Расчет расхода электроэнергии электрическим теплым полом

Если владелец помещения решил установить электрические теплые полы, стоит быть готовым к тому, что такое удовольствие понесет за собой значительные растраты. Кроме закупки специальных материалов и монтажа, изделие будет потреблять энергоресурсы, за что потребуется платить в соответствии с тарифом жилого комплекса. В данной статье пойдет речь о том, как рассчитать электрический теплый пол.

Электрические теплые полы — виды и их особенности

В настоящее время на отечественном рынке можно выбрать несколько видов напольных систем электрического типа. Каждой из них характерен свой дизайн, потребление энергии и прочие эксплуатационные характеристики. Ниже в подробностях рассмотрен каждый вариант с учетом того, сколько потребляет электрический теплый пол.

Нагревательные маты

Термомат представляет собой кабельную конструкцию, которая прокладывается на специальной сетке. Это оптимальный вариант для помещения с большим количеством влаги. Нагревательные маты укладываются по специальной схеме под стяжку.

Данный вариант зачастую используют в помещениях с потолками небольшой высоты. Это обуславливается 3 см толщиной и мощностью термомата всего в 0.2 кВт на м². При этом электрический теплый пол запрашивает следующий расход энергии — 200 Вт в месяц.

Пол стержневого типа

Данный вариант относится к инфракрасным полам, однако в качестве нагревательного элемента используются стержни, а не карбоновые пластины. Мощность качественных электрических теплых полов насчитывает до 200 Вт на м².

Инфракрасная пластина

Данный элемент представляет пленочный теплый пол, укрепленный карбоновым слоем. Именно благодаря последнему материалу пластина обогревает пол. Преимущество в том, что мощность качественного инфракрасного теплого пола составляет 400 Вт на м². Также ИК-пластина положительно влияет на высоту потолков.

Кабель электрический

Подобные материалы всегда собирают положительные отзывы. Все провода в электрических теплых полах размещаются хаотично, однако многие мастера используют технологию укладки по змейке или улитке. После монтажа кабелей изделие заливают бетонным слоем, в результате чего в помещение уменьшается высота (на 5–10 см). Как правило, электрический кабель для полов должен обладать удельной мощностью не менее 0.01 кВт на м². Также при выборе нужно учитывать частоту витков.

Важнейшую роль играет энергоемкость изделия. Ее показатель должен составлять минимум 10 Вт. Для укладки 1 м² пола потребуется примерно 4–5 м электрического кабеля. Что касается обогрева, на «квадрат» будет в среднем уходить 150 Вт.

Методика расчета энергозатрат по видам

Для определения количества потребляемого тока в электрических полах, существует несколько критериев:

• уровень теплоизоляции комнаты;
• толщина изделия;
• потери тепла.

Расчет расхода энергии, которая потребляется при обогреве, осуществляется с помощью формулы:

W=S×P×0.4 (S — площадь, P — мощность, 0.4 — коэффициент прогреваемой площади).

Расчет матов и электрических кабелей

Чтобы определить, сколько электроэнергии потребляет теплый пол, рекомендуется брать во внимание следующие факторы:

1. Отапливаемая площадь. В этом случае нужно учитывать свободное от мебели пространство. Как правило, показатель варьируется в пределах 12–15 м². Данная зона будет использоваться для прокладки мата или кабеля.
2. Специальный провод. Питательный элемент должен иметь мощность в пределах 2.2 кВт/ч. Такого показателя хватит для обогрева 15 м² комнаты. На отечественном рынке существует множество вариантов, мощность которых составляет 2.3 кВт и более. Подобные изделия не нужны для жилых помещений постсоветского пространства, так как провода не будут функционировать на всю мощь.
3. Постоянный обогрев кабеля. Это необходимо для поддержания соответствующей температуры в помещении. Кабель необходимо прогревать 20 минут каждый час.
4. Максимальная нагрузка. Электрические полы потребляют около 1950 Вт каждый час с учетом максимальной нагрузки. С таким показателем температурный режим может достичь 50 градусов. Однако нормой считается всего 25 °C. В случае максимальной нагрузки, расход энергии будет составлять 960 Вт.

Когда владелец жилища использует двухтарифный счетчик, платить за потребление энергии удастся гораздо меньше. Чтобы рассчитать расход потребляемой электроэнергии во время прокладки кабеля, необходимо посчитать длину изделия. Для этого следует применить калькулятор со следующей формулой:

L=I/a (I – длина кабеля, a — шаг между петлями).

Получить размер потребляемых ресурсов получится, умножив посчитанный параметр на мощность кабеля. В итоге отобразится расход на 1 м².

Расчет инфракрасных теплых полов

По расчетам выявить потребление электроэнергии в инфракрасных теплых полах, получится в том случае, если учесть уровень подготовки комнаты. Также немаловажную роль играет пленка и ее мощность. Если использовать оборудование в качестве дополнительного источника, показатель мощности электрического теплого пола составит 0.15 кВт, а если основного — 0.22 кВт.

Важно! Для прогрева основной и дополнительной пленки потребуется 7 и 12 минут соответственно. Что касается расхода энергии, он будет одинаковым для обоих случаев.

Просмотреть расход электричества в теплых пленочных полах можно на примере помещения площадью 50 м². При этом мощность изделия составляет в пределах 0.15 кВт. Расчет осуществляется с помощью следующей формулы:

Готовый результат потребуется умножить на тарифный план жилого комплекса. Полученная цифра и будет конечным показателем, необходимым для месячной оплаты. Стоит заметить, что при использовании счетчика «Ночь-День», результат будет приблизительным. Если правильно осуществить планирование и прокладку, затраты удастся заметно уменьшить.

Финишное покрытие — влияние на затраты по энергоресурсам

Во время выбора финишного материала для изготовления теплых электрических полов, необходимо убедиться в наличии специального значка, который свидетельствует о вероятности комбинирования с соседним устройством обогрева.

Зачастую в качестве основного материала используют паркет, линолеум, ламинат или плитку из керамики.

Еще одним немаловажным фактором для расчета уровня расхода электрической энергии на «квадрат», является теплопроводимость финишной отделки. К примеру, деревянное покрытие или ламинат обладают незначительной степенью обогрева, следовательно, затраты на изготовление полов заметно вырастут.

Если речь идет об экономии, то лучше отдать предпочтение линолеуму, керамическим плиткам или ковролину. Рассматриваемые материалы быстро прогреваются, что значительно снижает расход энергоресурсов.

Укладка электрического пола с линолеумом:

Как вид помещений влияет на расчет расходов теплых полов

Для каждого помещения рекомендуется использовать оборудование конкретной мощности. Это определяется по следующим стандартам:

• ванная комната — 0.15 кВт/м²;
• кухня, коридор, спальная, зал — До 0.12 кВт/м²;
• лоджия — 0.2 кВт/м².

Кроме того, на мощность может влиять характер оборудования. То есть, для каких целей оно предназначено — для основного или дополнительного обогрева.

Для примера можно взять в учет комнату с площадью 20 м², в которой полезная площадь составляет всего 8 м². С условием использования основного источника, показатель теплопотерь будет варьироваться от 1 до 2 кВт/ч. Мощность можно высчитать по следующее формуле:

2 (теплопотеря) разделить на 8 (площадь). В итоге получается 250 Вт/ч.

Полезно! К расчету потребуется добавить 25 %, если жилище находится в условиях сурового холодного климата.

Теплые полы по видам — сравнительный анализ расходов

Индукционный нагрев верхних слоев происходит во всех электрических полах. Осуществляется процесс за счет электрического тока, вследствие чего из электроэнергии появляется тепловая энергия. При этом коэффициент полезного действия идентичен для всех видов. Стоит заметить, что метод установки и верхний слой напрямую влияют на энергопотребление теплых полов. Огромную роль играют такие нюансы, как коэффициент отражающего материала, слой теплоизоляции и уровень потери тепла в стяжках.

Исходя из приведенной информации, можно сделать вывод, что более производительным считается оборудование, которое устанавливается под верхний слой декоративного материала. Также можно заметно сократить основные отличия между изделиями. Это обуславливается возможностью монтажа надежного утеплителя и отражателя.

Стоит заметить, что отличия между всеми видами электрических полов все же присутствуют. И это несмотря на, казалось бы, незначительные расхождения в материале. К примеру, опытный мастер может заметить, что пленка с учетом расхода 0.22 кВт обогревает до 40 градусов. А стяжке с кабелем для обеспечения аналогичной температуры потребуется всего 0.15 кВт.

В целях экономии рекомендуется прибегать к установке именно кабельной стяжки. В этом случае владелец помещения обеспечит себя достаточным уровнем температуры с минимальными затратами энергоресурсов. Качественная изоляция будет с нуля нагреваться в течение 7-8 часов, после чего обогрев будет происходить исключительно за счет верхних слоев пола.

Однако, если речь идет о небольших комнатах, то отличия в энергоэффективности будут незначительными. Единственное, на что потребуется потратиться, это установка.

Какие факторы снижают расход электроэнергии

Установка электрических теплых полов, независимо от площади помещения, в любом случае требует немалых вложений. Но если придерживаться следующих советов, можно заметно сэкономить на дальнейших расходах энергоресурсов:

1. Выполнить качественное утепление. В случае успешного покрытия мастер может уменьшить расход на 30–50 %.
2. Установить нагревательный пол на свободной площади. Как говорилось ранее, монтаж теплых полов должен производиться в том месте, которое исключает нахождение мебели.
3. Установить многофункциональные счетчики. Ночной тариф всегда подразумевает небольшой расход электроэнергии. В этом случае затрат будет вдвое меньше.
4. Установить регуляторы с программой. Благодаря специальным тумблерам можно задавать время активации и отключения.
5. Использовать отделочные покрытия, которым характерен высокий уровень теплопроводимости.
6. Не поддерживать завышенный температурный режим в помещениях, которые редко посещают люди.

Внимание! Снижение температурных показателей всего на 1 градус позволит сэкономить 5 % затрат энергоресурсов. При этом владелец квартиры практически не ощутит разницы.

Еще одним немаловажным фактором является температура за пределами помещения. Если расхождения между улицей и комнатой будут большими, то затраты энергии увеличатся.

Каждый из приведенных видов теплых полов отличается функциональными и конструктивными особенностями. В то время как один вариант позволяет сэкономить на расходах, другой обеспечивает более высокий уровень обогрева комнаты. Чтобы выбрать подходящий вариант, рекомендуется опираться на приведенную статью и учитывать свои финансовые возможности.

Видео по теме

Как самостоятельно выполнить расчеты для монтажа теплого пола?

Обе основные разновидности тёплых полов (ТП) – водяные и электрические, могут выступать как в качестве дополнительного (комфортного), так и являться основным (рабочим) источником обогрева помещений. Второй метод отопления предусматривает несколько более развитую и сложную конструкцию системы. Помимо стандартных способов контроля температуры и регулировки, в ней также могут предусматриваться различные режимы: день-ночь, зима-лето, программирование на день-неделю, отложенный старт и т.п. Тем не менее, несмотря на то, что задачи рабочего отопления более значимые, расчет теплого пола для обеих систем осуществляется по похожим методикам и может быть вполне выполнен самостоятельно.

Основные параметры для проектирования ТП

Расположение нагревательных элементов, влияющих на удельную мощность теплового пола на 1м 2 , проектируют, основываясь на теплофизических характеристиках строения. В этом достаточно сложном процессе, приходится учитывать множество различных факторов, в том числе:

• региональные тепловые стандарты – минимальную наружную температуру воздуха в наиболее холодный период года;
• среднюю температуру в каждой из комнат и их расположение;
• особенности строительных конструкций – материал и толщину стен, пола и потолка или межэтажных перекрытий;
• количество и тип окон, их общую площадь, коэффициент теплопотерь, во многом зависящий от разновидности установленных стеклопакетов;
• позиционирование здания относительно сторон света;
• высоту помещений, а также ряд других.

Предложенный перечень параметров, оказывающий влияние на расчет теплых полов, далеко не полный – опытный специалист теплотехник укажет еще с десяток важных теплофизических характеристик.

Тем не менее, первоочередная задача подобного проектирования заключается в подборе такой теплопроизводительности ТП, которая гарантированно сможет компенсировать все энергетические потери отапливаемого здания. Нельзя также забывать, что рекомендуется увеличивать вычисленную теоретическую мощность на 10-15% для того, чтобы тепловая установка не работала на пределе своих возможностей.

Независимо от того, будет ли выполняться расчет теплых полов своими руками либо силами профильных специалистов, во всех случаях отталкиваются от требований ГОСТ Р 55656-2013 «Энергетические характеристики зданий. Расчет использования энергии для отопления помещений». Ниже приводится упрощенная методика для самостоятельного проектирования небольшой квартирной установки обогрева полов.

Проектируем водяной тёплый пол

Как было сказано выше – одним из основных показателей для проектирования греющей системы является плотность эффективного потока тепловой энергии, производимой 1 м 2 ТП (g, Вт/м 2 ) – удельная мощность теплого пола. Она должна полностью компенсировать теплопотери помещения – Q, Вт.

где F, м 2 – полезная площадь пола, которая будет использована под отопление. Она принимается, как общая площадь помещения за вычетом мест, где будет установлена мебель, а также свободной зоны 20-30 см от стен и мебели.

Величина Q учитывает множество параметров, частично приведенных в предыдущем разделе. Для её точного вычисления можно пользоваться методикой предложенной в справочном пособии Е. Г. Малявиной «Теплопотери здания», требующей углубленного подхода. Однако на практике частнику проще будет принять некие усредненные величины теплопотерь типовых зданий. Например, комната 18 м 2 с одной наружной стеной и окном, а также потолками до 3 м, будет иметь примерные теплопотери 1800 Вт. Данный показатель справедлив для расчета теплого пола в помещениях многоквартирного дома, построенного в умеренной климатической зоне. А вот для частного дома его уже придется увеличить в 1,2-1,5 раза. Также увеличиваются значения теплопотерь, если установлены большие окна, комната угловая, тонкие стены и т.д.

Удельная теплоотдача теплого пола должна находиться в определенных пределах. Ведь его перегрев приводит к дискомфорту жильцов, разрушению строительно-отделочных материалов. Так, максимальная температура поверхности напольного покрытия (t_f, 0 С) рекомендуется:

• + 29°С – для жилых помещений (спальни, гостиной, кабинета);
• + 33°С – для помещений с повышенной влажностью (санузла, кухни);
• + 35°С – для участков возле внешних стен.

Табличный подбор шага укладки трубопроводов

Зная плотность эффективного потока тепловой энергии (g, Вт/м 2 ), тип используемого покрытия (его сопротивление теплопередаче – R_w, м 2 * О С/ Вт или м 2 *К/Вт), рекомендуемую температуру поверхности пола для данного помещения (t_f, 0 С), а также градиент рабочих температур теплоносителя (t_z/t_p, 0 С/ 0 С), можно по таблицам 1-3 подобрать шаг трубы (b, м).

Вычисляем количество и диаметр трубопроводов

Расчет длины трубы для теплого пола выполняем по формуле:

• L – искомая длина трубопровода, м;
• F – полезная площадь пола отапливаемого помещения, м 2 ;
• b – шаг (частота прокладки) витков, м;
• N – расстояние от коллектора, расположенного на стене, до уровня пола, м;
• 1,1 – коэффициент запаса труб на повороты.

Расход трубы также можно прикинуть, воспользовавшись таблицей 4.

Шаг, мм	Расход трубы, м/м 2
100	10
150	6,7
200	5
250	4
300	3,4

Профессиональный расчет теплого водяного пола также включает подбор внутреннего диаметра (D, м) трубопроводов. Он должен соответствовать целому ряду параметров таким, как гидравлическое сопротивление системы, техническим возможностям циркуляционного насоса, требуемым для прокачки объемам теплоносителя и другим. Тем не менее, практически для любой небольшой индивидуальной тепловой установки обогрева полов, можно смело брать, например, металлопластиковую трубу Ø 16 мм, у которой внутренний Ø 12 мм. При этом следует учитывать, что рекомендуемая длина отопительного контура в этом случае не должна превышать 100 м (максимум 120 м). Если же расчет трубы для теплого пола требует большего её метража, то тогда контур необходимо разбить на два и более.

Помимо металлопластика подойдут: медь, ПВХ, сшитый полиэтилен. Они обладают схожими гидравлическими параметрами, поэтому их диаметры подбираются аналогично.

Расчет электрического теплого пола

Основой для расчета электрического теплого пола является полезная площадь помещения, которая будет использована для установки нагревательных элементов. Для того чтобы ее определить следует на лист бумаги (лучше использовать с миллиметровой разметкой) нанести общий план комнаты, а также отметить расположение стационарной мебели в масштабе. Ниже представлен подобный примерный план с размещением стационарной и передвижной мебели, а также элементов электрического ТП.

Для электрического теплого пола существует правило. Если он используется в качестве комфортного обогрева, то им достаточно покрыть 50% площади. Если его планируется использовать в качестве основного отопления, то площадь пола, выполняющая функцию обогрева, должна составлять не менее 70-80%.

Рассмотрим, как рассчитать электрический теплый пол для оборудования различных типов:

• резистивного кабеля (одинаковый способ расчета для одно- и двухпроводного);
• электрических матов;
• инфракрасного пленочного нагревателя;
• стержневого инфракрасного нагревателя.

Основные расчетные показатели

Любое проектирование теплого пола основывается на главных расчетных показателях электрических систем независимо от типа нагревательного элемента. К ним относятся установленная и удельная мощность:

• установленная мощность (Вт), в случае если электрический тёплый пол используется в качестве основного источника нагрева, должна полностью перекрывать величину теплопотерь помещения. Кроме того, рекомендуется разработка ТП с запасом не менее 25-30% (в зависимости от качества утепления помещения);
• удельная мощность (Вт/м 2 ) рассчитывается, как отношение установленной мощности к площади обогрева помещения – Р_УД=Р_УСТ/S_ОБОГ.

Таблица 5. Нормативы соотношения удельной мощности электрического тёплого пола для помещений определенного назначения и погонной мощности нагревательного кабеля.

Теплый пол: расчет резистивного греющего кабеля

Обычный не зональный резистивный греющий кабель нельзя разрезать на куски. Следовательно, необходимо подбирать уже готовую его модель для каждого конкретного помещения. К примеру, кухня имеет площадь 12 м 2 , но с учетом расставленной мебели полезная площадь пола, которую можно использовать для нагрева, сокращается до 9м 2 . Берем данные из таблицы 5 и видим, что удельная мощность электрического тёплого пола для помещения этого типа составляет 100-150 Вт/м 2 . Следовательно, принимаем усредненное значение 130 Вт/м 2 .

Осуществляем расчёт мощности теплого пола по формуле Р_уст=130*9=1170 Вт. В обязательном порядке сверяем полученное значение с теплопотерями помещения (Q), нахождение которых объяснялось в разделе «Проектируем водяной теплый пол». Установленная мощность должна быть выше теплопотерь не менее чем на 30%. Следовательно, Р_уст = 1521 Вт.

Далее обращаемся к таблице погонной мощности резистивного кабеля выбранного производителя, например, DEVI (табл. 6).

Таблица 6. Модельный ряд резистивных кабелей DEVITLEX.

Из таблицы выбираем подходящую нам модель изделия – DSIG 20 длиной 91 м.

Осуществляем расчет шага укладки кабеля по формуле:

• H – шаг укладки, см;
• S – площадь помещения, м 2 ;
• L – длина кабеля, м.

Подставляем данные и получаем: Н=9×100/91=9,89 см. Округляем до 10 см.

Для упрощения инсталляции кабеля, как правило, используется специальная монтажная лента с шагом крепежей 2,5 см. Она идеально подходит для наших учетных данных.

Важно! У «топовых» производителей комплектов для электроподогрева напольных покрытий на официальных сайтах размещены пользовательские он-лайн калькуляторы. С их помощью можно выполнить быстрый упрощенный расчет электрического теплого пола, тем самым облегчив себе нахождение требуемого количества кабеля.

Греющий мат

Греющие маты являются разновидностью системы из резистивных кабелей. Для простоты укладки они уже прикреплены к армирующей сетке. Часто, маты используются в качестве дополнительного источника отопления обогрева «комфорт», например на той же кухне. Поэтому подобная система может рассчитываться по пониженной удельной мощности Р_УД=100 Вт/м 2 , тогда Р_УСТ=900 Вт (без коэффициента запаса принятого для полноценного рабочего отопления). Из таблицы 7 моделей продукции того же производителя выбираем модель греющего мата – DTVF 20 длиной 20 м, которую рекомендуется укладывать на площади до 10 м 2 , что полностью нам подходит.

Таблица 7. Нагревательные маты DEVI.

Существует множество способов укладки греющих матов, при этом для их кабелей не требуется выполнять расчёт шага, так как резистивный элемент уже закреплен на армирующей сетке. Если помещение имеет сложную конфигурацию либо расстановка мебели требует расположение нагревателей под углами или радиально, особых проблем с монтажом также не предвидится. Его некоторые варианты представлены на рисунке ниже.

ИК пленочный теплый пол

Рассчитать теплый пол пленочного инфракрасного (ИК) типа можно исходя из площади обогреваемого помещения. Принимаются во внимание все уже вышеописанные принципы, касающиеся теплопотерь и назначения обустраиваемого обогрева – рабочего или комфортного. Дальше остается лишь подбирать требуемую по теплопроизводительности продукцию, ориентируясь на её техническое описание.

Однако, выполняя расчёт мощности теплого пола ИК типа следует придерживаться следующих правил:

1. Греющую пленку необходимо устанавливать только на свободные от мебели места.
2. Минимально необходимая дистанция от нагревательного элемента до внешних и внутренних стен составляет 200м.
3. Укладка большинства моделей пленочных полов осуществляется только сухим способом под ламинат, ковролин или линолеум (напольные покрытия должны иметь маркировку пригодности использования для тёплых полов).
4. Под бетонную стяжку или плиточный клей рекомендуется применение специальных ИК плёнок с перфорацией и усиленными характеристиками электробезопасности.
5. Допускается раскраивать нагревательную пленку только с определенным шагом. В расчетах также следует учитывать, что ее невозможно расположить под углом, как нагревательный мат.

Важно! В обязательном порядке создается раскладка теплого пола, учитывающая план установки стационарной мебели и расположения нагревательных элементов. ИК пленочные системы особенно чувствительны к локальному перегреву в местах затрудненного теплоотвода.

Расчет стержневого теплого пола

Стержневой ИК теплый пол относится к саморегулирующемуся типу, поэтому его расчет, как и укладка, заметно упрощаются по сравнению с ИК пленкой. Ведь его можно устанавливать по всей площади помещения, отрезая куски нагревательного мата в соответствие с геометрическими параметрами помещения.

Выбор дорогих стержневых систем оправдан, если в будущем предполагается частая перестановка мебели либо иных массивных предметов. В случае повышении температуры напольного покрытия, на этом локальном участке мощность, потребляемая отдельным нагревательным элементом, снижается до 1,5 раз.

Расчёт мощности стержневой ИК системы осуществляется с учетом того, что обогреваемая площадь соответствует общей площади помещения. Следовательно, теплоотдача теплого пола ориентируется исключительно на тепловые потери комнаты. Выбрав у производителя перечень моделей с соответствующей удельной мощностью, необходимо осуществить расчет матов по длине. Ширина мата имеет стандартное значение для всего модельного ряда. Определив площадь помещения, а также зная необходимые допуски при размещении нагревателей – 15 см до стены, 10 см между матами (данные параметры могут незначительно изменяться в зависимости от рекомендации производителя), можно вычислить длину мата и выполнить подбор его модели.

Заключение

Производители предлагают множество он-лайн калькуляторов и программ расчета теплого пола, которые значительно облегчают его проектирование. Собранные на основе их рекомендаций греющие системы, безусловно, обеспечат необходимый уровень отопления, но сделают это с большим запасом. Напротив, ручной расчет, учитывающий множество индивидуальных особенностей проектируемой тепловой установки, а также принимающий разумные запасы по производительности, позволит сэкономить на закупках оборудования для монтажа теплого пола.