась эта статья.

Это мой первый писательский опыт, поэтому не обращайте внимания на опечатки и другие казусы. Статья писалась на одном дыхании, потому что авантюризм, помноженный на эмоции в данном случае взяли верх над помутневшим от писательской славы рассудком 🙂 Искренне ваш, Сергей Братищенко, EHT designer.

Спасибо огромное за интересную статью Сергею. Прошу любить и жаловать нового автора! Далее рассказ Сергея.

Честно говоря, все это было давно, началось еще в конце прошлого века и казалось что уже навсегда осталось там, за океаном. Я думал что больше не столкнусь с этим вновь. И вдруг – на тебе, пожалуйста! Зашел в Home Depot, а там в уголке, рядом с керамической плиткой в пыли и паутине стоит стенд. Рекламирующий нагревательный кабель. Для теплых полов. Которые можно устроить у себя дома. Самому. DYI, как говорят местные умельцы.

Ну елы-палы, что тут началось… Воспоминания, эмоции, чуть ли не до слез! Потому что этим полам я отдал без малого 20 лет своей жизни. А когда переехал сюда – то понял, что тут их еще не изобрели. Канадцы живут рационально, и о таких пусятках как повышенный комфорт пока еще не задумываются. К примеру в Скандинавии, которую я так люблю (и почему я не там живу?) все это широко представлено уже без малого 40 лет. Эх, Скандинавия…А может бросить все и уехать туда к чертовой матери? Hetkinen herra, это будет уже совсем другой рассказ!

Поэтому давайте вернемся к нашей теме, к полам. Вот я и решил написать статью про это, ну про полы в смысле. Потому что эти половые вопросы мне приходилось затрагивать и решать практически каждый день. Расчеты, укладка, поиск неисправностей и еще много других, иногда весьма специфических случаев. Вот этими, можно сказать голыми руками. И подумалось мне, а почему бы не рассказать читателям про теплые полы подробно, но не скучными цифрами спецификаций и перечней материалов а так, чтобы даже детям было интересно! И увидел я, что это хорошо :).
Ну, дорогие читатели, какие будут мнения? Когда изобрели первые теплые полы? 20, 50, 100 или 2000 лет назад? Тааак, понятно. Ничего то вы не знаете. Первые упоминания о теплых полах ученые (не маркетологи) относят к временам 7000-летней давности. Ниже я постарался сделать краткий экскурс с историю и описать различные конструкции таких полов.

Ондол (Ondol). Это такая система в Корее, когда печь стояла на улице а система дымоходов проходила через пол и затем подсоединялась к дымовой трубе. Продукты сгорания топлива нагревали пол и таким образом корейцы прогревали помещения. Температура регулировалась просто- больше огня- больше тепла. Примерно 5000 лет назад до Рождества Христова. Всего лишь 1000 лет назад до РХ практически такая же система использовалась алеутами на Аляске.

Римские термы (Hipocaustum). Датировки восходят к 15 веку до рождества Христова, смотри работу Витрувия “De Architectura”, дающую детальное описание и принцип работы подобной системы напольного отопления. Система схожа с вышеописанным ондолом, разница лишь в том, что римляне продвинули это так далеко, как вам и не снилось. Система в сравнении с ондолом была гораздо более экономичной по расходу толива. На корабле императора Калигулы были устроены теплые полы именно такого типа.

Сам корабль был поднят со дна озера Неми, что в 30 км от Рима. Как теперь говорят, корабль был сделан с применением нанотехнологий того времени. И подогреваемые мозаичные полы были в их числе. К сожалению во время Второй Мировой войны музей вместе с кораблем сгорел во время бомбардировки. Отдельные его уцелевшие фрагменты хранились где-то в музее (название я запамятовал) в Германии. Но и он сгорел в конце прошлого века. Вот такая незавидная оказалась судьба у корабля.

Глория (Gloria). Почему победа – ниххххренашеньки не понял. Ну да ладно, оставим это на совести жителей Кастилии, которые придумали такую систему напольного отопления и дали ей это звучное имя во времена «мрачного средневековья». Система очень похожа на ондол и гипокост одновременно. Подобные системы можно найти также во многих польских замках и костелах.

Русские церкви. Глубокие подвалы под ними зачастую служили в качестве элемента напольной системы отопления. Вообще надо сказать, что наши предки были большие умницы. Попробуйте ка натопить высокое помещение, и вы поймете, что традиционные системы отопления не всегда способны это сделать просто в силу физических ограничений. О них, об ограничениях, чуть позже. О да, бояре! Сюда же как частный случай добавим русскую печь, которую часто использовали как место для сна.

Канг-бэд. (китайск. Pinuin, Manchu) Ну типа такая кровать, но не совсем. Это скажем так помост или платформа для ежедневной жизни, работы, отдыха и сна. Длина ее два и более метра. А уж возраст – примерно 7200 лет тому назад. Честно говоря я про такую штуку и сам узнал впервые.

Турецкие бани, или хамам. Подогреваемые сиденья в парилках, обогреваемые полы вокруг бассейнов являются неотъемлемым атрибутом подобных заведений.

В 16 веке во Франции использовались гидравлические системы подогрева грунта в теплицах. По трубам, проложенным в земле текла теплая вода. Кстати тема очень популярна в настоящее время. Грамотно устроенный подогрев грунта в теплицах позволяет получать по два-три урожая в год, увеличивает всхожесть семян и значительно повышает урожайность. Только не поднимайте температуру грунта выше 16 градусов, иначе вы рискуете перегреть корневую систему и лишиться вообще всего урожая!

17 век, Франция. Первые попытки применения систем парового отопления. Это начало промышенной революции, когда повсеместно в производство стали внедряться машины и человечество свернуло на ту скользкую дорожку, по которой оно продолжает идти 🙂

Ну, а дальше поперло. С развитием науки в 18 веке прошлого тысячелетия водяная система отопления с привычными нам радиаторами стала бурно развиваться и вытеснять печное отопление, теплотехника сформировалась как наука.

Конец 18 века, госпитали периода гражданской войны в Америке оборудуют системой напольного отопления типа ондол. Кстати в одном из современных госпиталей в Дании палата интенсивной реанимации ожогового центра оборудована не только теплыми полами, но и теплыми стенами. В случае необходимости это позволяет очень быстро поднять температуру в помещении до необходимой и поддерживать ее с заданной точностью сколь угодно долго.

1930 год. Первая водяная система напольного отопления. По медным прубам, проложенным в полу пропустили горячую воду и таким образом был дан старт новому типу систем напольного отопления, а именно водяным, или гидравлическим теплым полам. Примерно в это же время ведутся работы по синтезу полиэтилена, который впоследствии станет основным материалом для труб.

Послевоенные годы. Насколько мне известно, первые электрические системы напольного отопления упоминаются практически сразу после второй мировой войны. Проверить не могу, но датчане приписывают себе славу изобретателей. Хотя там же примерно в то же время отметились и норвеги.

1945 год. Пробуждение интереса к вопросам комфорта и всему, что с этим связано. Начало активных исследований в области комфорта в помещениях. Множество работ, посвященных температурному комфорту и его границам, теории воздухообмена и скорости перемещения воздушных масс в помещении, освещенности рабочего места, а также связи этих данных с проблемами здоровья. Бурное становление рынка HVAC.

Самый конец прошлого века. Бурное развитие гидравлических и электрических систем напольного отопления, переход от механических термостатов к электронным, а затем и программируемым. Появление новых материалов, активно использующихся в системах теплых полов. Поперечно сшитый полиэтилен, полипропилен, различные марки фторопластов и полиолефинов.

Широкое использование сначала микроконтроллеров, а затем автоматизированных систем контроля и управления климатом в помещении. Дистанционное управление микроклиматом в помещении через интернет. Появление понятия «умный дом» и превращение его в отдельный крупный сегмент международного рынка.

Ну, а дальше все это продолжает бурлить и пенитья как на дрожжах. Рынок до сих пор не насыщен и на нем идет жесткая борьба. Международные концерны и фирмочки, изобретатели и просто авантюристы, по моему все успели отметиться там.

Сейчас такие системы четко делятся на два класса: водяные и электрические. У каждой есть достоинства и недостатки, но это уже тема диссертации, а не статьи. Хочу отметить лишь то, что система напольного отопления – это не совсем традиционная система. Это радиантная, или излучательная система.

Низкотепературный источник тепла работает в очень длинноволновом (десятки микрометров) участке спектра ИнфраКрасного излучения. Просто каждый, кто хоть раз был в сауне помнит, как глубоко проникает тепло в его тело. Это именно тот самый случай длинноволнового ИК. Ничего, что я такими простыми словами?

Тогда начнем с самого начала, с теории. Кипятим чайник, завариваем чай, наливаем в кружку и аккуратно, не перемешивая, доливаем чуть молока. Не пьем. Садимся рядом и начинаем ждать. И спустя пару минут видим, как постепенно молоко начинает перемешиваться с чаем и содает на поверхности причудливые фигуры. Это результат работы конвекции. Один из трех механизмов переноса тепла.

Нагретые газ или жидкость обладают меньшей плотностью и как бы всплывают наверх. Поэтому летит воздушный шар, поэтому мы живем на Земле, ведь если бы не это, то дрова в костре не могли бы гореть, вообще бы ничего не горело. И даже если бы мы придумали как получить тепло без горения, сварить что-либо в кастрюле или просто вскипятить чайку было бы невозможно. Сами догадаетесть почему?

Следующий механизм – теплопердача. Тут третьего дня схватил сковородку без рукавички, потерял лицо джентльмена. Потому что джентльмен, наступив в темной комнате на кошку, называет ее кошкой… А произошло это со мной оттого, что сковородка была горячая и ее чугунная ручка тоже нагрелась именно за счет механизма теплопередачи.

Ну и наконец излучение. Это когда у камина или у костра сидишь, а морду печет совсем не по детски. А все оттого, что у этого механизма в формуле зависимость в четвертой степени. Это когда количество излученного тепла зависит от температуры аж как возведенное в четвертую степень! То-есть это очень эффективный механизм передачи тепла. Повышение температуры излучателя всего лишь вдвое приводит к увеличению потока тепла аж в 16 раз. Математика, тут не забалуешь!

Вообще-то в обычной жизни все три механизма всегда смешаны, и в чистом виде почти не существуют. И если вы вдруг решили, что вам нужны теплые полы – то прежде всего нужно понять, зачем они вам нужны. Для комфорта – это одно. Для отопления – совсем другое. Для понта – третье. Для стаивания снега (это еще одно направление обогрева) – четвертое. Для подогрева трубопроводов – пятое. Для защиты холодильных камер и искусственных катков от разрушения –шестое. А есть еще, седьмое, восьмое, девятое…

Есть вообще уникальные случаи, когда речь идет в прямом смысле слова о жизни и смерти… просто все эти такие разные случаи в России почему-то стали называть теплыми полами, хотя это соврешенно различные системы, как по принципу работы так и по требованиям, которые к ним предъявляются.

Теперь можно и о высоких потолках. Традиционные системы отопления, в том числе и в Канаде – это конвективные системы. А при конвекции теплый воздух поднимается вверх, и чем выше разница температур между слоями воздуха – тем интенсивнее конвекция. Из минусов – перенос пыли и болезнетворных бактерий и как следствие – тяжелая жизнь аллергиков и не только.

Зачем греть воздух где-то под потолком, когда по нему кроме мух никто не ходит? И почему дышать тяжело, щеки горят, а ногам все равно прохладно? Да потому что распределение температур в помещении далеко от идеала! Внизу, внизу должно быть теплее, чем наверху! И если мы посмотрим на картину распределения температур, то увидим, что низкотемпературная радиантная система дает как раз именно такую картину.

А когда ногам тепло, то температуру на термостате можно чуть понизить, потому что вам кажется, что вам и так очень хорошо. Исследователи назвали это состояние кажущимся уровнем комфорта. А раз мы уменьшили температуру, то это где-то 5-10 процентов экономии топлива, идущего на обогрев…. и денег соответственно!

А еще можно добавить, что если вы пользуетесь двухтарифным счетчиком, то в ночное время вы можете запасать тепло в теплоаккумуляторе, а днем он будет медленно отдавать запасенное тепло в помещение. Этим убивается сразу два зайца: снижаются расходы на отопление и выравниваются дневные и ночные нагрузки на электросеть.

Если вы надумаете сделать такие полы у себя дома – вам придется проштудировать кучу нормативов и стандартов, но результат будет этого стоить. Я вам как ихтиолог ихтиологу это говорю! Уровень комфорта, отсутствие сквозняков и переноса пыли, теплый пол в ванной, на который приятно ступать босыми ногами. Отсутствие плесени во влажных местах.

С животными будут пробемы, это да, это я проходил. Собаки мгновенно понимают что шерсть после прогулки сохнет на таком полу быстрее, а коты просто звереют и пытаются всеми когтями не уступить ни пяди теплого пола, когда их пытаешься оттуда согнать.

Кстати и обувь сохнет быстрее, даже кожаная. Причем сохраняется она лучше, потому что высыхает естественным путем.

Покрытие такого пола может быть практически любым. Чаще всего это плитка, дерево, ламинат, линолеум. С деревом осторожнее, тут очень много подводных камней, но при грамотном проектировании их все можно безболезненно обойти.

Ковровое покрытие обладает низким коэффициентом теплопроводности и не подходит для этой цели. Кабели тоже бывают разные: тонкие, которые используются в матах. Толстые, которые укладываются в слой бетона или стяжку. Саморегулирующиеся, которые используют тогда, когда превышение темпратуры катастрофически недопустимо. Кабели с минеральной изоляцией, когда температура должна быть на уровне нескольких сотен градусов. Короче дьявол кроется именно в мелочах.

Не подумайте, я не агитирую за теплые полы, нет. И корысти мне от этого никакой. Но иногда в самых обыденных вещах может скрываться тайна, которую я и хотел немного приоткрыть для вас. Если вы заинтересовались этой тематикой, если вы хотите сделать теплые полы у себя дома то просто можете задать мне любой вопрос по этой тематике прямо здесь, на этом сайте. Ну а я постараюсь подробно на него ответить или хотя бы подсказать путь решения вашей задачи.

Напоследок лишь одна маленькая ссылка, пройдя по которой вы можете найти много чего интересного для себя из истории систем отопления.

Сергей Братищенко, Цельсия и Фаренгейта адепт 🙂