Панель для тёплого пола

Полезная модель относится к области строительства, а именно к строительству энергоэффективных сооружений, и может быть использована для обеспечения высоких теплотехнических качеств отопления помещений и создания микроклимата в жилых, производственных и складских помещениях, в животноводческих фермах, в теплицах для подогрева грунта.
Известен электрообогреваемый пол по патенту Российской Федерации №2124612, кл. E04F 15/18, 1999 г., содержащий основание, теплоизоляционный, подстилающий, теплоаккумулирующий слои, покрытие и соединенные параллельно нагревательные элементы в виде углеродных лент, расположенные между подстилающими слоями. Углеродные ленты имеют ширину 15-100 мм и линейное электрическое сопротивление 2-20 Ом/м, при этом отношение ширины ленты к длине составляет 1:10-1:125, а отношение суммарной площади лент к площади пола составляет 0,2-0,9.
Электрообогреваемый пол данной конструкции, обеспечивающий комфортный тепловой режим на поверхности пола, безопасен за счет применения сверхнизкого напряжения 12 или 24 В, экологически чист, долговечен и надежен в эксплуатации, так как углеродные ленты в качестве нагревательных элементов при температуре 50-70°С на поверхности ленты беспрерывно могут работать более 40 лет, позволяет экономить электроэнергию за счет оптимального выбора геометрических соотношений углеродных лент.
Однако известный электрообогреваемый пол выполнен монолитным на едином основании, конструктивное решение которого значительно далеко от заявляемой панели.
Известна нагреваемая панель для пола по патенту Российской Федерации №2313645, кл. E04F 15/04, 2006 г., принятая заявителем за прототип. Она изготовлена, в частности, из слоистого материала, имеет боковые кромки, на которых выполнены элементы соединительного устройства панелей для соединения со смежными панелями. Для установки и использования такой панели в системе подогрева пола предложено закрепить на ее нижней поверхности нагревательное средство и выполнить соединительный элемент для нагревателя по меньшей мере на одной из указанных боковых кромок.
Данное решение относится к панели для пола, представленной на рынке в больших количествах и предназначенной для изготовления покрытий пола.
Такие панели для пола особенно удобны для укладки поверх нагревателя пола. Прежде нагреватели пола и покрытия пола могли укладываться только профессиональными работниками.
Однако данная нагреваемая панель представляет собой несколько устаревшую конструкцию, а соединительные элементы панели и штепсельные элементы соединительного элемента нагревателя выглядят малонадежными. У данного решения низок КПД по теплопередаче, поскольку нагреваемая панель выполнена из разнородных материалов, а между слоями из разных материалов всегда присутствуют теплопотери.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является создание надежной, безопасной и универсальной панели для теплого пола, обладающей высокой экологической чистотой и КПД.
Поставленная задача решается тем, что в предлагаемом решении панель выполнена многослойной с теплоизоляционным и теплоаккумулирующим слоями из однородного материала, а тепловой элемент выполнен в виде гофрированной тонкостенной трубки и размещен в теплоаккумулирующем слое, внутри теплового элемента размещен нагревательный элемент в виде проволоки или спирали, причем тепловой элемент размещен в панели в виде параллельных рядов с шагом 250-350 мм и ориентирован или вдоль, или поперек панели.
Кроме того, тепловой элемент размещен в теплоаккумулирующем слое между двумя арматурными сетками, которые установлены на дистанцерах, а нагревательный элемент выполнен из жаропрочного и химически стойкого легированного редкоземельными металлами сплава, а свободное внутреннее пространство теплового элемента заполнено тонкоизмельченной смесью из непроводящих электричество тугоплавких, огнеупорных материалов.
Кроме того, теплоизоляционный слой и теплоаккумулирующий слой нагревательного мата выполнены из капсулированного пористого заполнителя, по крайней мере керамзита, причем теплоизоляционный слой выполнен из заполнителя фракций 5-16 мм и толщиной не менее 20 мм, теплоаккумулирующий слой выполнен из заполнителя фракций 3-10 мм и толщиной не менее 30 мм, и не менее 3,5 диаметров теплового элемента.
Кроме того, гофрированная тонкостенная трубка теплового элемента выполнена, преимущественно, из нержавеющей стали, нагревательный элемент выполнен, преимущественно, из нихрома, а внутреннее пространство теплового элемента заполнено керамической смесью, преимущественно, оксидом магния MgO.
Технический результат от использования предлагаемого технического решения заключается в том, что благодаря предложенной конструкции панели для изготовления теплого обогреваемого пола, температура его нагрева равномерно распределяется по всей площади смонтированного пола, тем самым повышается КПД и теплотехническая эффективность пола и уменьшаются затраты на изготовление и монтаж пола.
На фиг. 1 изображены наборные модульные панели для теплого пола с вариантами размещения в них тепловых элементов или вдоль, или поперек панели;
на фиг. 2 - сечение А-А наборной модульной панели теплого пола на фиг. 1;
на фиг. 3 - фрагмент сечения здания с теплым полом в разрезе.
Создание комфортного здания начинают с разработки проекта, в котором закладывают параметры всех элементов здания, условия микроклимата, в том числе вентиляцию и отопление. Большое внимание уделяют поддержанию заданной температуры в помещениях здания и сооружения.
Панель для теплого пола выполнена многослойной с теплоизоляционным слоем 1 и теплоаккумулирующим слоем 2, а тепловой элемент 3 выполнен в виде гофрированной тонкостенной трубки, преимущественно, из нержавеющей стали и размещен в теплоаккумулирующем слое 2 между двумя арматурными сетками 4 и 5, которые установлены на дистанцерах 6. Внутри теплового элемента 3 размещен нагревательный элемент 7 в виде проволоки или спирали, который выполнен из жаропрочного и химически стойкого легированного редкоземельными металлами сплава, преимущественно, из нихрома Х20Н80, а свободное внутреннее пространство теплового элемента заполнено тонкоизмельченной смесью из непроводящих электричество тугоплавких, огнеупорных материалов, преимущественно, оксидом магния MgO.
Оксид магния служит проводником тепла от нагревательной проволоки или спирали к стенкам теплового элемента 3. В таком собранном состоянии тепловой элемент 3 проходит радиальную прокатку, в результате чего диаметр его уменьшается, а наполнитель в тепловом элементе 3 уплотняется. Такая технологическая операция позволяет при подаче напряжения на тепловой элемент 3 моментально ему разогреться и долго остывать при отключении электропитания.
Панель для теплого пола выполнена модульной многослойной, нижний слой которой представляет теплоизоляционный слой 1, а верхний слой - теплоаккумулирующий слой 2. Панель предназначена для покрытия подготовленного пола 8 помещения, передачи тепла и дальнейшего его нагрева. Тепловые элементы 3 уложенных модульных панелей могут быть подсоединены к кабелю силовой сети параллельно или последовательно, а уложенные модульные панели образуют обогреваемый пол. Но параллельное подсоединение тепловых элементов 3 к кабелю силовой сети наиболее предпочтительно.
Теплоизоляционный слой 1 и теплоаккумулирующий слой 2 выполнены из однородного материала, а именно из капсулированного пористого заполнителя, преимущественно, керамзита, причем теплоизоляционный слой 1 выполнен из заполнителя фракций 5-16 мм и толщиной не менее 20 мм, а теплоаккумулирующий слой 2 выполнен из заполнителя фракций 3-10 мм и толщиной не менее 3,5 диаметров теплового элемента 3.
Тепловой элемент 3, уложенный параллельными рядами с шагом 250-350 мм, размещен в панели и ориентирован или вдоль, или поперек панели.
Дистанцеры 6 установлены на уже подготовленный теплоизоляционный слой 1, а тепловые элементы 3 с арматурными сетками 4 и 5, установленными на дистанцерах 6, размещены внутри теплоаккумулирующего слоя 2.
Готовый тепловой элемент 3 не боится влаги, механических повреждений и абсолютно безопасен в эксплуатации.
Обогреваемый пол, собранный из панелей с используемыми тепловыми элементами 3, имеет следующие преимущества:
- он обладает надежностью, потому что нагревательные тепловые элементы 3 выдерживают сверхвысокие механические нагрузки, имеет высокую теплоотдачу при невысоком энергопотреблении, надежен, благодаря параллельному подсоединению тепловых элементов 3 к силовой сети, а именно при отказе одного остальные продолжают работать;
- безопасен, потому что соединение тепловых элементов 3 оснащено герметичными водонепроницаемыми муфтами и имеет двойную изоляцию силового кабеля, что увеличивает механическую защиту и обеспечивает дополнительную электробезопасность;
- универсален, так как панель применима как для обогрева, и охлаждения помещений, подъездов, грунта, так и для всех видов уличных площадей и эффективен во всех климатических зонах, поскольку в нем используются незамерзающий теплоноситель, хладагент или электричество, его можно монтировать под любое дорожное покрытие: стяжку, бетон, тротуарную плитку, камень, асфальт, грунт и т.д., и предложенная конструкция дает возможность изготовить и использовать панель любого размера.
После монтажа стен, перекрытий, элементов крыши и кровли здания, приступают к внутренней отделке, монтируя в том числе систему вентиляции и отопления, посредством чего нагревают полы и стены помещения и поддерживают заданную температуру в помещениях сооружения.
В систему отопления сооружения входит устройство для отопления, которое поддерживает заданную температуру в сооружении. Для нагрева пола и передачи ему тепла используют панели, которые выполняют многослойными и модульными и укладывают на подготовленное основание 9 с гидроизоляционным теплоотражающим слоем 10 и подключают их к системе энергообеспечения сооружения.
Использование при укладке слоев панели отсева керамзита с небольшим разбросом размера гранул позволяет получить наиболее равномерные заданные теплофизические и конструктивные свойства изделия. Склеивание гранул капсулированного керамзита между собой в монолитный состав происходит за счет активной гидратации цементного клея и обеспечения тепловой защиты уложенного массива смеси. Набор прочности уложенного массива не требует вибрирования, прессования и дополнительной термообработки и происходит при положительных температурах в интервале 15-25 градусов. Для сохранения тепла, выделяемого при гидратации цементно-клеевого состава, свежеуложенный легкий бетон накрывают известными теплоизоляционными материалами.
3
Высокая экологическая чистота таких панелей достигается за счет использования экологически чистого природного сырья и малого расхода цементной составляющей, что обуславливает его высокие теплофизические, конструктивные и эксплуатационные свойства, такие как: небольшая объемная масса 450-700 кг/м, хорошая звукоизоляция, хорошие теплофизические свойства, воздухо- и паропроницаемость, равномерные конструктивные свойства, высокая экологическая чистота, высокая огнестойкость и долговечность.
Использование предлагаемого технического решения позволило разработать многослойную модульную панель для изготовления теплого обогреваемого пола, которая обладает надежностью в работе за счет того, что нагревательные тепловые элементы выдерживают сверхвысокие механические нагрузки и благодаря параллельному подсоединению тепловых элементов к силовой сети; безопасна за счет надежной изоляции соединения тепловых элементов и двойной изоляции силового кабеля; и универсальна в применении как для обогрева, так и для охлаждения помещений, подъездов, грунта и всех видов уличных площадей, поскольку в ней используются незамерзающий теплоноситель, хладагент или электричество. В итоге использование предлагаемой панели позволило создать энергосберегающий, полезный для человека, комфортный, жилой дом.