Энергопотребление теплого пола: критерии и пример расчета

Причины возможного роста энергопотребления

В первую очередь необходимо установить точные причины возможных тепловых потерь и определить наличие этих факторов в конкретном жилье.

Наибольшее влияние на расход электроэнергии оказывают следующие:

• Использование системы в качестве основного или дополнительного отопления.
• Теплоизоляционные характеристики помещения. Чем качественнее сделано утепление наружных стен, дверей и окон, тем меньше энергии потребуется для обогрева помещения.
• Климатические условия в месте расположения объекта. Преимущество низких температур вызывает существенное увеличение энергопотребления.
• Материал покрытия полов. Прогрев керамической плитки значительно увеличивает расход энергии, по сравнению с линолеумом, ламинатом и т.д.
• Сколько человек постоянно проживает в данном помещении и как используют обогрев. Довольно часто жилье остается пустым в течение дня. В этот период отопление не требуется и теплый пол включать нецелесообразно. В таком режиме работы экономия может составить до 50%.
• Правильная настройка терморегулятора дает возможность получить до 30% экономии.
• Индивидуальное восприятие каждым человеком низких и высоких температур. Некоторые люди чувствуют себя комфортно лишь в хорошо прогретом помещении. Соответственно расход энергии увеличивается, поскольку дополнительные удобства и комфорт всегда требую и дополнительной оплаты.

Расчеты потребления электроэнергии

Проводя расчет расходов потребления электроэнергии электрических теплых полов, необходимо определиться в первую очередь три составляющие:

• Площадь обогреваемого помещения.
• Тепловые потери здания.
• Мощность теплого пола.

Эти показатели являются общими. Для более точного расчета вам придется найти информацию и по более конкретным факторам, влияющим на данный конечный показатель. О них мы уже писали выше (площадь остекления, количество дверей и прочее).

Для примера можно сделать расчет потребления на один квадратный метр обогреваемой площади. У нас есть площадь пола, равная 1 м². Сегодня производители теплых электрических полов предлагают различные модели с разными мощностями. Мы для примера возьмем мощность 150 Вт/м². Для обогрева одного квадратного метра нам потребуется 0,15 кВт электроэнергии. Умножаете это на 24 часа в сутки, получаете 3,6 кВт/ч в день. Это число умножаете на тариф. Вот и ваши расходы электроэнергии за сутки.

Экономим на использовании теплого пола

Но здесь есть один очень интересный момент, связанный с терморегулятором. Понятно, что по максимальной теплоотдаче электрический теплый пол будет работать лишь в самом начале, когда необходимо нагреть помещение до определенной температуры. Затем сам прибор начинает работать, так сказать, периодически. В чем суть принципа работы теплого пола?

• С помощью терморегулятора выставляется необходимый для данного помещения температурный режим.
• Происходит нагрев кабеля до заданного температурного показателя.
• Затем идет остановка подачи электроэнергии.
• Какое-то время теплый пол просто не работает только из-за того, что напольное покрытие еще отдает тепло в помещение.
• Дойдя до критической нижней точки, терморегулятор срабатывает и подключает подачу электроэнергии на нагревательный кабель.

Получается так, что электрическая система работает не все 24 часа в сутки. Помните, мы говорили о 30% экономии? Это они и есть. Из нашего примера получается, что отопительная напольная система будет потреблять не 3,6 кВт, а 2,4 кВт. Существенная разница. Но и это еще не все, что касается вопроса, сколько потребляет теплый пол электричества.

Экономичный вариант – пленочный пол

Многое будет зависеть от того, какой напольный материал был уложен на теплый пол в качестве отделки. От этого будет зависеть тепловая отдача покрытия, а соответственно и потребность в электроэнергии. К примеру, для керамической плитки необходим теплый пол мощностью 180 Вт, для ламината 130 Вт. Варьируя этими показателями, можно правильно подобрать отопления к каждому отдельно взятому помещению.

В качестве дополнения ко всему вышесказанному необходимо сказать, что потребление электрического тока также будет зависеть и от интерьера комнаты: установлена ли в нем мебель, какая она, установлены ли на полу другие предметы (к примеру, пианино, сундук и прочее). Почему этот фактор является немаловажным? Все дело в том, что схема расположения элементов теплого пола как раз и зависит от места установки предметов мебели. Специалисты рекомендуют под них теплый пол не монтировать.

• Во-первых, тепло из-под мебели выделяться в помещение не будет. А, если и будет, то только в мизерных количествах.
• Во-вторых, есть большая вероятность, что в местах установки мебели, а, точнее сказать под их ножками, может произойти излом кабеля или пленки, что приведет к разрыву электрической цепи, а, значит, теплый пол работать не будет.

Специалисты поэтому при проведении расчета не берут полностью всю отапливаемую площадь помещения, а всего лишь 70%. И это опять экономия.

Комфорт плюс экономия энергоносителя

Получается очень интересная картина. Определить точно, сколько потребляет электрической энергии теплый пол, достаточно сложно. Посмотрите, сколько факторов надо учитывать, чтобы сделать точный расчет. Если вы решаетесь выполнить его самостоятельно, то это может быть очень затруднительно. Поэтому рекомендуем использовать упрощенный вариант, который мы вам показали, с небольшими  добавками на вид напольного покрытия и на учет используемого терморегулятора.

Сравнительный анализ потребления теплых полов по видам

Во всех электрических полах осуществляется индукционный нагрев поверхности, то есть при помощи электрического тока. Происходит преобразование электроэнергии в тепловую энергию приблизительно с одинаковым КПД. На размер энергопотребления тёплого пола влияет способ монтажа и напольное покрытие.

Большое значение оказывают следующие факторы:

Теплоизоляция и коэффициент отражения подстилающего материала; Степень теплопотерь в стяжке — это важно для сооружений, монтирующих в стяжку. Проанализировав вышесказанное можно подвести итог, что:. Проанализировав вышесказанное можно подвести итог, что:

Проанализировав вышесказанное можно подвести итог, что:

• наиболее энергоэффективны греющие устройства, которые кладутся непосредственно под декоративное изделие;
• укладка качественного утеплителя с отражающей поверхностью и изоляция краёв стяжки от стен, позволит сократить различия между моделями с точки зрения экономичности.

Несмотря на небольшое расхождение в уровне потребления электроэнергии различными типами электрических полов, отличия всё же есть. Наиболее существенный расход у плёнки — 220 Вт/м2, степень максимального нагрева +40 градусов.

При монтаже кабеля в стяжку — 150 Вт/м2. Поэтому, если позволяет конструкция, то экономичней укладывать кабельную систему в стяжку. При качественно сделанной теплоизоляции, устройство будет прогревать стяжку около 8 часов, а потом она будет отдавать его помещению.

Однако, это разница в потреблении электрического тока разными видами систем не значительная, при укладке их в помещениях маленькой площади. Существенно отличаются расходы при их монтаже во всей квартире.

Расчёт затрат электричества по видам

Чтобы определить, сколько электрический тёплый пол потребляет тока, рассмотрим ряд следующих факторов: тепловые потери, толщина основания и степень теплоизоляции помещения.

Вычислить размер потребляемой электроэнергии поможет формула:

• S — площадь в м2;
• P — мощность;
• 0,4 — коэффициент обогреваемой полезной площади.

Электрический кабель и маты

Для определения размера потребляемой электроэнергии и расходов на её оплату при эксплуатации кабельной системы, необходимо учитывать ряд моментов:

1. Размер отапливаемой площади — свободная часть комнаты без мебели. Обычно это 12 — 15 кв. м., именно там будет стелиться кабель или маты.
2. Чтобы обогревать 15 м² пола, в среднем требуется провод, общая мощность которого 2100 Вт/ч. Чаще, потребители приобретают иностранные изделия, рассчитанные на напряжение в 230Вт. В наших условиях такой кабель не может функционировать во всю силу. Он способен потреблять не больше 1930 Вт.
3. 1930 Вт — мощность, которую потребляет теплый кабельный пол при максимальной нагрузке. При этом температура нагрева может достигать +45°С. Комфортной, считается температура до + 23°С. Пол в таких условиях, может расходовать около 965 Вт.
4. Согласно вычислениям, для поддержания комфортной атмосферы, необходимо нагревать кабель на протяжении 20 мин каждый час. В итоге, потребляемая мощность для обогрева 1 м2 пола составляет не более 322 Вт/час.

Платить за энергию, потребляемую кабельным теплым электрополом можно меньше, если использовать двухтарифный счётчик.

Кроме того, при использовании кабеля, для определения количества потребляемой электроэнергии, нужно рассчитать его длину. Это легко сделать по формуле:

где:

• l — длина провода:
• а — шаг между петлями кабеля.

Умножив данное значение на мощность провода (120−200 Ватт), вы получите величину потребления тёплым полом электроэнергии на 1 м2.

Инфракрасный теплый пол

Если применяются инфракрасные тёплые полы, то на расход электроэнергии у них, как и при функционировании любой отопительной системы, влияет степень подготовки помещения. Кроме того, важным фактором считается мощность плёнки. При использовании устройства как основное отопление — 220 Вт/м2, если дополнительное — 150 Вт/м2.

Сколько потребляют энергии тёплые плёночные полы в месяц, рассмотрим на примере комнаты 50 квадратных метров, при мощности плёнки 150 Вт. Для этого:

W=50*150*0,4=3000 Вт или 3 киловатта за 60 минут.

Чтобы высчитать месячное потребление, необходимо:

Полученный показатель умножается на тариф вашего региона — столько вы будите тратить на оплату света в деньгах. Естественно, эта цифра приблизительная, и при использовании счётчика «день — ночь».

При правильно проведённом расчёте и планировании, затраты возможно значительно понизить.

Базовые показатели потребления электричества

Для определения, какой экономнее пол использовать, нужно разобраться в норме потребления каждого.Итак, если пол используется, как дополнительный источник тепла, тогда затраты составляют от 100 до 150 Вт на м2.

А в качестве основного обогрева — порядка 220 Вт на м2. Эти показатели могут варьироваться в зависимости от процесса эксплуатации. Самый пик потребления приходится на момент запуска системы, то есть на прогрев, в то время, как для поддержания тепла затраты незначительные.

• Термоматы. Применяют под твердые финишные покрытия, камень, искусственный камень. Расходует 0,1-0,2 кВт на м2.
• Нагревающие кабели. Также применяют предпочтительно под твердое покрытие. Являются наиболее экономичными в плане потребления ресурсов по отношению к термоматам. Берет 0,01-0,07 Квт на м2 на каждый виток, а на комнату в 10 квадратов получится приблизительно 0,4 килловатт.
• Инфракрасный пол. Используется практически под любое напольное покрытие, плитку, ламинат, линолеум. Потребление составляет 0,15-0,5 кВт на метр2.

Если у вас в доме есть доступ к газу, логичнее будет использовать именно это метод получения тепла с использованием водяных труб, однако, в качестве страховочного варианта многие собственники предпочитают использовать именно электрополы.

Номинальный и реальный расход энергии электрического теплого пола

Основные виды электрических полов

Чтобы определиться с электропотреблением теплого пола, следует рассмотреть базовую мощность каждого вида материала, используемого при монтаже. Наиболее распространены следующие виды:

• пленочное инфракрасное покрытие;
• греющий кабель;
• термомат.

Классификация теплых электрических полов

Для тонкого напольного покрытия, например, ламината или линолеума, чаще всего используются пленочные системы обогрева. Для плитки и прочих твердых материалов – кабель или маты. Пленочное покрытие больше всего потребляет электричества, греющий кабель – самый экономичный. Термоматы в основе имеют инфракрасную пеленку, поэтому показатели потребления энергии у них схожи с пленочными.

Базовая мощность нагревательных приборов

Потребление электричества каждой системой нагрева зависит от набора характеристик:

• толщины материала;
• мощности приборов на 1 кв. метр;
• максимальной температуры нагрева.

Таблица теплопотребления теплых полов в помещениях

Эти данные производитель обязан указывать на заводской упаковке материала, как и номинальную величину потребляемой энергии.

Таблица электропотребления некоторых моделей греющих элементов на 1 кв. метр:

Кабель имеет небольшую мощность, но его располагают в несколько витков на 1 кв. метр, таким образом, чтобы суммарная мощность теплого пола составила – 130–150 Вт на квадратный метр – это средний показатель.

Расчет мощности для теплых полов

Факторы, влияющие на электропотребление

Совокупные затраты на системы отопления теплыми полами

Но есть и другие факторы, способные снизить или увеличить потребление электричества, к ним относятся:

• уровень теплоизоляции стен в помещении — чем он выше, тем меньшим будет потребление энергии;
• температура воздуха на улице – в холодное время года электрический пол будет работать намного больше;

Расчет энергопотребления

Для того, чтобы рассчитать какое количество электричества будет потреблять теплый пол, есть несколько подходов:

Расчет номинального потребления: в комнате площадью 14 м 2 нагревательные элементы будут занимать 10 м 2 . Чтобы рассчитать потребление электричества, нужно площадь покрытия умножить на мощность.

Потребление электроэнергии инфракрасными теплыми полами

Предположим, что используется термомат мощностью 130 Вт на 1 метр², тогда 10*130 = 1300 Вт или 1,3 кВт/ч – это номинальный расход. Далее, предполагаем, что в сутки пол включен 8 часов, тогда в день получается – 8*1,3 = 10,4, а в месяц – 10,4*30 = 312 кВт.

Средняя стоимость 1 кВт в России – 2,5 рубля, поэтому расходы на эксплуатацию теплого пола составят 780 рублей. Этот метод дает возможность рассчитать максимальную величину энергопотребления, без учета использования терморегулятора и прочих факторов, влияющих на потребление.

Технология расчета затрат с использованием коэффициента.

Для подсчета применяется формула: W=S*P*k, где:

График нагрева и потребления электроэнегрии инфракрасным теплым полом

S – площадь комнаты;

P – мощность нагревательного элемента;

k – коэффициент полезной площади обогрева, по общепринятым стандартам он равен 0,4.

Комната площадью 20 м 2 , используется термомат, мощностью 130 Вт на 1 метр², тогда формула будет иметь следующий вид:

W= 20*130*0,4 = 1040 Вт (1,04 кВт).

Далее, рассчитываем расход электричества в день: 8 часов *1,04 кВт = 8,32, в месяце – 12*30 = 249,60 кВт. Стоимость затрат – 249,60*2,5 = 624 рублей.

Потребление электроэнергии инфракрасной пленки

Насколько отличаются реальные показатели энергопотребления от номинальных?

Конечно, реальный расход будет сильно отличаться от номинальных показателей, поскольку часто бывает, что целый день в доме никого нет и пол включать нет смысла, поэтому реально он будет работать лишь 5 часов. Потребностей в ежедневном нагреве также не возникнет, особенно теплой осенью, поздней весной и летом, поэтому рассчитанные показатели будут примерно в два раза ниже.

Правильная установка электрического теплого пола

Есть еще и способы значительно снизить электропотребление, например, использовать терморегулятор. Хороший прибор будет экономить до 30% номинальной величины энергопотребления. На практике получается так, что электрический пол нагревается до заданной температуры за 5 минут, затем остывает 10 минут и снова включается. В час нагревательный элемент работает лишь 20 минут. Если вся система включена 9 ч. в сутки, из них электричество потребляется только 3 ч., следовательно затраты будут выглядеть следующим образом:

W= 20*130*0,4 = 1040 Вт/ч (1,04 кВт);

1,5*3 = 3,12 – в сутки;

3,12*30 = 93,60 – в месяц;

93,60*2,5 = 234 рубля.

Есть еще несколько способов снизить расход энергопотребления:

Факторы, влияющие на потребление электроэнергии теплым полом

При правильном монтаже и расчете можно качественно нагреть дом и не переплатить

Электричество – дорогостоящий источник энергии, но эффективный. Если правильно подобрать систему отопления, можно обеспечить дом теплом и не тратить много денег на оплату счетов.

Вид системы

Различают несколько видов напольного электрообогревателя:

• Греющий кабель – резистивный или зональный. Самый дешевый вариант. Аккумулирует некоторое количество тепла, после выключения пол остывает медленно. Схема укладки сложная: кабель можно размещать только на открытых участках, иначе он перегревается и выходит из строя. Такую модификацию устанавливают на балконах, лоджиях, в ваннах, где отопление требуется реже.
• Термоматы – конвекционные и инфракрасные. Более экономичные и меньше потребляют электричества. Монтаж требует высокой квалификации. Укладывают термоматы под тонкое половое покрытие, помещают в стяжку или в слой плиточного клея.
• ИК-пленка – нагрев только за счет ИК-излучения. При этом исчезает этап передачи тепла покрытию. Ик-пленка эффективнее. Ее монтируют в жилых помещениях, где приемлемую температуру нужно поддерживать постоянно.
• Саморегулирующиеся – за счет включения углеродно-полимерного материала система саморегулируется. На холодном участке у кабеля падает сопротивление, через него проходит ток большей интенсивности и нагревает его. При нагреве сопротивление кабеля растет и ток ослабевает. Этот вариант разработан для промышленной сферы, дорог в производстве, но эффективнее, чем остальные модификации.

Внешние факторы

На расход электроэнергии влияет площадь окон и дверей, их количество

Факторы определяют величину теплопотерь. Чем они меньше, тем менее мощное можно ставить отопление, и тем меньше платить за электричество. Учитывают следующее:

• Число окон и дверей – металлическая или стеклянная поверхность хорошо проводит тепло. Предупреждают потери, утепляя двери.
• Уровень сопротивляемости теплопотерям – величину составляет показатель материала стены – кирпич, бетон, качество, толщина теплоизоляционного слоя, характеристики наружной и внутренней отделки. Недостаточная теплоизоляция сводит на нет преимущества теплого пола и приводит к лишним расходам.
• Погодные условия – в сильные холода потребление закономерно увеличивается.
• Число жильцов – чем больше людей живут в квартире, тем меньше работает теплый пол.

Характеристики пола

Чем шире шаг укладки, тем меньше потребление электроэнергии

На энергопотребление любого варианта теплого пола влияют его собственные показатели:

• наличие терморегулятора – чем точнее регулируется температура, тем экономичнее система;
• шаг укладки кабеля – чем он меньше, тем мощнее обогреватель, тем больше энергии он потребляет;
• толщина напольного покрытия – ламината, плитки, или стяжки – чем она меньше, тем ниже расход электричества.

Ковер или ковролин снижает эффективность напольного обогревателя и заставляет его работать слишком активно. Материал затрудняет теплоотвод, что может привести к перегреву и порче кабеля. Допускается класть только маленькие декоративные коврики.

Формула для вычисления полезной площади

Полезная площадь помещения, где планируется укладка тёплого инфракрасного пола, рассчитывается в соответствии с определённым алгоритмом и с использованием следующих простых арифметических формул:

Полезная площадь комнаты S_пол. = S_общ. – S_меб. – S_огр., где:

• S_меб. – это часть площадь комнаты, занимаемая неподвижными предметами мебели – диванами, креслами, стенками, сервантами, шкафами-купе и другими крупногабаритными изделиями.
• S_огр. – это участок площади комнаты по её периметру, который ограничен расстоянием от стен, обозначенных как «мёртвая зона».
• S_общ. – общая площадь комнаты, которая вычисляется по стандартным геометрическим формулам. Для квадратной комнаты S_общ. = А2, где А – длина одной из стен помещения, а для прямоугольного отделываемого пространства S_общ. = А х В, где А и В – это длины примыкающих друг к другу ортогональных стен в помещении.

1. S_меб. = S_{меб. 1} + S_{меб. 2} +…+ S_{меб. n}.
2. S_{меб. 1} = a_{меб. 1} х b_{меб. 1},
3. S_{меб. 2} = a_{меб. 2} х b_{меб. 2},
4. S_{меб. n} = a_{меб. n} х b_{меб. n},

Где a и b с разными индексами – это стороны каждого прямоугольного предмета мебели в плане. В случае расчёта радиусных приметив мебели, следуя приводить их к квадратному чтению со сторонами, равными ¾ от их диаметра.

Соответственно, S_{меб. 1}, S_{меб. 2}, …, S_{меб. n} – это площадь в комнате, занимаемая конкретным предметом мебели.

S_огр. = P x c, где

1. Р – это периметр комнаты по контру стен, которое равняется сумме их длин, а, в случае, с прямоугольным помещением – удвоенная сумма длин двух прилегающих друг к другу стен в комнате.
2. с – это расстояние, которое откладывается от каждой стены к середине помещения, составляет от 300 до 500 мм, называемое «мёртвой зоной».

Согласно приведённому выше алгоритму, ниже приводится конкретный пример расчёта полезной площади в комнате с габаритами 4 х 5 м, перед укладкой в ней тёплого инфракрасного пола:

• S_общ. = А х В, где А = 4 м, В = 5 м.
• S_общ. = 4 х 5 = 20 м2.
• В рассматриваемой комнате установлен сервант вдоль одной из стен с длиной а₁ = 3 м и глубиной b₁ = 1 м, а также диван на низких ножках с габаритами в плане a₂ = 2,5 и b₂ = 1,2 м.

Таким образом, площадь мебели S_меб. = S_{меб. 1} + S_{меб. 2} = а₁ x b₁ + а₂ x b₂.

1. S_{меб. 1} = 3 x 1 = 3 м2.
2. S_{меб. 2} = 2,5 х 1,2 = 3 м2.
3. S_меб. = 3 + 3 = 6 м2.

«Мёртвая зона» по периметру комнаты составляет с = 300 мм, а, учитывая, что вдоль одной из стен помещения установлен сервант длиной 3 м, то данный габарит вычитается из периметра Р.

То есть, Р_комн. = 2 х (А + В) – а₁ = 2 х (4 + 5) – 3 = 15 м.

Таким образом, S_огр. = Р_комн. х с = 15 х 0.3 = 4,5 м2.

На финальном этапе, определяется полезная площадь комнаты, где будет укладываться инфракрасный плёночный тёплый пол.

S_пол. = S_общ. – S_меб. – S_огр. = 20 х 6 – 4,5 = 9,5 м2.

Таким образом, учитывая небольшой запас на подрезку и отходы вдоль линии возможного раскроя инженерного оборудования, следует приобрести около 12 м2 плёночного ИК тёплого пола.

Следует учесть, что нескорые производители предлагают свою продукцию только в модульном исполнении по отапливаемой площади, то есть, кратную 5 м2.

В таких ситуациях следует заранее рассчитать полезную площадь всех помещений в квартире, частном доме или офисе, где планируется укладка данного оборудования, после чего приобрести с требуемым коэффициентом запаса полный объём, что снизит риск образования большого количества отходов.

Даже если площадь комнаты составляет больше, благодаря эффективному расчёту, пользователь может сэкономить деньги на приобретении оборудования и материалов, но без потери КПД данной инженерной системы, а также без снижения теплоотдачи в эксплуатируемых зонах.

Саморегулирующиеся кабели

Благодаря особому строению греющие провода такого типа не перегреваются. Саморегулирующийся кабель для теплого пола состоит из последовательно соединенных маленьких сегментов. Каждый из них насчитывает две токопроводящие жилы, между которыми располагается полимер, выделяющий тепло.

Саморегуляция электрического пола данного типа основана на свойствах полимера, у которого электрическое сопротивление во многом зависит от температурного режима. Чем он выше, тем больше сопротивление.

По этой причине в процессе нагрева полимера и возрастания степени сопротивления сила тока, идущего через элемент, понижается, а значит, уменьшается количество выделяемой тепловой энергии. Так регулируется теплоотдача каждого сегмента. При этом температура соседних элементов друг от друга не зависит. Стоимость такой проводки под теплый пол намного дороже, чем из резистивных кабелей.