Основы теплофизики «теплых полов»

В основе действия «теплых полов» заложено несколько физических и физиологических явлений. Во-первых, по закону Ньютона количество отданной теплоты с поверхности, перегретой на температуру D t по отношению к окружающему воздуху, равно:

Q = a x S x Dt

Для горизонтального пола коэффициент теплоотдачи составляет 11–13 Вт/кв.м °C, в то время как для потолка он равен 8–9, а для стен 10–11 Вт/кв.м °C. Кроме этого, площадь пола в помещении составляет от единиц до десятков квадратных метров, в то время как площадь теплоотдающей поверхности других отопительных приборов (радиаторов, конвекторов и т.д.) в лучшем случае составляет величину, близкую к квадратному метру. Благодаря этому «теплые полы» работают при весьма малом температурном перепаде Dt, составляющем от нескольких градусов в помещении с установившимся тепловым режимом до десяти–пятнадцати градусов в режиме форсированного нагрева. В качестве элемента конструкции нагревательного прибора под названием «теплый пол» используется часть конструкции пола, что весьма эффективно с точки зрения экономии материалов, а самое главное — места в интерьере. «Теплые полы» в этом смысле напоминают знаменитого Чеширского кота — его самого нет, есть только его улыбка.

Следующий физический принцип работы «теплых полов» заключается в том, что наиболее теплый воздух оказывается внизу, а наиболее холодный — вверху. Распределение температур воздуха по высоте, свойственное системам «теплый пол», показано на правом рисунке. Здесь вступает в действие физиология. Дело в том, что единственная часть тела, постоянно отдающая тепло путем теплопередачи — это поверхность ступней, поэтому касание ступнями нагретой до физиологически комфортной температуры 25–28°C (большие температуры нежелательны по целому ряду причин) сразу же вызывает физиологическое ощущение комфорта, а относительно прохладный воздух на уровне головы — ощущение свежести. Практически никакой из распространенных сегодня тепловых приборов не создает уровня комфорта, сравнимого с системами «теплых полов».

Выбором того или иного нагревательного кабеля можно достичь весьма высоких температур пола (до 40–50°C и даже 90–100°C), однако СНиП запрещает нагревать поверхность пола выше 26°C.

К одному из достоинств, тесно связанных с физическим устройством «теплых полов», является простота и дешевизна терморегулирования, или, проще говоря, поддержания одной и той же температуры в помещении. Гибкость регулирования позволяет легко приспособить режим работы «полов» к режиму жизни хозяев, а не наоборот. Достаточно сказать, что сегодня «полы» слушаются не только поворота ручки прибора, но и приказов, отданных по телефону и Интернету.