Саморегулирующийся инфракрасный теплый пол

Positive Temperature Coefficient (РТС) — эффект увеличения сопротивления материала при повышении температуры был открыт в 1930 году американским изобретателем Самюэлем Рубеном. Свойство РТС широко применяется в радиоэлектронике и при производстве саморегулирующихся нагревательных приборов и кабелей.

Мы долго ждали, когда же такое замечательное физическое свойство материала как саморегуляция будет использовано в производстве пленочных теплых полов. Вся сложность заключалась в том, что пленочные теплые полы имеют малые размеры и применение полупроводниковой матрицы как, например, в саморегулирующихся кабелях неприемлемо.

Так как эта область до конца еще не изучена, то производителям самостоятельно приходится проводить исследования и практические эксперименты по составлению композиций из различных полимеров и черного карбона (нагревательного элемента), но лишь немногие исследователи добиваются успеха по созданию объемных полимеров, обладающих свойством PTC. Именно по этой причине в мире в настоящее время единицы компаний — производителей полимерного саморегулирующегося материала для производства кабелей и термопленки.

Но все к этому шло и вот, наконец-то, свершилось!

Саморегулирующиеся инфракрасные теплые полы MARPE

В 2016 году Российская Компания «Аккурат-Инжиниринг» заключила договор с компанией «Green Industry Co., Ltd» из Южной Кореи о производстве и поставках на Российский рынок инфракрасной плёнки Green Film PTC с 30 % эффектом саморегуляции, а в 2017 году планируется расширение линейки и поставки термопленки с РТС равным 50 %.

Использование саморегулирующейся инфракрасной пленки в системах отопления дает два важных преимущества перед резистивными термопленками и кабелями, а именно:

• уменьшения возможности локального перегрева
• экономии потребляемой электроэнергии

На практике это означает, что саморегулирующаяся инфракрасная пленка Green Film PTC в момент включения в холодном помещении имеет номинальную мощность и быстро прогревает его до установленной температуры. В процессе нагрева увеличивается сопротивление греющего слоя и происходит уменьшение потребляемой электрической энергии и снижению мощности.

При РТС равным 30 % мощность инфракрасной пленки с начальной 220 Вт/м.кв. снижается до 150 Вт/м.кв., то есть получаем 2 в 1 — первоначально основное отопление, а затем поддержание комфортной температуры.

Еще эффект саморегуляции позволяет значительно снизить вероятность перегрева напольного покрытия при «запирании», это когда на теплый пол кладут ковры или ставят предметы, перекрывающие теплоотвод с поверхности. Благодаря саморегуляции на участках где происходит запирание и повышается температура происходит уменьшение выделение тепла.

Видео об эффекте саморегуляции в теплых полах

Для использования систем электрического отопления — это огромный плюс, и мы надеемся, что Вы по достоинству оцените преимущества саморегулирующейся нагревательной пленки в системах отопления Вашего дома.

Достоинства саморегулирующегося теплого пола, расчет мощности, особенности применения

Электроэнергия обходится совсем недешево, потому использование резистивных кабелей обогрева напольного покрытия может обойтись весомыми счетами. Учитывая все особенности системы обогрева, производители изобрели специальный тип нагревательного провода, который сам регулирует температуру и экономит электроэнергию.

Что такое саморегулирующийся нагревательный кабель

Внешне данный вид нагревательного элемента сильно похож на обычный двужильный провод, при этом форма у него сплюснутая, а не круглая. Это не случайно, а сделано специально для увеличения площади контакта с нагреваемым элементом.

Важно! Кабель сам регулирует подачу и потребление электроэнергии в зависимости от степени нагрева, потому его назвали саморегулирующимся.

Применяется саморегулирующийся кабель:

• для обеспечения в трубопроводе оптимальной температуры для защиты от промерзаний;
• для монтажа теплых полов на открытом воздухе;
• в промышленности;
• для защиты образования льда на элементах кровли.

Конструкция провода такова, что он защищается от перегревания, при этом длина кабеля может быть самой разлной.

В проводе имеются шины, которые распределяют напряжение по длине всего контура. Есть пластиковый элемент, называемый проводящей матрицей, что позволяет выполнять раскрой провода без возникновения холодных участков.

При перегревании матрицы количество проводящих связей уменьшается, что приводит к уменьшению потока электрического тока. А при уменьшении тепла происходит обратный процесс. Таким образом поддерживается оптимальная температура.

Принцип работы саморегулирующегося кабеля представлен на видео:

Особенности применения

Раскрой производится непосредственно в процессе монтажа теплых полов. При этом можно использовать контуры длиной от нескольких сантиметров до нескольких десятков метров. Для различных видов кабелей имеются ограничения максимальных длин, которые могут варьироваться от 70 до 160 метров.

При использовании саморегулирующихся проводов для системы теплого пола нужно учесть большую разницу токов между номинальными и пусковыми значениями (от 2 до 4 раз). Этим не следует пренебрегать при выборе пускорегулирующей аппаратуры.

Достоинства и недостатки нагревательного саморегулирующегося кабеля

Покупая саморегулируемый нагревательный кабель для теплого пола, стоит знать, что цена на данный вид проводника куда выше обычного провода, но при правильном проектировании контуров общая стоимость работ не будет дороже больше чем на 40%. К тому же экономичный процесс работы кабеля со временем окупится.

Саморегулирующийся кабельный теплый пол имеет следующие достоинства:

• надежность выше, чем у резистивных видов кабелей. Кабели не могут перегреться, что сильно уменьшает возможность возгорания или выхода из строя контура при самопересечении;
• не имеет определенной длины нагревательных контуров. Это дает возможность выполнять контуры с разной площадью, в том числе контуров менее 1 квадратного метра. Использовать для подобных целей резистивный кабель невозможно;
• легкий монтаж и использование простейших регуляторов;

Монтаж можно произвести во время укладки финишного покрытия

• возможность использования в помещениях, в которых применять взрывоопасные электроприборы.

Но есть и определенные недостатки у данного вида нагревательного элемента:

• высокая стоимость кабелей;
• необходимо использовать специальные пускорегулирующие элементы;
• способны обеспечивать комфортную температуру только на поверхности, потому не могут использовать для прогревания помещения.

Также стоит отметить один недостаток: данный вид нагревательного провода не позволяет быстро обогревать комнату. К тому же, учитывая показатели защитных блоков от сети, необходимо принимать во внимание то, что при низких температурах вокруг кабелей стартовый ток будет в 1,5 раза выше, чем при рабочем номинале системы обогрева.

Как рассчитать требуемую мощность обогревания пола кабелями

Рассчитывать тепловую мощность системы обогрева нужно, учитывая особенность отопления. К примеру, теплый пол может использоваться как основное отопление или вспомогательное.

Зависимость температуры на поверхности кабеля Nelsen Limit от мощности

Саморегулирующая функция позволят реализовать только один вариант, так как проводом не сможет поддерживаться постоянная температура, а будет периодически сбрасываться напряжение, чтобы поддерживать оптимальную комфортную температуру на поверхности.

Для осуществления вспомогательного отопления нужно тратить 110–140 Вт на обогрев квадратного метра покрытия. При этом, чтобы обогрев был эффективным, нужно позаботиться о качественной теплоизоляции.

Значение имеет размер помещения, на котором будет раскладываться нагревательный кабель. При этом контур не должен быть под мебелью, сантехникой и иными нависающими низко элементами. Производить обогрев этих мест и тратить электроэнергию нет смысла, а использование резистивных систем может вызвать перегрев.

Таким образом, учитывая только фактическую обогреваемую площадь, нужно будет умножить на норму за квадратный метр помещения.

К примеру, в помещении нужно обогревать 10 квадратных метров напольного покрытия, при этом саморегулирующийся кабель в связи со своей функциональностью будет использоваться только как вспомогательная система отопления. Если на основе уложен достаточный слой теплоизоляции, можно использовать минимальный расход – 110 Вт на квадратный метр. Получается, что будет требоваться 1100 Вт.

Теперь нужно определиться с длиной контура. Для этого нужно посмотреть паспортные данные кабеля. Там должна быть указана мощность на метраж нагревательного элемента.

Подбирать бухты нужно в зависимости от требуемой длины, при этом остатки нельзя срезать, потому что они имеют специальные контактные колпачки

Мощность кабеля может варьироваться от 5 до 150 Вт. Такой большой диапазон объясняется большой сферой применения саморегулирующегося кабеля. К примеру, для того чтобы поддерживать на кабеле температуру 27-28 градусов, а на нижней стороне напольного покрытия – 25 градусов (для ламината максимальная температура 26 градусов), нужно использовать 16-17 Вт мощности. Таким образом, 1100/16=68,75 м. На площадь 10 квадратных метров нужно будет использовать почти 70 метров кабеля, который сам регулирует температуру.

Как уложить провода: правильный контур – залог эффективности

Провод укладывается на пол целостным контуром, у которого концы присоединяются к термостату. При этом можно выбрать «змейку» или «улитку». Второй тип схемы более сложный в реализации, а выгоды практически от этого нет. Поэтому для кабельных систем чаще используют змеевидную структуру контура. Есть несколько видов змейки (двойная, тройная или с последовательной укладкой).

Виды укладки проводов

Выбор формы зависит от удобства монтажа и предпочтений каждого лично. При этом важнее шаг между проводами. Чем ближе будут провода, тем быстрее нагреется пол. При этом стоит помнить, что они будут самостоятельно регулировать температуру, следовательно, при более близком расположении потребляемая мощность будет такой же, а время сброса напряжения увеличится.

При этом не нужно стараться экономить на проводах и сильно отдалять их друг от друга, потому что в этом случае может возникнуть «тепловая зебра». Так специалисты называют участки напольного покрытия, которые имеют полосы разной температуры.

Важно! От стен нужно отступать 15 см, при этом кабели не должны соприкасаться.

Саморегулирующуюся систему удобно использовать, потому что она позволяет избегать случаев перегревания кабелей, поэтому данный вид нагревательного элемента более безопасный. К тому же он более удобен в монтаже, потому что при неправильном высчитывании шага между кабелями они не будут перегреваться, а потребление мощности останется таким же.

Теплый пол из саморегулирующегося теплого кабеля?

Электрические теплые полы обычно основаны на инфракрасной пленке или на греющем кабеле, но греющий кабель бывает резистивным, а бывает саморегулирующимся. Что будет, если сделать теплый пол из самрег кабеля? Какие плюсы и минусы такого решения?

Электрические теплые полы обычно основаны на инфракрасной пленке или на греющем кабеле. Причастные к теме электрообогрева знают, что греющий кабель бывает резистивным, а бывает саморегулирующимся. В теплых полах применяются резистивные кабели, но саморегулирующиеся, как известно, обладают интересными свойствами.

Саморегулирующийся кабель — это полупроводниковая матрица из полиэтилена и зерен графита, по бокам от которой идут питающие жилы. Вокруг этой конструкции расположена изоляция в 1-2 слоя и, опционально, экран из проволоки или фольги.

Если температура окружающего воздуха низкая, матрица образует много проводящих путей внутри, по ним течёт ток и кабель выделяет тепло. С повышением температуры, матрица расширяется и проводящие связи разрываются, в связи с чем тепловыделение кабеля также падает.

Самрег можно, в отличие от резистивного кабеля, укладывать внахлест, пересекать трассы кабеля, даже применять без терморегулятора, при некоторых ограничениях.

Казалось бы, великолепное решение для бытового обогрева: кабель не может обжечь пользователя или привести к возгоранию из-за самого принципа действия! Не всё тут так гладко, как кажется.

Рассмотрим применение саморегулирующихся кабелей в теплых полах с двух сторон: с финансовой и технической.

Финансовый вопрос

В теории, очевидно, что обычный резистивный кабель с нихромовой проволокой должен оказаться заметно дешевле, чем саморегулирующийся кабель, представляющий собой куда более сложное техническое устройство.

На практике, не любой резистив можно закатать себе под плитку, плюс терморегулятор, плюс некая гарантия и авторитет производителя: так и выходит, что качественный теплый пол может оказаться многократно дороже греющего кабеля.

Резистивный кабель

В качестве примера возьмем минимальный комплект бюджетного теплого пола в стяжку: Warmstad WSS-100-7 м.

При розничной цене в 1 577 руб./комплект, мы получаем 225 рубля за метр кабеля, без учёта муфты и «холодного отрезка», который нужен для подключения к терморегулятору и силовой сети

Однако, от комплекта к комплекту цена кабеля сильно варьируется. Мотивы производителей не до конца ясны, но явно лежат в рамках маркетинга, а не в рамках технологических затрат на производство.

Комплект пола в секции WSS-1360-95 м., который принадлежит к той же линейке, обойдется в 7442 рубля, это уже 78 рублей за метр греющего кабеля.

Про премиальные теплые полы и говорить не будем — там цены начинаются от 250 рублей за метр.

Саморегулирующийся кабель

В нашем магазине самреги начинаются от 75 рублей за метр, это весьма конкурентная цена на наиболее дешевый саморегулирующийся греющий кабель 16 Вт/м. Конечно, это вариант без экранирования, которые вообще применяются нечасто, только в максимально безопасных условиях.

Экранированный кабель в Обогрев Люкс начинается от 185 рублей за метр — и это также убедительная цена, которая уже может сравниться с ценой метра теплого пола в виде катушки кабеля.

Саморегулирующиеся кабели мировых промышленных брендов стоят от семисот рублей за метр и до трех-четырех тысяч. Да, тут клиент получит эксклюзивные и проверенные десятилетиями выдающиеся свойства кабеля, но если клиент не собирается обогревать парочку промышленных производств с непростыми условиями, в сторону таких товаров можно и не смотреть.

Техническая сторона

Если перейти от лирики к физике, идея о саморегулирующемся теплом полу стремительно идёт ко дну.

Во-первых, регулировка такого пола будет задачкой со звёздочкой: матрица настроена на собственные режимы работы, на конкретные показатели отдачи в конкретных условиях. Резистив с регулятором позволяет управлять температурой с точностью до 0,1 градуса, а тут чтобы как-либо повлиять на работу пола, придется долго приноравливаться и учитывать условия среды.

Во-вторых, и этот пункт значительно важнее, полупроводниковая матрица в сердце саморегулирующегося кабеля со временем выгорает. Видели гарантию на тёплые полы в 25 лет, в 50 лет? Забудьте про подобные цифры, работая с самрегом. Качественный кабель проработает пять или даже десять лет, но ширпотреб может потерять за первый год до 30 процентов мощности!

Что делать?

Закладывать вдвое-втрое больше кабеля? Заранее рассчитывать теплый пол на 5 лет? Увы, это техническое противоречие в данный момент ставит крест на применении самрега в теплых полах — где нужна десятилетняя гарантия надежности и минимальные трудности в эксплуатации.

Саморегулирующийся кабель и так популярен в строительстве, это оптимальное решение для обогрева труб, кровли, различных механизмов и технологических процессов. Антиобледенение без строгого контроля за температурой — вот основная сфера применения самрегов на данный момент.