Электрический теплый пол — расход энергии: какой пол выбрать, алгоритмы расчётов и советы по монтажу

В связи с тем, что стоимость энергоносителей постоянно растет и такие тенденции планируются на длительную перспективу, все владельцы жилья принимают меры по максимальной экономии. Теперь каждый из них пытается разобраться в эффективности и КПД каждого типа отопления (например подсчитать расход энергии на электрический теплый пол). Для того чтобы иметь возможность принимать правильное решение, рекомендуется кратко ознакомиться с физическими процессами. Какие факторы влияют на потребление энергии? Как можно сократить затраты? Об этом наша сегодняшняя статья.

Электрический теплый пол — расход энергии

Как протекает процесс нагревания с точки зрения физики

Для понимания вопроса нужно вспомнить школьные уроки. Обогрев помещения выполняется за счет теплопередачи от горячих тел воздуху, он может осуществляться несколькими способами.

1. Теплопроводность. Твердые предметы контактируют с теплым полом. При прямом контакте скорость движения молекул холодного тела возрастает, что увеличивает его температуру. Со временем быстрое движение молекул передается дальше на близлежащие участи и нагревает их, процесс происходит до выравнивания параметров температуры. Именно по этой причине наши ноги чувствуют теплый пол. Чем больше плотность тела – тем ближе располагаются молекулы, тем быстрее передается тепло. К технологии монтажа теплых полов этот процесс имеет прямое отношение. Настоятельно не рекомендуется монтировать их по натуральным деревянным покрытиям, у них невысокая плотность и, соответственно, низкая теплопроводность. Для теплых полов оптимальное финишное покрытие – керамическая плитка, покрытие из натурального или искусственного камня. Таким методом теплые полы передают до 15% своей энергии.
   

   Как отдельные напольные покрытия влияют на проход тепла от системы обогрева в помещение

   

   Теплопроводность различных напольных покрытий и материалов

2. Конвекция. Этим способом передается до 80% всей энергии теплого пола. Воздух после соприкосновения с поверхностью нагревается, расширяется, уменьшается его плотность. Он поднимается вверх, его место занимают холодные потоки и процесс повторяется. За счет постоянного движения воздуха происходит нагрев помещения. Именно конвекция увеличивает КПД полов с обогревом, по этому параметру они намного превосходят отопления традиционными батареями. Почему? Батареи нагревают воздух на расстоянии примерно один метр от уровня пола, все, что ниже, увеличивает температуру за счет принудительного движения. В результате воздух под потолком нагревается на 8–10°С выше, чем температура в зоне комфорта (примерно 1,5 м над уровнем пола). Соответственно, это намного увеличивает непродуктивные потери тепловой энергии. Еще один недостаток батарейного отопления – они устанавливаются по периметру помещения, соответственно, там самый теплый воздух. Кроме того, небольшие размеры батарей делают этот обогрев точечным, что еще больше ухудшает эксплуатационные характеристики устройств. Теплый пол греет помещение по всей площади, а наиболее благоприятные температурные параметры располагаются как раз в зоне комфорта. Регулируется температура не около потолка, а только в зоне пребывания людей. За счет этого достигается значительная экономия энергии, в некоторых случаях она может достигать 30–40%.
   

   Основные преимущества системы отопления

3. Инфракрасное излучение – энергию переносят инфракрасные лучи. Тепло может передаваться даже в вакууме, но интенсивность его поглощения холодными предметами зависит от их цвета и плотности. Теплые полы таким методом передают не более 2–3% общей энергии, такие незначительные объемы почти не оказывают влияния на температуру в помещении. Наше тело может чувствовать только очень интенсивные лучи, а их продуцируют сильно нагретые тела. К примеру, можно почувствовать тепло от нагретого до красного цвета металла на расстоянии до 10–20 см. Но ладонь ничего не ощущает на удалении нескольких сантиметров от батареи отопления.
   

   Разновидности теплых полов

Какой надо сделать вывод? Расход электрической энергии теплыми полами главным образом зависит от конвекции, именно этим способом происходит обогрев помещения. Инфракрасное излучение по интенсивности нагрева можно игнорировать, а за счет теплопроводности нагревается мебель.

Зачем нужно изолировать теплый пол

Важно. Широко разрекламированные инфракрасные системы теплых полов ничего общего с отоплением помещений таким методом не имеют. Это лишь удачный маркетинговый ход, направленный на привлечение потенциальных покупателей умным и красивым названием.

Системы подогрева можно было отнести к инфракрасным, если хотя бы 50% тепловой энергии передавалось таким путем. Это нужно понимать и не реагировать на недобросовестную рекламу производителей.

Теплый пол на балконе

Факторы, влияющие на потребление электрической энергии

Не существует двух полностью одинаковых помещений, каждое имеет свои индивидуальные особенности, оказывающие влияние на параметры энергосбережения. Кроме того, в зависимости от назначения комнаты действуют различные требования по показателям микроклимата.

Что влияет на потребление электроэнергии

Таблица. Перечень основных факторов, которые следует принимать во внимание во время расчета мощности теплого пола.

Наименование фактора	Краткое описание влияния на мощность теплого пола
В каких целях используется система	Теплый пол может быть единственным источником отопления помещения или дополнением к уже существующим. Мощность во многом засвистит от особенностей использования, если для дополнительного подогрева требуется примерно 100–140 Вт/м2, то для основного отопления значения возрастают до 200 кВт/м2. Это очень большая мощность, она должна учитываться во время монтажа электрической проводки зданий, во многих случаях потребуется специальное разрешение на подключение к питанию от владельцев электрических сетей.
Качество теплоизоляции помещений	Современные государственные нормативные акты устанавливают для объектов жесткие требования по тепловым потерям. Это вызвано поддержкой нашей страной меморандума о минимизации выброса в атмосферу углекислого газа. Все новые постройки отвечают этим критериям, у них минимальные тепловые потери. Соответственно, теплые полы расходуют намного меньше энергии для создания благоприятных климатических условий. Что касается старых построек, то их рекомендуется предварительно утеплять, в противном случае стоимость содержания зданий в отопительный период будет очень высокой.
Климатический регион размещения	Зависимость простая – чем севернее, тем больше мощности потребляют электрические полы.
Тип напольного покрытия	Чем выше плотность финишного напольного покрытия – тем лучше оно проводит тело, тем выше КПД системы и тем меньше она потребляет электрической энергии. Профессиональные теплотехники настоятельно не рекомендуют устанавливать теплые полы под деревянными покрытиями, они заметно увеличивают потери энергии. Строители также не советуют монтировать под пиломатериалами обогревающие маты. Высокая температура неизбежно станет причиной появления трещин в половых покрытиях, они начнут скрипеть при ходьбе, потеряют свой первоначальный внешний вид и т. д.
Назначение помещения	Температурные параметры значительно отличаются в зависимости от назначения помещений. В спальных комнатах надо иметь +17°С, на кухнях +19°С, в ванных и детских не менее +24°С, в остальных +18–22°С. Как видно, разброс довольно большой, к нему нужно еще добавить колебания в зависимости от времени суток.

Теплопотери типичных строений

Виды электрических теплых полов

Виды теплых полов с электрическим подогревом

Технология расчета оптимальной мощности почти не зависит от типа систем, но они влияют на КПД и эффективность их использования.

1. Кабельный. В качестве нагревательных элементов используются специальные кабели, способные длительное время выдерживать высокие температуры и при этом не ухудшать свои первоначальные физические характеристики. Кабели могут быть одножильными и двухжильными. У вторых в два раза меньше ЭМИ, за счет этого увеличивается надежность и безопасность эксплуатации. Количество выделяемого тепла пленочным полом, как и абсолютно для всех типов электрических систем подогрева, определяется по формуле Q = I²× R×T. Здесь Q – количество тепла, I – сила тока, R – показатели сопротивления кабеля или иного токопроводящего элемента, T – время нагрева. Это единственная формула расчета тепловой эффективности электрических систем подогрева пола, других не существует. Все попытки производителей убедить потребителей, что они изобрели новый тип обогрева – неправда.
   

   Принципиальная разница в строении одножильного, двужильного и полупроводникового саморегулирующегося кабелей (сверху вниз)

   

   Шаг укладки и удельная мощность кабеля

2. Термоматы. Более современная разновидность кабельных систем. Проводники заклеены в термоустойчивую пленку, что облегчает процесс монтажа и увеличивает безопасность использования. Продаются рулонами, размеры и конфигурацию можно корректировать в зависимости от особенностей помещения.
   

   Термомат

Инфракрасные. По своему устройству во многом напоминают термоматы. Различие – вместо обыкновенных жильных проводников используются карбоновые полосы. Это инновационные материалы с повышенными эксплуатационными показателями. Мы уже упоминали, что передача тепла делается обыкновенным методом и никакого отношения к инфракрасному не имеет. Карбоновые проводники длительный период времени не перегорают, по всей длине имеют одинаковое сопротивление. Монтаж может делаться под любое финишное половое покрытие, но учитывать их теплопроводность надо обязательно.

Пленочный ИК пол

Выбор теплого пола

Рейтинг популярных производителей

	Фото	Название	Рейтинг	Цена
#1		Electrolux	⭐ 94 / 100	Подробнее
#2		Теплолюкс	⭐ 94 / 100	Подробнее
#3		Devi	⭐ 98 / 100	Подробнее
#4		Unimat	⭐ 96 / 100	Подробнее
#5		Rehau	⭐ 95 / 100	Подробнее
#6		Caleo	⭐ 96 / 100	Подробнее

Electrolux

Теплые полы Electrolux обладают рядом инновационных технологических преимуществ, европейским качеством, имеют фирменную упаковку и являются продуктом премиум класса. Основа кабеля — арамидная нить (Kevlar). В нагревательных матах Electrolux — изоляция греющих жил из Фторопласта (Teflon), что обеспечивает повышенную устойчивость нагревательного кабеля к локальным перегревам.

Electrolux

Теплолюкс

Электрический теплый пол «Теплолюкс» российского производства — экологичный и очень эффективный вариант для дополнительного или основного обогрева помещения. Модели в виде кабелей, матов и ковриков создают оптимальную температуру в комнате, частном доме или в офисе.

Теплолюкс

Devi

Электрический теплый пол Devi производится в Дании. Продукцию компании отличает высокое качество, доступная цена и универсальность. Все комплектующие данной торговой марки подходят к любому типу теплых полов выпускаемых этим производителем.

Devi

Unimat

Продукция корейской компании Unimat хорошо зарекомендовала себя на российском рынке. Инфракрасный карбоновые стержни, подогревающие поверхность, не боятся повышенной влажности.

Unimat

Rehau

Теплый пол Rehau электрический представляет собой систему двужильных саморегулирующих кабелей фиксированной длины, обладающих повышенным сопротивлением. Снаружи они покрыты двойным слоем изоляции и защитной оплеткой.

Rehau

Плюсы

• отличное немецкое качество;
• монтаж под любое покрытие;
• оптимальное распределение тепла;

Минусы

• относительно высокая стоимость.

rehau solelec

Caleo

Пленочный инфракрасный теплый пол Caleo предназначен для быстрого монтажа системы обогрева «теплый пол» методом «сухого монтажа», без стяжки и пыли. Идеально подходит при косметическом ремонте под ламинат, ковролин, линолеум и паркетную доску.

Caleo

Плюсы

• хорошая теплоотдача;
• в комплекте все необходимое для монтажа: качественные зажимы, провода, изоляция возможность самостоятельного монтажа;
• инструкция по установке и монтажу идет в комплекте.

Минусы

• повышенная хрупкость пленки.

теплый пол caleo

Алгоритм расчета фактической потребляемой мощности систем

Перед началом расчетов надо знать, что теплые полы всегда потребляют больше электрической энергии, чем обещают производители. Это объясняется несколькими объективными факторами.

1. Качеством утеплительного слоя между нагревательными элементами и основанием пола. Производители дают рекомендации по монтажу, но они не могут предвидеть качество самих материалов и соблюдение технологии укладки. Эти параметры зависят от добросовестности и профессионализма строителей. Как показывает практика использования различных систем для обогрева пола, лучше всегда давать запас по толщине утеплителей. Незначительное увеличение стоимости компенсируется через 2–3 года за счет экономии электрической энергии, а при дальнейшей эксплуатации пользователи имеют чистую прибыль. Еще одни плюс очень качественной теплоизоляции – несколько уменьшается температура нагрева токопроводящих элементов и сокращается время их работы. Это дает возможность увеличивать срок пользования системой, все элементы меньше стареют и дольше сохраняют первоначальные свойства.
   

   То, насколько утеплен дом, также очень важно

2. Физическими параметрами стяжки. Стяжка в некоторых случаях может иметь толщину более пяти сантиметров, система должна нагревать такой большой объем бетона, а для этого требуется время и энергия. Толстая стяжка обладает так называемой инертностью, она долго греется и так же долго остывает. Эту особенность надо принимать во внимание во время выбора времени включения/включения системы подогрева.
   

   Первоначально сделанная стяжка толщиной до 85 мм очень сильно поможет вам сэкономить в будущем на отоплении

3. Материалами изготовления финишных покрытий. Чем они лучше проводят тепло, тем меньше мощности потребует система. Почему? Все довольно просто. Абсолютное большинство энергии отдается внутрь помещения, плиты перекрытия напрасно не греются.
   

   Также значение имеет и выбранное финишное покрытие

Важно. В природе не существует материалов, не проводящих тепловую энергию. Это значит, что все утеплители с той или иной скоростью пропускают ее.

Если одна поверхность, к примеру, нагрета до +30°С, то и вторая со временем будет иметь такие же параметры. Она не будет всегда холодной, это противоречит фундаментальным законам физики. Раз утеплитель прогревается, то будет греться и бетонная плита перекрытия, потери неизбежны. Вопрос только в их количестве, а это полностью зависит от физических характеристик материалов.

Виды терморегуляторов для теплого пола

Лучше всего использовать программируемые терморегуляторы, с выставлением не только нужной температуры, но и времени отключения-включения теплого пола

Терморегулятор для теплого пола

Как правильно рассчитать мощность электрической системы подогрева

Пример расчета мощности пленочного теплого пола

Шаг 1. Узнайте площадь обогреваемого помещения. К примеру, ширина комнаты 4 м, а длина 5 м, общая площадь равняется 4×5=20 м².

Для начала измеряется площадь помещения

Как рассчитать площадь комнаты

Шаг 2. Умножьте ее на рекомендованную мощность одного квадратного метра. В нашей комнате система подогрева пола используется как единственный источник тепла, соответственно, рекомендованная мощность составляет 160 Вт/м². Умножаем мощность, необходимую для обогрева одного квадратного метра, на всю площадь помещения, получим общую мощность для всей комнаты. 20 м²×160 Вт/м² = 3200 Вт = 3,2 кВт.

Рекомендуемая минимальная площадь — 140 Вт/м2

Шаг 3. Рассчитайте, сколько отопительной пленки надо для получения такой тепловой мощности. Эти данные указываются производителем, но в большинстве случаев мощность квадратного метра системы составляет 220 Вт. Делим общую мощность, необходимую для обогрева помещения на мощность квадратного метра используемой системы. 3,2 кВт:220 Вт = 14,5 м². Надо знать, что 220 Вт – это максимальная мощность пленки, есть еще материалы мощностью 160 Вт и 80 Вт, но для нашего случая они не подходят. По такому алгоритму рассчитываются не только пленочные обогреватели, но и кабельные, ламповые и т. д.

Стандартная мощность ИК пленки

Тёплые полы — серьёзная статья затрат при ремонте, поэтому важно точно рассчитать, сколько и каких материалов понадобится. Чтобы облегчить ваши трудозатраты, мы подготовили специальную инструкцию, рассказывающую, как произвести расчёт тёплого пола — водяного или электрического. Онлайн-калькуляторы прилагаются. А в статье «Что нужно для тёплого пола?» найдёте полный список всего, что может понадобиться при монтаже.

Как не надо делать

Несколько слов нужно сказать о том, как не надо подсчитывать расход энергии. К сожалению, информацию в Интернете дают многочисленные дилетанты. Кто-то напишет ерунду, а десять моментально перепишут ее под своими именами. Вот лишь один из многих примеров, он касается рассматриваемой нами темы.

Есть распространенные ошибки при подсчете расхода энергии

Советуют рассчитывать затраты по формуле W=S×P×0,4. Здесь W – затраты энергии за единицу времени, S – площадь помещения, P – суммарная мощность теплого пола, 0,4 – коэффициент, который учитывает только полезную обогреваемую площадь без различных предметов и ковриков. Такое объяснение данных есть в статьях. Что в этой формуле неправильно?

1. Латинской буквой W в физике обозначается расход электрической энергии, используемый потребителями тока. Мощность прибора обозначается латинской буквой Р и измеряется в ватах. Ватт – это мощность, которую имеет ток в один ампер с напряжением один вольт. Например, если теплый пол потребляет 2 А при напряжении 110 В, то его мощность (Р) равняется 2 А×110 В=220 Вт.
   

   Данную форму не стоит использовать

2. При чем здесь 0,4, почему выбран именно этот коэффициент? В каждой комнате свой набор мебели и ковриков, они занимают различную площадь. Но это не значит, что под ними обязательно нет системы отопления, план размещения электрических нагревателей составляется индивидуально в каждом конкретном случае. Одни комнаты полностью свободны от мебели и ковров, у других они занимают 10%, а в третьих 80%. Под некоторыми могут монтироваться теплые полы, а под некоторыми нет. Как можно применять универсальный коэффициент для всех расчетов?
3. Откуда в результате берется время, если ни одна из величин, используемая в формуле, его не имеет?

Если кратко, то это не уравнение, а набор букв и знаков, никого фактического смысла не имеющих. На физику это уравнение похоже так же, как химия на алхимию. Расход электрической энергии определяется по формуле: W (расход энергии, кВт×ч) = P (потребляемая теплым полом мощностью, Вт) × t (время работы электрического подогрева для пола, ч). Вот и все, пользуйтесь при расчетах только правильными формулами, не нужно обращать внимание на безграмотные статьи. Именно кВт/ч показывают счетчики, их данные берутся для оплаты за использованную электрическую энергию.

В среднем, мощность теплого пола составляет от 0,1 до 0,2квт/м2. Данную информацию всегда можно найти на коробке или бирке от изделия

Таблица расчета мощности нагревательного кабеля

Как можно сократить затраты на электроэнергию

Застройщиков интересует потребляемая электрическая энергия, именно за нее необходимо платить деньги. А это значение рассчитывается очень просто, надо суммарную мощность умножить на количество времени, которое система включена. Как рассчитать мощность системы мы выше описывали, параметры времени можно узнать только при эксплуатации, точно предвидеть их невозможно. Причина очень простая – никто не может предварительно знать, какое время будет включен подогрев, слишком много факторов влияют на это.

Как сэкономить электричество при использовании теплого пола

Сократить расход электроэнергии можно за счет нескольких технических мероприятий.

1. Установить многотарифный счетчик и включать полы в ночное время. Экономия небольшая, но воспользоваться можно. Хотя появятся некоторые неудобства: ночью спать придется в жарких помещениях, а днем мерзнуть.
   

   Установите многотарифный прибор учета электроэнергии

2. Постоянно пользоваться автоматическим терморегулятором. В настоящее время есть очень сложные приборы, позволяющие программировать показатели температуры в суточном режиме. Установите такие приборы, их довольно высокая стоимость быстро окупается.
   

   Используйте терморегулятор

3. Не пользуйтесь естественной вентиляцией, она выбрасывает на улицу очень много тепловой энергии. По возможности монтируйте принудительную, появляется возможность самостоятельно контролировать режимы воздухообмена.
   

   Не прокладывайте теплый пол в тех местах, где располагается мебель и бытовая техника (без ножек)

К сведению. В нашей стране действуют санитарные нормы температуры в жилых помещениях не ниже +18°С. В Европе этот показатель +16°С, а в Японии +15°С. Может, они потому дольше живут, что помещения прохладнее? Кстати, врачи доказали, что при низкой температуре замедляются процессы старения, а организм значительно активирует иммунную систему. Есть над чем задуматься.

Схема распределения теплопотерь

Недостатки электрического теплого пола

Рассмотрим только один, по нашему мнению — самый существенный. Все остальные проблемы решаемы и ничем не отличаются от других систем подогрева.

У электрических теплых полов имеются и недостатки

Выше мы уже приводили пример расчета мощности электрического пола для комнаты площадью 20 м², для обогрева такого помещения потребуется 3,2 кВт. Если у вас квартира средних размеров, то возникают проблемы. Даже при подогреве нескольких комнат общей площадью 60 м² понадобится почти 10 кВт мощности. К ним следует прибавить остальных потребителей электрической энергии и в сумме для одной квартиры надо не менее 17–20 кВт. Ни одна стандартная проводка не рассчитана на такую мощность, придется менять все кабели, автоматы и специальную защитную арматуру. Кроме того, возникают очень большие проблемы с внутридомовыми распределительными щитами и владельцами электрических сетей. У них для значительного увеличения потребляемой мощности должен быть запас электрических подстанций высокого напряжения. Как показывает практика, большинство из них и так работают на физическом пределе, а то и с перегрузкой.

Теплый пол электрический

Получить разрешение на подключение дополнительных мощностей – большая проблема. Перед тем как приступать к монтажу теплого пола с электроподогревом, настоятельно рекомендуется в письменном виде получить ответ от заинтересованных организаций о возможности подключения.

Видео – Как рассчитать мощность теплого пола

Видео — Теплый пол: потребление

Видео — Электрические тёплые полы: плюсы и минусы