Текст книги "Материаловедение для дизайнеров интерьеров. Том 1"

Принцип работы электрических полов заключается в использовании электрического нагревательного кабеля или пленки, преобразующих электрическую энергию в тепловую. Любая система теплого пола включает в себя три основных элемента – нагревательный кабель, терморегулятор и термодатчик.

Преимущества электрических систем теплых полов:

– надежность,

– долговечность,

– высокий КПД,

– независимость от центральной системы отопления,

– экономичность в процессе эксплуатации,

– быстрота монтажа в случае саморегулирущего кабеля и нагревательных матов или пленочного пола (системы без стяжки),

– универсальность применения (пол, стены, потолок, подоконники и другие поверхности, в том числе крыши, ступени, парапеты и пр.),

– экологичность.

Недостатки электрических систем теплых полов:

– более высокая стоимость комплекта систем;

– длительные сроки монтажа в случае необходимости устройства бетонной стяжки;

– в случае неисправности необходимость вскрытия напольного покрытия;

– перегревание и выход из строя кабеля в случаях образования воздушных пузырей в стяжке, а также под мебелью, коврами, под покрытием пола с низкой теплопроводностью (дерево, пробка);

– генерирование электромагнитного поля, вредного для здоровья человека;

– защита от электромагнитных излучений повышает стоимость продукта;

– сомнительность гарантий электромагнитной защиты в условиях сегодняшнего коррумпированного «дикого» рынка.

В настоящее время на рынке существуют следующие виды электрических теплых полов:

– электрический кабельный теплый пол (кабель на катушке или в виде нагревательных секций – одножильный, двухжильный),

– электрический кабельный теплый пол в виде нагревательных матов (или тонкий нагревательный мат, или теплые полы под плитку, или сверхтонкие теплые полы) (одножильный, двухжильный),

– пленочный теплый пол (или термопленка).

В нагревательных секциях и нагревательных матах используется кабель двух типов: одножильный или двухжильный. При укладке одножильного кабеля необходимо оба его конца вернуть в одну точку, при укладке двужильного кабеля возвращать второй конец кабеля в исходную точку не требуется. Электрический теплый пол кабельный одножильный используется преимущественно для обогрева нежилых помещений, тогда как двужильный кабельный теплый пол электрический применим и для жилых и для нежилых помещений.

Важно заметить, что электрический теплый пол подходит для обогрева тротуара или ступеней, таким образом предотвращая намерзание льда и снега.

6.4.1. Электрический кабельный теплый пол

Различают по виду греющего кабеля:

– кабельный обогрев при помощи резистивного кабеля постоянной мощности, последнее обстоятельство является основным минусом таких систем;

– кабельный обогрев на основе так называемого саморегулирующегося нагревательного кабеля.

Самрег или «умный» кабель, как в среде профессионалов называют второй вид греющего кабеля, способен изменять мощность на локальных участках в зависимости от температуры. Греющий кабель построен на основе так называемой параллельной конструкции, где две параллельные жилы замыкаются благодаря цепям, выстраиваемым молекулами углерода. При этом при повышении температуры количество организованных цепочек молекул уменьшается, при падении температуры их становиться больше. Таким образом, этот вид греющего кабеля способен изменять свою мощность на отдельных участках.

Это свойство саморегулирующегося греющего кабеля позволяет экономить электроэнергию, при этом равномерно нагревая пол. Например, в ясный день лучи солнца падают на поверхность пола, локально нагревая его, в этом месте самрег уменьшит теплоотдачу, и, напротив, в зоне периодического открывания входной двери пол будет интенсивнее охлаждаться, самрег увеличит мощность отдаваемого тепла.

Благодаря этим свойствам возможно передвигать мебель. Греющий кабель просто снизит или уменьшит почти до нуля тепловую мощность, оказавшись под диваном, резистивный же кабель не допускает таких возможностей, грозя перегревом и выходом системы из строя. Саморегулирующийся кабель может быть отрезан в любую длину, концевую заделку легко будет выполнить на месте, при необходимости самрег легко наращивать.

Монтаж электрического кабельного теплого пола.

1. Укладка теплоизоляционного материала. Производится на бетонное основание пола.

2. Укладка монтажной ленты, к которой крепится кабель вплотную к основанию пола.

3. Укладка греющего кабеля посредством крепления на монтажную ленту.

4. Тестирование системы.

5. Заливка цементно-песчаной стяжки толщиной 3–5 см. Застывание и усадка происходит в течение 28 дней. Не допускается включение системы для ускорения высыхания стяжки.

6. Чистовое покрытие пола.

Однако греющий кабель вовсе не обязательно заливать в стяжку. Выпускаются специальные теплоизоляционные пластины, имеющие каналы, в которые укладывается саморегулирующийся кабель. Укладка ламината или керамической плитки может выполняться непосредственно на пластины, нагрев пола происходит в десятки раз быстрее, а ремонт теплого пола сильно упрощается по сравнению с ремонтом водяных теплых полов. Но пол лишается теплонакопительного слоя, каким является стяжка, поэтому остывает быстрее.

6.4.2. Электрический кабельный теплый пол в виде нагревательных матов

Другие названия: тонкий нагревательный мат, теплые полы под плитку, сверхтонкие теплые полы.

Если нет возможности увеличить толщину пола на 30–50 мм, применяются нагревательные маты, которые укладываются непосредственно под плитку в несколько утолщенный слой плиточного клея. Теплый пол представляет собой сетку из пластиковых нитей, в которую вплетен тонкий нагревательный кабель. Толщина сетки – 3–5 мм, толщина матов около 8 мм. Нагревающие маты поставляются в виде рулонов, готовых к употреблению. Они имеют клеевое покрытие и легко укладываются на любое напольное покрытие. Если конфигурация помещения сложная, тогда сетка разрезается ножницами и укладывается по необходимости, но заданный шаг укладки должен приблизительно сохраняться. Нагревательные маты несколько дороже кабельного теплого пола на катушке или в секциях. Сравнительная характеристика кабельного пола (секции, на катушке) и нагревательных матов приведена в таблице 2.

6.4.3. Пленочный теплый пол (сверхтонкий теплый пол)

См. также раздел «Подогреваемые поверхности».

Нагревающаяся пленка изготавливается по современным технологиям. Представляет собой резистивный элемент, уложенный между двух слоев лавсановой пленки. Данный материал имеет графитовое покрытие и работает по принципу сопротивления электродов, посредством чего излучается тепло. Электромагнитные излучения с длиной волны, меньшей чем 0,005 м, но большей, чем 770 нм, то есть лежащие между диапазоном радиоволн и диапазоном видимого света, называются инфракрасным излучением (ИК). Инфракрасное излучение испускают любые нагретые тела. Источниками инфракрасного излучения служат печи, батареи водяного отопления, электрические лампы накаливания, около 50 % излучения Солнца. Инфракрасное излучение также называют тепловым излучением, так как инфракрасное излучение от нагретых предметов воспринимается кожей человека как ощущение тепла. При этом длины волн, излучаемые телом, зависят от температуры нагревания: чем выше температура, тем короче длина волны и выше интенсивность излучения. На сегодняшний день негативное влияние инфракрасного излучения на человека не установлено.

За счет использования в греющем пленочном элементе материала с аморфной структурой (модифицированный графит), преобразование электричества в тепло происходит практически без потерь (КПД 98 %). Толщина пленки 0,3 мм. Графитовое (карбоновое) покрытие может быть нанесено сплошным или полосами.

Пленочный пол путем инфракрасного излучения нагревает все предметы в комнате, в том числе и тело человека. С этой точки зрения инфракрасный теплый пол это оптимальный вариант для загородного дома или дачи, которые отапливаются лишь периодически. Однако, для отопления всего дома или большой квартиры как единственный источник тепла эта система маломощна, тем более если морозы сильнее обычного. Кроме того, устилать весь пол – это дорого. Пленочный пол это скорее дополнительный обогрев с целью повысить комфорт пребывания в помещении. Пленочный пол не должен быть основным отоплением.

Поскольку нагреваются предметы, а не воздух, то влажность последнего не падает, что важно для здоровья. Такая отопительная система очень подходит для обогревания локальных зон (стена у спального места, пол под обеденным столом, пол у рабочей поверхности кухни, часть пола, где спит домашнее животное).

Греющая пленка теоретически может укладываться под любое покрытие (плитку, ковролин, ламинат, линолеум) и даже под натуральный деревянный паркет из подходящих пород дерева, хотя это сомнительно потому, что дерево плохо проводит тепло. В этом случае следует проконсультироваться со специалистом, который даст совет по наиболее эффективной и безопасной эксплуатации пола.

Греющая пленка благодаря простоте монтажа может использоваться для обогрева помещений всех типов в качестве основного или дополнительного отопления, а также для обогрева открытых площадок. С помощью обогревательной пленки можно утеплить не только полы, но и любые поверхности: стены, потолки, подоконники, крыши.

Однако пленочный пол недешев по сравнению с другими видами электрических теплых полов.

Монтаж пленочного теплого пола:

– раскладка подложки,

– укладка нагревательной пленки,

– изготовление электрических соединений,

– установка терморегулятора и датчика температуры,

– укладка декоративного покрытия.

В инфракрасных теплых полах заложен спектр излучения с длиной волны 5—20 мкм в этом же диапазоне находится естественное тепловое излучение человеческого тела. Инфракрасный обогрев аналогичного спектра используется в инфракрасных саунах и в инкубаторах для недоношенных детей, заменяющих тепло материнского тела. Поэтому применение пленочного теплого пола рекомендовано для квартир, коттеджей, особенно деревянных.

Как и все, пленочные полы имеют недостатки:

– относительно высокая цена монтажа;

– высокая цена инфракрасного пленочного подогревателя со сплошным карбоновым покрытием;

– подключение контактов непростое, контактов много, желателен специалист;

– меньшая надежность в сравнении с обычными кабельными системами, собранными на заводе;

– основание должно быть ровным, неровности пола могут привести к повреждениям пленки и контактов;

– надежность во многом зависит от безупречности монтажа;

– зона над пленочным полом должна быть свободна от мебели, иначе будет греться предмет, как и положено, то есть мебель, что приводит к ее короблению;

– наличие большого количества контактов, поэтому перед финишным покрытием пола необходимо проверить работу системы;

– малая эффективность, если покрытие над пленкой плохо проводит тепло, например, дерево;

– необходимость прокладывать дополнительный слой теплоотражающего материала между пленкой и внешними слоями, чтобы часть тепла не расходовалась на нагрев внешних слоев;

– необходимость монтажа полиэтиленовой пленки поверх греющей пленки для защиты последней от влаги, по этой причине нельзя укладывать греющую пленку в стяжку или плиточный клей;

– при размещении греющей пленки в потолке будут нагреваться все предметы, в том числе мебель, техника и т. д., что для некоторых из них нежелательно.

Важно понимать, что инфракрасный излучатель нагревает в первую очередь предметы (в том числе и тело человека). Воздух нагревается уже от предметов.

Исходя из вышеизложенного, во многих случаях пленочный подогрев надежнее и эффективнее всего делать в стенах и в потолке. В последнем случае инфракрасные лучи будут нагревать сверху предметы (в том числе и мебели), а уже предметы будут отдавать тепло воздуху. Инфракрасное излучение будет сверху греть и открытые участки тела человека подобно солнечным лучам.

Глава 7. Современные системы вентиляции

Задачи систем вентиляции – это обеспечение воздухообмена и поддержания качества воздуха в помещении. Происходит замена воздуха в помещении на свежий. В этом основное отличие систем вентиляции от систем кондиционирования.

Различают приточные, вытяжные и приточно-вытяжные системы вентиляции.

Приточно-вытяжные системы – наиболее эффективный вариант устройства вентиляционной системы, при которой воздух в помещение подается приточной вентиляционной системой, а удаляется вытяжной системой вентиляции (вытяжкой). Обе системы работают одновременно. При этом производительность обеих систем вентиляции должна быть одинаковой, чтобы исключить разницу воздушного давления внутри и снаружи помещения, приводящую к эффекту «хлопающих дверей». Ниже следует отдельное описание приточной и вытяжной систем.

Приточные системы вентиляции предназначены для подачи воздуха в помещение после предварительной подготовки (очистки, подогрева, охлаждения или увлажнения). Приточная система вентиляции может размещаться в одном корпусе или собираться из отдельных элементов: вентиляторов, фильтров, калориферов, охладителей, клапанов, воздуховодов и распределителей воздуха (решеток, диффузоров и др.).

Схема устройства приточной системы вентиляции:

1. Воздухозаборная решетка. Через нее наружный воздух поступает в систему приточной вентиляции. Одновременно она не позволяет попадать внутрь каплям дождя и снега, а также посторонним предметам.

2. Воздушный клапан. Служит для предотвращения попадания в помещение наружного воздуха при выключенной системе вентиляции. Зимой без воздушного клапана в помещение будут бесконтрольно проникать холодный воздух и снег. Как правило, в приточных системах вентиляции устанавливают воздушные клапаны с электроприводом, что позволяет полностью автоматизировать управление системой: при включении вентилятора клапан открывается, при выключении – закрывается.

3. Фильтр. Необходим для защиты как самой приточной системы вентиляции, так и вентилируемых помещений от пыли, пуха, насекомых. Обычно в системе вентиляции устанавливается один фильтр грубой очистки (задерживает частицы размером более 10 мкм), дополнительно могут быть установлены фильтры тонкой очистки (для частиц до 1 мкм) и особо тонкой очистки (задерживают частицы до 0,1 мкм). Фильтры системы вентиляции необходимо очищать от грязи и пыли не реже 1 раза в месяц.

4. Калорифер (воздухонагреватель). Подогревает воздух, который подается с улицы в систему вентиляции в зимнее время, может быть водяным (температура воды должна быть не менее +70°С) или электрическим. Для небольших помещений выгоднее использовать электрические калориферы, а для больших квартир и офисов (площадью более 100 м) лучше использовать водяные нагреватели. Для снижения затрат на подогрев холодного воздуха в системе вентиляции используется рекуператор – устройство, в котором холодный приточный воздух нагревается за счет теплообмена с удаляемым теплым воздухом. Воздушные потоки при этом не смешиваются.

5. Шумоглушитель. Предотвращает распространение шума по воздуховодам системы приточной вентиляции. Основной источник шума при работе вентилятора – турбулентные завихрения воздуха на его лопастях (аэродинамические шумы).

6. Вентилятор. Служит для подачи свежего воздуха в помещение и создания необходимого давления воздушного потока в приточной вентиляционной системе.

7. Воздуховоды. Распределяют воздушный поток по помещениям. Для этого используется целая воздухопроводная сеть, состоящая из воздуховодов и фасонных изделий (тройников, поворотов, переходников). Основными характеристиками воздуховодов являются: площадь сечения, форма (круглая или прямоугольная) и жесткость (бывают жесткие, полугибкие и гибкие воздуховоды). Скорость потока в воздуховоде не должна превышать определенного значения, иначе будут возникать шумы. Поэтому размер воздуховодов подбирают, исходя из расчетного значения воздухообмена в системе вентиляции и максимально допустимой скорости воздуха. Сеть воздуховодов может быть весьма разветвленная – канальная сеть. Жесткие воздуховоды изготавливаются из оцинкованной жести и имеют круглую или прямоугольную форму. Полугибкие и гибкие воздуховоды используют только на участках вентиляционной системы небольшой протяженности. Они изготавливаются из многослойной алюминиевой фольги с каркасом из свитой в спираль стальной проволоки и имеют круглую форму.

8. Распределители воздуха. Через них воздух из системы вентиляции попадает в помещение. В этом качестве используют решетки (круглые или прямоугольные, настенные или потолочные) или диффузоры (плафоны). Воздухораспределители служат для равномерного рассеивания воздушного потока по помещению, а также для регулировки воздушного потока, направляемого в каждое помещение.

9. Система управления вентиляцией. В простейшем случае состоит только из выключателя, позволяющего включать и выключать вентилятор. Чаще всего в системе вентиляции используют систему управления с элементами автоматики, которая включает калорифер при понижении температуры приточного воздуха, следит за чистотой фильтра, управляет воздушным клапаном и т. д. В качестве элементов системы управления системой вентиляции используют термостаты, гигростаты, манометры и другие приборы.

Вытяжная система вентиляции (вытяжка) предназначается для удаления загрязненного воздуха. Устройство вытяжки может состоять из одного вытяжного вентилятора или даже из естественной вытяжки, если объем помещения невелик. При одновременной работе на несколько помещений или на помещение сложной планировки необходима заборная сеть воздуховодов, по которым воздух будет удаляться наружу с помощью вентилятора.

Глава 8
Современные системы кондиционирования

Система кондиционирования предназначена для автоматического поддержания в помещениях в течение всего года заданных параметров воздуха независимо от параметров наружного воздуха.

Кондиционер – это прибор, который создает и автоматически поддерживает заданную температуру, влажность, чистоту и другие параметры воздуха в закрытых помещениях.

Кондиционеры бывают:

– сплит-системы: настенные (самые популярные), кассетные, канальные, подпотолочные, напольно-потолочные, колонные;

– оконные кондиционеры;

– мобильные кондиционеры;

– потолочные кондиционеры;

– мультизональные кондиционеры;

– прецизионные кондиционеры;

– чиллеры;

– фанкойлы.

Сплит-система – это кондиционер, который состоит из двух блоков: внешнего (компрессорно-конденсаторного) и внутреннего (испарительного) блоков. Название сплит от английского слова split – расщеплять, т. к. система состоит из двух блоков. Сплит-системы самой простой комплектации просто охлаждают воздух. Хладагент – газ фреон. Модели посложнее регулируют влажность, нагревают помещение. Чем совершеннее сплит-система, тем лучше микроклимат в помещении, где она установлена, но тем сложнее ее монтаж.

Следует заметить, что сплит-системы не осуществляют забор внешнего воздуха. Другими словами, «гоняют» и перерабатывают все время один и тот же воздух в помещении!

Не следует ставить знак равенства между терминами «сплит-система» и «настенный кондиционер». Существуют еще напольные, подпотолочные, напольно-полоточные, кассетные, колонные сплит-системы.

Наружный блок монтируется снаружи на стене здания, на крыше, балконе, чердаке, в подсобном или в техническом помещении, внутренний устанавливают в кондиционируемом помещении. Блоки соединены между собой двумя тонкими медными трубками с фреоном в теплоизоляции, которые прокладывают за подвесными потолками, в штробах стен или закрывают декоративными пластиковыми коробами.

Во внешнем блоке сплит-системы находятся компрессор, конденсатор и вентилятор. Внутренний блок предназначен для охлаждения или нагревания воздуха и его фильтрации. Если помещение требуется охладить, то из теплообменника внешнего блока по одной медной трубке газ фреон поступает в теплообменник внутреннего блока, а там обдувается вентилятором, в результате чего из внутреннего блока выходит холодный воздух. Если воздух в помещении надо нагреть, то при помощи теплового насоса внешний конденсатор превращается в испаритель, а испаритель становится конденсатором. Основная функция компрессора, который устанавливается во внешнем блоке – сжимать фреон для придания этому газу свойств, которые значительно повышают КПД кондиционера.

Инверторные сплит-системы автоматически регулируют мощность охлаждения в помещении, изменяя частоту вращения компрессора (обычные сплит-системы работают лишь на включение-выключение). В отличие от обычного кондиционера, который постоянно отключается при достижении заданной температуры и включается при повышении температуры выше заданной, инверторный кондиционер работает не отключаясь, снижая мощность, плавно, на низких оборотах. При этом точнее поддерживается заданная температура, наводится меньший уровень шума, экономится до 30 % электроэнергии, обеспечивается большая охлаждающая способность и больший срок службы.