Как уменьшить мощность потребления электрического теплого пола и от чего зависит мощность потребления?

Технология вычислений

Сразу же следует отметить, что на сегодняшний день существуют сервисы, вроде онлайн-калькуляторов и программ по расчету теплого пола для индивидуальных условий. Такие программы действительно очень удобные и позволяют сразу же определить точную мощность пленочного покрытия либо греющего кабеля. Если же Вы по каким-либо причинам не доверяете компьютерным вычислением, рекомендуем сделать все по старинке – с помощью простых формул.

Итак, формула расчета электрического теплого пола выглядит следующим образом:

P=Pм*Sкомн,

где:

• Pм – мощность нагревательного материала, которую Вы сами должны выбрать (об этом ниже), м2;
• Sкомн. – полезная площадь комнаты.

Как Вы видите, формула для расчета далеко не сложная, однако в ней есть две неизвестных, которые Вы сами должны определить. Что касается полезной площади комнаты, тут все просто. Нагревательный мат, кабель либо пленку нужно укладывать только в тех местах, где не будет стоять бытовая техника и мебель. Во-первых, это и так запрещается производителями, т.к. посторонние объекты на полу будут препятствовать теплообмену, в результате чего материал будет перегреваться. Во-вторых, какой смысл подогревать поверхность там, где никто не будет ходить? Это лишняя трата электроэнергии. На схеме Вы можете увидеть, как выглядит полезная площадь комнаты для расчета теплого пола электрического:

Полезная площадь обогрева

Расчет полезной площади под укладку электрического теплого пола производится следующим образом: ширину поверхности необходимо умножить на длину.

Что касается мощности нагревательного материала, ее Вы должны выбрать самостоятельно, в зависимости от типа помещения. Для каждой комнаты мощность инфракрасной пленки либо мата будет своя, что очевидно – балкон и коридор больше нуждаются в отоплении, чем спальня и детская, которые дополнительно отапливаются водяными радиаторами.

Предоставляем к Вашему вниманию наиболее оптимальные значения для расчета мощности электрического теплого пола:

• кухня: 110-130 Вт/м2;
• ванная комната (санузел): 120-150 Вт/м2;
• балкон: 180 Вт/м2;
• прихожая: 110-120 Вт/м2;
• коридор: 110-120 Вт/м2;
• гостиная 110-130 Вт/м2;
• спальня 110-130 Вт/м2.

Обращаем Ваше внимание на то, что вышеуказанные значения подходят в том случае, если электрический теплый пол будет использоваться как дополнительная система подогрева. Если же Вы решили использовать такой вариант в качестве основной системы отопления, для каждой комнаты необходимо выбирать нагревательный материал мощностью 140-180 Вт/м2

Полезная площадь Вам известна, мощностные параметры также выбраны. Остается только подставить значения, в формулу и произвести общий расчет теплого пола электрического по мощности. Чтобы Вы поняли, как нужно рассчитывать данный параметр, далее мы предоставим пример для одной из комнат.

Что такое водяной теплый пол?

   Теплый водяной пол – это система труб, спрятанных под стяжкой, по которым циркулирует вода определенной температуры около +45°С. На сегодняшний день, это самая востребованная технология для отопления частных домов. Благодаря циркулированию воды внутри системы, обогрев получается равномерным и комфортным, в отличии от радиаторных распределителей тепла. Простота конструкции, независимость от сезонного отопления, скачки температуры и давления являются еще одним большим плюсом данной технологии. Отапливается такая система в основном с помощью газового котла. Но без проблем взаимодействует и с другими видами котлов.

Теплые полы монтируются из полиэтиленовых или металлопластиковых труб. Эти материалы достаточно гибкие и хорошо проводят тепло. За регулирование температуры в такой системе отвечают насос, коллектор и смеситель термостатического вида.

Преимущества водяного теплого пола:

• совместимость со многими видами напольного покрытия – вы можете выбрать любое нужное вам покрытие, не беспокоясь о том, что система отопления повредит его;
• экономия тепла – система производит обогрев снизу, благодаря этому весь холодный воздух поднимается вверх, что позволяет обогревать помещение без использования прочих источников тепла;
• сезонные опции – в холодное время года, система выступает в роли отопительной конструкции, а в летнее время способна охлаждать помещение.

• Дороже радиаторной системы. При устройстве дома теплым полом готовьтесь к повышенным тратам, которые не особо себя окупят, но при этом принесут много приятного в плане отопления.
• Не везде справляется с прогревом. В большинстве случаев теплый пол проходит в качестве основного отопления, но есть помещения, где требуется дополнительный прибор отопления. Для выяснения этого факта и нужно делать расчет теплого пола.
• Запрет на использование в многоквартирных домах. Но касается он в основном России. В других странах ограничений нет.

Данная технология более уместна на территории частного дома, нежели квартиры. Монтаж системы желательно доверить мастерам, так как есть вероятность образования протечек, которые проявляются не сразу. Некачественная сборка может доставить массу хлопот и нанести серьезный урон имуществу.

Конструкция системы теплого водяного пола

Полы водяного типа имеют достаточно простую конструкцию. Говоря простым языком, они представляют собой бетонные плиты, с нагревательным элементом внутри, функцию которого выполняют трубы, наполненные горячей водой. Теплоноситель поступает в трубопровод из разводки основной отопительной системы и, после прохождения полного цикла, возвращается обратно. То есть, условно можно сказать, что теплый пол – это тот же отопительный радиатор, только горизонтального типа, смонтированный на основании помещения и защищенный от нагрузок и повреждений при эксплуатации бетонной стяжкой.

Такая система состоит из нескольких слоев, следующих друг за другом. Это:

1. Основание, предварительно выровненное и подготовленное соответствующим образом.
2. Гидроизоляция оклеечного или обмазочного типа. В первом случае ее функцию выполняют материалы на битумной основе с полимерными добавками, армированные стеклохолстом или полиэстером. Вторая группа представлена мастиками битумно-резинового, битумно-полимерного или цементно-полимерного типа.
3. Теплоизоляционный слой. Для его создания используется пенопласт или ЭППС (экструдированный пенополистирол). Толщина этой «прослойки» определяется расчетным методом.
4. Рулонная изоляция с отражающей поверхностью (экранирующая подложка).
5. Трубы, входящие в комплект системы теплого пола.
6. Бетонная стяжка, изготовленная с добавлением пластифицирующего состава и дополнительно укрепленная при помощи армированной сетки с ячейками 100 х 100 мм, из проволоки с сечением 3-4 мм.
7. Финишное напольное покрытие.

Действует она следующим образом:

• По напорной трубе теплоноситель (вода), нагретый до оптимальной температуры, поступает в контур теплого пола.
• Пройдя по системе трубопровода, он передает свое тепло стяжке, нагревая ее до температуры примерно в 27-36 С⁰.
• Остывшая вода перемещается к обратке, по которой она стекает в котел, где вновь происходит ее нагревание.

То есть, по сути, одним из основных элементов обогревающей конструкции является теплоизоляция. Соответственно, производя расчет теплого водяного пола, необходимо правильно подобрать ее толщину.

Для «холодных оснований», располагающихся над неотапливаемым подвалом или грунтом, она должна составлять не менее 50 мм при плотности теплоизолятора в 25 кг/м³.

Данные, необходимые для проектировки устройства теплых полов:

• План квартиры или дома (со всеми этажами).
• Информация о типе и составе стен, окон и дверей.
• Указания относительно температурного режима, планируемого в помещении.
• Сведения о месте установки отопительного котла и его расположении относительно уровня пола.
• Количество отводов и стояков внутри дома.

На основе этих показателей производится расчет отопления теплыми полами. В первую очередь для этого составляется план-проект, включающий следующую информацию:

• Количество радиаторов отопления, подключенных к системе, их тип и места размещения.
• Схема будущего расположения трубопровода с диаметром труб и длинами прямых участков.
• Схема раскладки труб с указанием расстояний между ними и температуры теплоносителя (эти два пункта можно совместить).
• Данные о мощности радиаторов, входящих в систему.
• Информация о настройке ее автоматической части.

Способы укладки труб

Определившись с количеством труб и их диаметром, можно переходить к следующему важному моменту: выбору способа их укладки

Змейка

Его используют в комнатах с внутренними стенами, с утепленной наружной стеной. С гидравлической точки зрения этот способ наиболее экономичен. Основной недостаток такой раскладки — большая разница температур в начальной и конечной точках трубопровода. Это связано с тем, что подача горячей воды производится с одной стороны, то есть в конце комнаты остывший теплоноситель будет двигаться к обратке, и температура там будет ниже.

Кроме того, этот вариант раскладки труб является достаточно трудоемким. Довольно часто он производится с шагом труб от 20 см и выше из-за того, что согнуть их для меньшего шага очень сложно, особенно, если речь идет о трубе диаметром 18-20 мм. Рациональнее всего использовать такое расположение труб в санитарных зонах, где необходимо обходить сантехнические приборы и устройства, а также для выравнивания смежных зон отопительных контуров.

Зигзаг

Этот способ имеет тот же недостаток, что и предыдущий: неравномерность прогрева в разных точках комнаты. Поэтому, при его использовании, необходимы насосные установки усиленной мощности, прокачивающие воду в системе с большой скоростью.

Спираль или улитка

При таком способе раскладка труб производится от периметра помещения к центру. Таким образом, достигается равномерный прогрев всей поверхности, что делает эксплуатацию теплого пола максимально удобной и комфортной. При укладке спиралью трубы можно разложить на поверхности с любым шагом, начиная от 10 см. Этот способ подходит для помещений любого назначения и площади.

Необходимые данные

Для начала рассчитайте площадь дома

Для расчета требуемой эффективности элементов необходимо определиться с некоторыми факторами, имеющими непосредственное влияние на этот показатель:

• отапливаемая площадь;
• качество теплоизоляции стен и перекрытий;
• теплопроводность финишного покрытия пола.

Кроме этих данных, важно понимать, в качестве какого элемента будут использоваться полы: основного или дополнительного?

Для беспроблемной работы и гарантированного долгого срока службы отопления она должна работать в режиме, не превышающим 80% от максимальной мощности.

Расчет мощности теплого пола во много зависит от правильности заданной полезной площади.

Для определения эффективности отопления используем формулу P = S*k, где:

P – мощность элемента обогрева;

S – полезная площадь;

k – удельная мощность.

Удельные мощности электрического теплого пола для помещений различного типа:

Расчет необходимой мощности комфортных полов для санузла общей площадью 10 м2 на втором этаже в качестве основной системы отопления:

Полезная площадь составит: 10/100*70= 7 м2. Удельная сила для санузлов второго этажа 130 Вт/м2, но при этом использование полов как основного элемента системы отопления предполагает мощность не менее 180 Вт/м2.

Принимаем большее значение. Получаем: Р=7*180=1260 Вт (1,26 кВт) – общая теплоотдача пола в санузле.

В небольших комнатах с широкой мебелью (диван, кровать) использовать систему теплого пола в качестве основной не целесообразно.

Напольное покрытие и проектирование теплого пола

В качестве напольного покрытия можно выбирать кафель или керамогранит. Эти материалы отличаются повышенной теплопроводность, а значит и затраты мощности будут минимальными.

Но в некоторых комнатах, все, же предпочтительнее стелить ламинат или линолеум, тогда лучше всего остановить свой выбор на качественном материале, который имеет теплоизоляционную прослойку. Кроме напольного покрытия, надо учесть и такие моменты:

1. существует такое понятие, как наибольшая протяженность водяных теплых полов, поэтому эти значения превышать нельзя;
2. чем короче трубопровод, тем меньше потребуется мощности для отопления;
3. каждый контур должен иметь одинаковую протяженность;
4. мощность зависит и от плотности монтажа витков. Как правило, возле окон и дверей стараются укладывать витки плотнее, чем по всей остальной квадратуре комнаты;
5. если площадь комнаты слишком большая, тогда надо провести установку еще одного контура.

Подбор кабельных и пленочных нагревателей

В связи с перечисленными моментами расчет электрического подогрева несколько упрощается, параметры кабельного теплого пола определяются следующим образом:

1. Вычислите количество теплоты, нужное для отопления конкретного помещения (смотри раздел первый).
2. Нарисуйте планировку комнаты с расположением стационарной мебели и бытовой техники. Чертеж делайте в масштабе к реальным размерам шкафов, стиральных машин и так далее.
3. Посчитайте свободную площадь комнаты, отняв квадратуру занятых участков.
4. Найденное ранее количество тепла следует распределить на оставшуюся площадь. Разделите потребную мощность на квадратуру свободного участка – получите теплоотдачу с 1 м².
5. Резистивные кабели и маты с тепловой мощностью 9—25 Вт/м. п. продаются фиксированной длины. Выберите по каталогу производителя нагревательный элемент по требуемой теплоотдаче.
6. Квадратуру свободного участка поделите на длину выбранного изделия – узнаете шаг раскладки кабеля.

Схема напольного электрообогрева ванной

Пример расчета санузла одноэтажного дома площадью 6 м², из которых 2.5 м² заняты ванной, раковиной и шкафчиком. Квадратура свободного участка – 3.5 м², потребная тепловая мощность – 600 Вт. По каталогу известного бренда Devi выбираем двухжильный греющий кабель марки DEVIflex 18T длиной 37 метров с теплоотдачей 622 Вт. Делим 3,5 м² на 37 м, получаем шаг укладки 0.095 м, округленно – 10 см.

Аналогичным образом рассчитываются и подбираются пленочные нагреватели, закладываемые под напольное покрытие. Маленький нюанс: при монтаже карбоновой пленки либо резистивного кабеля в жилых комнатах делается минимальный отступ от перегородок 150 мм. Эти полосы вдоль стен тоже придется отнять от общей квадратуры. На лоджиях, балконах и ванных комнатах этот отступ принимается равным шагу укладки (в примере – 10 см).

Расчет мощности

После составления плана и проекта отопительной системы производится расчет мощности теплого пола. Этот показатель будет зависеть от следующих факторов:

• Площади и типа обогреваемого помещения.
• Особенностей его конструкции и характера будущей эксплуатации.

В соответствии с этими показателями нужно подбирать мощность источника тепла. Она рассчитывается по следующей формуле:

Мп = 1,2 * Q, в которой

Мп – это тепловая мощность;

Q – потери тепла при эксплуатации;1,2 – коэффициент запаса, изменяющийся от 1 до 1,2 единиц.

То есть, для того, чтобы произвести гидравлический расчет теплого пола, необходимо определить размер теплопотерь, возникающих при его эксплуатации. Они равны:

Q = (V * Pt * k) / 860

V – объем помещения (его находят путем умножения площади на высоту потолков);

Pt – разница температур внутри и снаружи помещения (для ее определения за основу берут +20 С⁰ — комфортную для человека температуру в помещении и наименьшее отрицательное значение, характерное для данной климатической зоны в зимний период, например -30 С⁰ и т.п).

K – коэффициент теплостойкости дома (от 1,5 до 2).

Здесь необходимо помнить о том, что в случае, если величина теплопотерь на 1 кв.м площади превышает 100 Вт, помещение нуждается в дополнительном утеплении. Это связано с тем, что плохая теплоизоляция может приводить к потерям тепла до 80 Вт на кв. м.

Тем же, кому эти расчеты кажутся слишком сложными, может помочь специальная программа расчета теплого водяного пола, которую можно найти в интернете. Пример: http://teplo-info.com/otoplenie/raschet_teplogo_pola_online и т.д.

Выполнение основных проектных расчетов и подбор материала при укладке пола лучше доверить квалифицированным специалистам в этой области. Это же касается и расчета электрического теплого пола.

Кроме мощности отопительной системы и качества теплоизоляции дома, тепло в нем будет зависеть и от других факторов, например:

• Толщины и типа изоляции пола.
• Разновидности напольного покрытия.
• Количества окон в помещении и способа их остекления.
• Расположения помещения относительно других комнат в доме и т.д.

Следующим шагом проектирования отопительной системы данного является расчет шага труб для теплого пола. От этого зависит равномерность обогрева помещения и требуемая длина трубопровода.

Расчет длины теплого пола можно произвести самостоятельно, взяв за основу данные о необходимой мощности отопительной системы, сопоставив площадь трубопровода с температурой теплоносителя, курсирующего в системе, по формуле:

L = S / N * 1,1, где:

L – длина трубы;

S – площадь отапливаемого помещения;

N – шаг укладки;

1,1 – запас трубопровода в 10 % (на повороты).

Производя расчет трубы для теплого пола, таким образом, к полученному значению нужно также добавить длину трубы до коллектора, включая раздачу и обратку.

Кроме того, расчет теплого пола по площади производится графическим методом.

Для этого на листе миллиметровой бумаги, положенной поверх эскиза-проекта дома, размечается расположение отопительного контура в соответствии со следующими нормами и правилами:

• Длина трубы в контуре отопления не должна превышать 120 м. При этом на ее выходе из напорного коллектора и входе в обратку не должно быть стыков и разрывов.
• Трубы в спирали контура должны располагаться с шагом 10-15 см.
• Толщина стяжки должна соответствовать диаметру трубы. То есть для трубопровода в 16 мм слой заливки должен составлять 6 см.

В среднем, расход трубы на 1 кв. м площади составляет около 5 погонных метров при расстоянии между витками в 20-30 см. То есть на помещение размером 20 кв. м понадобится около 100 м труб. Чтобы облегчить расчеты, можно использовать специальный калькулятор для расчета теплого пола в интернете.

Температура теплоносителя в системе и скорость его движения определяются по усредненным значениям:

• Для прогрева поверхности до оптимальных 25 – 37 ⁰С его температура должна составлять 40-55 ⁰С.
• При этом теплоноситель должен двигаться со скоростью 27-30 л/ч (для контура с диаметром 16 мм).

Шаг укладки труб определяется в соответствии с составленным проектом. Для краевых участков он должен составлять 10 см, для всей остальной поверхности пола – 15, 20, 25 см, но не более 30 см. Для проведения точных расчетов также существует программа для расчета теплого пола, которую можно найти на специализированных сайтах в сети Интернет.

Методики расчета

В первую очередь надо определиться, теплый пол у вас будет основным отоплением (без радиаторов и других источников тепла) или дополнительным (для повышения комфорта). В зависимости от этого меняется расчет электрического теплого пола. Если подогрев пола — только дополнительное отопление, единственное требование — мощности должно хватить для того чтобы нагреть пол до комфортных 28,5-29°C. Других требований нет. При таком раскладе смело пользуются средними цифрами, которые определены опытным путем (в таблице ниже). При использовании подогрева пола в качестве основного отопления, подход другой: тепла должно быть достаточно для компенсации теплопотерь. Тут все несколько сложнее — нужны расчеты.

Расчет электрического теплого пола по теплопотерям

Есть два способа сделать расчет электрического теплого пола. Первый является именно расчетом. При использовании этой методики сначала определяются теплопотери помещения. При этом учитывается регион, в котором находится здание, материал и толщина стен, толщина и вид утепления, размеры окон и тип остекления, наличие и площадь стен, выходящих на улицу, ориентация помещения (на юг, север, и т.п.). Все эти факторы влияют на количество тепла, которое уходит из помещения и которое придется восполнять.

Теплопотери для каждого вида строительного материала можно найти в специальной литературе, есть отдельные методики. Такой расчет — муторное дело, но он позволяет получить точные данные. Это на случай, если считать хотите сами. Если нет, можно заказать теплотехнический расчет у специалистов. И, если площади под теплы пол планируются большие, лучше все-таки заказать. Порой, самостоятельно определенные теплопотери в разы превышают те, которые вам выдадут спецы. А излишнюю мощность — зря потраченные деньги.

Пример расчета теплопотерь помещений

Полученная цифра и будет мощностью электрического теплого пола, которая необходима для компенсации теплопотерь данного помещения. Весь расчет электрического теплого пола состоит в том, чтобы подобрать нагревательные элементы в таком количестве и такой мощности, чтобы они суммарно выдавали требуемое количество тепла (можно с небольшим запасом). Если это будут нагревательные кабели, придется разработать схему укладки так, чтобы на заданной площади разместился весь необходимый метраж кабеля. Если решено использовать пленочный теплый пол, надо искать пленку требуемой мощности. В любом случае, учтите, что для того чтобы ногами не ощущать холодные и горячие места нагрева, расстояние между соседними нагревательными элементами не должно быть больше 30 см. А для нормального перераспределения тепла (не полосами) минимальная высота стяжки должна быть — 3 см, лучше около 5 см.

Сначала надо определить площадь, на которой не будет мебели

Определение требуемой мощности в зависимости от назначения помещения

Второй способ — считать по среднестатистическим данным. Количество материалов, которое используют при строительстве жилых домов, ограничено. Это дало возможность вывести средние цифры необходимых мощностей теплого пола для отопления помещений разного назначения. (смотрите таблицу).

При расчете электрического теплого пола найденную  незанятую площадь умножают на норму, взятую из таблицы. Получают цифру, которую может выдать электрический теплый пол. В принципе, это также будет и максимальная потребляемая мощность, необходимая для подогрева пола.

Требуемую мощность нагрева пола можно определить исходя из его назначения

Например, если обогреваться будет 10 квадратов в  жилой комнате на первом этаже, то выдать/потребить нагревательный элемент может  140 Вт/м2 * 10 м2 = 1400 Вт. Это потребляемая мощность в час. Не стоит пугаться. Реально такой расход может быть только сразу после включения и до тех пор, пока пол не наберет заданную температуру. В этот промежуток времени нагреватели работают постоянно. Затем подогрев включается/выключается терморегулятором, который поддерживает заданную температуру с точностью до 1°C. Количество потребляемого в этот период электричества зависит от погоды (чем холоднее, тем чаще будет включаться) и степени утепления пола и помещения в целом.

Опубликовано 01.06.2020 Обновлено 03.06.2020 Пользователем admin