Андрей Смирнов
Время чтения: ~16 мин.
Просмотров: 0

Сколько электроэнергии потребляет тёплый пол и как сэкономить?

«Количество теплоты. Удельная теплоёмкость»

Количество теплоты

Изменение внутренней энергии путём совершения работы характеризуется величиной работы, т.е. работа является мерой изменения внутренней энергии в данном процессе. Изменение внутренней энергии тела при теплопередаче характеризуется величиной, называемой количествоv теплоты.

Количество теплоты – это изменение внутренней энергии тела в процессе теплопередачи без совершения работы.  Количество теплоты обозначают буквой Q.

Работа, внутренняя энергия и количество теплоты измеряются в одних и тех же единицах — джоулях (Дж), как и всякий вид энергии.

В тепловых измерениях в качестве единицы количества теплоты раньше использовалась особая единица энергии — калория (кал), равная количеству теплоты, необходимому для нагревания 1 грамма воды на 1 градус Цельсия (точнее, от 19,5 до 20,5 °С). Данную единицу, в частности, используют в настоящее время при расчетах потребления тепла (тепловой энергии) в многоквартирных домах. Опытным путем установлен механический эквивалент теплоты — соотношение между калорией и джоулем: 1 кал = 4,2 Дж.

При передаче телу некоторого количества теплоты без совершения работы его внутренняя энергия увеличивается, если тело отдаёт какое-то количество теплоты, то его внутренняя энергия уменьшается.

Если в два одинаковых сосуда налить в один 100 г воды, а в другой 400 г при одной и той же температуре и поставить их на одинаковые горелки, то раньше закипит вода в первом сосуде. Таким образом, чем больше масса тела, тем большее количество тепла требуется ему для нагревания. То же самое и с охлаждением.

Количество теплоты, необходимое для нагревания тела зависит еще и от рода вещества, из которого это тело сделано. Эта зависимость количества теплоты, необходимого для нагревания тела, от рода вещества характеризуется физической величиной, называемой удельной теплоёмкостью вещества.

Удельная теплоёмкость

Удельная теплоёмкость – это физическая величина, равная количеству теплоты, которое необходимо сообщить 1 кг вещества для нагревания его на 1 °С (или на 1 К). Такое же количество теплоты 1 кг вещества отдаёт при охлаждении на 1 °С.

Удельная теплоёмкость обозначается буквой с. Единицей удельной теплоёмкости является 1 Дж/кг °С или 1 Дж/кг °К.

Значения удельной теплоёмкости веществ определяют экспериментально. Жидкости имеют большую удельную теплоёмкость, чем металлы; самую большую удельную теплоёмкость имеет вода, очень маленькую удельную теплоёмкость имеет золото.

Поскольку кол-во теплоты равно изменению внутренней энергии тела, то можно сказать, что удельная теплоёмкость показывает, на сколько изменяется внутренняя энергия 1 кг вещества при изменении его температуры на 1 °С. В частности, внутренняя энергия 1 кг свинца при его нагревании на 1 °С увеличивается на 140 Дж, а при охлаждении уменьшается на 140 Дж.

Количество теплоты Q, необходимое для нагревания тела массой m от температуры t1°С до температуры t2°С, равно произведению удельной теплоёмкости вещества, массы тела и разности конечной и начальной температур, т.е.

Q = c ∙ m (t2 — t1

По этой же формуле вычисляется и количество теплоты, которое тело отдаёт при охлаждении. Только в этом случае от начальной температуры следует отнять конечную, т.е. от большего значения температуры отнять меньшее.

Это конспект по теме «Количество теплоты. Удельная теплоёмкость». Выберите дальнейшие действия:

  • Перейти к следующему конспекту:  «Уравнение теплового баланса»
  • Вернуться к списку конспектов по Физике
  • Посмотреть решение типовых задач на количество теплоты

Стоимость теплого водяного пола

Водяной тёплый пол – это отопительная конструкция из полимерных труб, где циркулирует теплоноситель с температурой не более 45 ºС. А монтаж системы производится при помощи набора коллекторов.

Монтаж водяной системы можно сделать приблизительно по следующей схеме:

  1. На ровное напольное основание укладывается теплоизоляция, куда с некоторым интервалом укладываются трубы в необходимом направлении.
  2. Трубы закрепляются к плитам теплоизоляции при помощи специальных скоб или их монтаж происходит в выступах между плитами, изготовленных из пенополистирола. Главное, чтобы трубопровод был прочно встроен в конструкцию, и была организована их защита от внешних повреждений.
  3. После гидравлической проверки тёплый пол заливают стяжкой. В некоторых случаях лучше всего сделать монтаж контуров водяного трубопровода в медные теплораспределительные плиты. В данном варианте сверху насыпают керамзит, что значительно удешевляет монтаж.

В комплекте водяного пола находятся: основной трубопровод, насос, коллектор и этот комплект не зависит от необходимой квадратуры помещения, которое нужно отопить: хоть 100 кв. м., хоть 200 кв. м.

Приблизительно проект, трубы, коллекторы, вентили и т.п. будут стоить примерно 500-800 руб. за кв. метр для цементных полов, и 1200-1400 руб. кв. м. для легких. Таким образом, один метр водяного пола для небольших площадей выйдет гораздо дороже.

По произведенным расчетам, водяную систему отопления рационально монтировать в комнатах с площадью более 50 кв.м. Не учитывая стоимости заливки стяжки, стоимость водяного пола будет составлять от 1600 руб. за кв. м., для помещений более 100 квадратов.

Особенности электрических напольных систем

Технология подготовки и раскладки электронагревательных элементов отличаются от устройства водяных контуров и зависит от типа выбранных нагревательных элементов:

  • резистивные кабели, углеродные стержни и кабельные маты допускается укладывать «сухим» (прямо под покрытие) и «мокрым» способом (под стяжку либо плиточный клей);
  • карбоновые инфракрасные пленки, показанные на фото, лучше использовать в качестве подложки под покрытие без заливки стяжки, хотя некоторые производители допускают укладку под кафельную плитку.

Электронагревательным элементам присущи 3 особенности:

  • равномерная теплоотдача по всей длине;
  • интенсивностью нагрева и температурой поверхности управляет терморегулятор, ориентирующийся на показания датчиков;
  • нетерпимость к перегреву.

Последнее свойство – самое неприятное. Если на участке контура заставить полы мебелью без ножек или стационарной бытовой техникой, нарушится теплообмен с окружающим воздухом. Кабельные и пленочные системы станут перегреваться и прослужат недолго. Все нюансы данной проблемы освещены в очередном видео:

Саморегулирующиеся стержни спокойно переносят подобные вещи, но здесь начинает влиять другой фактор – покупать и закладывать дорогие карбоновые нагреватели под мебель нерационально.

Потребление

Таблица расхода электроэнергии

Чтобы иметь представление, сколько потребляет теплый пол, необходимо подсчитать тепловые потери помещения. Произвести расчеты возможно самостоятельно, проанализировав основные факторы, влияющие на это. На потребление энергии теплым полом влияют такие факторы:

  • С какой целью используется система: для обогрева комнаты или для создания комфортной обстановки.
  • Насколько хорошо произведена теплоизоляция в помещении. Чем качественнее утеплены стены, двери и окна, тем меньшее количество электроэнергии, расходуемое электрическими полами.
  • Сезонность и климат. Во время низких температур и холодной погоды расходы повышаются.
  • Вариант напольного покрытия.
  • Количество человек, проживающих в квартире или доме. Если членов семьи несколько, электрический пол должен работать чаще. Если проживает один человек, часто отсутствует, то налицо реальная экономия, когда полы можно не включать.
  • Личные предпочтения человека, желаемый температурный режим. Данные показатели субъективны.
  • Вид терморегулятора, наличие теплоизоляции. Некоторые виды оборудования позволяют экономить более трети электричества, по сравнению с аналогами.

Потребляемая мощность теплого пола зависит от таких параметров:

  • При обогреве комнаты мощность электрического пола составляет до двухсот ватт на квадратный метр.
  • При использовании системы для повышения комфортности пребывания в помещении мощность электропола колеблется в пределах ста десяти – ста шестидесяти ватт на метр квадратный.

При достижении установленной температуры энергопотребление снижается, происходит поддержание установленных параметров. Система работает в режиме чередования включения и выключения. В среднем, за час оборудование функционирует около пятнадцати минут, за двадцать четыре часа – не более шести часов.

Разнообразие вариантов теплого пола велико. В системе электрического подогрева выделяют такие подвиды:

  • Кабельный теплый пол электрический. Данный вид обогрева применялся в самом начале зарождения подобной технологии. Представляет собой конструкцию из готовых матов, прикрепляются к основанию при помощи специального клея для плитки. Сверху на маты укладывают кафель, делают стяжку для установки ламината, линолеума и других декоративных покрытий. Вариант интересен тем что дает возможность по-разному прогревать пол в одном помещении, прогревает отдельные сегменты пола до различной температуры.
  • Пленочный теплый пол занимает лидирующие позиции при установке системы. Тонкая пленка может применяться под любое напольное покрытие, за исключением кафеля. Преимуществом пленочного теплого пола является его экономичность, практичность и долговечность. Потребление электроэнергии пленочным теплым полом, по словам экспертов, считается минимальным в сравнении с существующими вариантами.
  • Инфракрасный теплый пол. Суть данного варианта в обогреве окружающих предметов, а не воздуха. Они отдают накопленное тепло в помещение, что делает процесс нагревания более эффективным. Инфракрасные полы потребляют не много электричества. Согласно наблюдениям специалистов, среди существующих вариантов электрического теплого пола, данный вариант потребляет минимальное количество электричества и считается самой экономной системой подогрева пола.

Теплый пол

Основным недостатком электрических теплых полов называют их энергопотребление. Но то преимущество, которое дает система, примеряет с данным фактом. Снизить объемы энергопотребления возможно путем установки специальных приспособлений, как, например, программируемый терморегулятор. Можно задать определенный режим работы и получить почти пятидесятипроцентную экономию ресурсов.

Водяной теплый пол позволяет подогревать помещение при подключении к центральной теплосети. Но данный вариант не показал эффективности при установке в многоквартирных домах, если температура теплоносителя нестабильна, также требует разрешительных документов

Специалисты рекомендуют обратить внимание на другие варианты обогрева пола

Чтобы система подогрева была эффективной, следует тщательно изучить существующие варианты и подобрать максимально уместный.

Если вы сомневаетесь, устанавливать ли систему теплого пола, поинтересуйтесь информацией у специалистов и тех, кто уже использует вариант подогрева пола. Целесообразно устанавливать систему, если:

  1. В доме нет индивидуальной системы отопления.
  2. Новая и качественная стяжка пола. Чтобы не проводить демонтажные работы, можно установить пленочный электрический пол.
  3. Необходимость дополнительного обогрева к основной системе отопления.

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:

Потребление электроэнергии

Мощность

Чтобы получить представление, сколько электроэнергии потребляет теплый пол, необходимо произвести расчеты. Возьмем за основу помещение площадью четырнадцать квадратных метров, поскольку такой метраж является типичным для многих домов. Полезная площадь, которая будет подогреваться – десять метров.

Мощность теплого пола – сто пятьдесят ватт на квадратный метр. Так как размер полезной площади десять квадратов, умножаем показатели, получаем 1500 ватт или полтора квт за час. Примерно за сутки электрические полы работают от шести до восьми часов. Представим, что в зимний максимально холодный месяц пол работает восемь часов в сутки. Умножаем время работы на количество потребляемой энергии и получаем двенадцать киловатт в час за день работы. Подсчитываем расход электроэнергии в месяц: расход за день умножаем на количество дней в месяце, получаем триста шестьдесят киловатт в час. Чтобы узнать, теплый пол сколько берет в денежном эквиваленте, необходимо умножить показатели на стоимость одного киловатта энергии.

Энергопотребление теплого пола будет ниже в менее холодные дни. Потребление электроэнергии связано с интенсивностью использования системы.

На вопрос, сколько энергии потребляет теплый пол, невозможно ответить четко. Но можно с уверенностью утверждать: установка электрического теплого пола повлечет некоторые расходы и увеличение счетов за потребление электричества. Чтобы снизить размер в платежке, необходимо:

Качественно утеплить жилое помещение, сделать это комплексно, учесть все пути утечки тепла

Особенно важно утеплить пол, иначе система обойдется «в копеечку».
Важно установить качественный термостат, позволяющий управлять системой и программировать ее.
Следует правильно расположить нагревательные элементы. Именно данный момент позволит предотвратить перерасход и контролировать потребление электроэнергии

Ошибочно монтировать электрический пол под техникой, бытовыми приборами, мебелью или в месте, где человек не проводит время.

Большие счета за электричество могут прийти, если теплый пол является единственным источником обогрева, если используется высокая мощность системы, если не установлены терморегуляторы.

Электрический пол можно устанавливать под любое напольное покрытие: плитку, линолеум или под ламинат. Это очень удобно, позволяет создавать уютную и комфортную обстановку независимо от особенностей напольного покрытия.

Как подсчитать расход электроэнергии

Чтобы самостоятельно определить, сколько энергии потребляет электрический теплый пол, необходимо воспользоваться следующей формулой:

W=S*P*0,4, где

S – площадь помещения;

Р — мощность системы;

0,4 — коэффициент, учитывающий, сколько поверхности пола в комнате застелено кабелем/пленкой. Другими словами, 0,4*S — полезная площадь обогрева.

Допустим, к примеру, нам нужно рассчитать расход электроэнергии электрического теплого пола мощностью 150 Вт/м2 в гостиной, площадью 25 м2.

Тогда, наша формула примет следующий вид:

W=25*150*0,4=1500 Вт, что означает потребление 1,5 кВт в час.

Значит, нам известно почасовое потребление известно, но это еще, далеко, не все.

Как правило, система подогрева работает 8-9 часов в сутки, когда все жители находятся дома. Итого, в день затраты электроэнергии будут примерно 12-13,5 киловатт. Получается, что месячный расход электроэнергии «теплого пола» составит около 360-400 кВт.

Примем, во внимание, что приведенные расчеты – очень грубые, и фактический расход в 2 раза меньше. Связано это с тем, что следует установить терморегуляторы, которые экономят электроэнергию, примерно, на 40 %

. Далее, умножаем мощность, которую расходует система в месяц на стоимость одного киловатта энергии на момент расчета

Итого, получиться готовое энергопотребление системы, на основании которого можно делать анализ, выгодно такое отопление или нет

Далее, умножаем мощность, которую расходует система в месяц на стоимость одного киловатта энергии на момент расчета. Итого, получиться готовое энергопотребление системы, на основании которого можно делать анализ, выгодно такое отопление или нет.

Формула расчета довольно простая. По данной технологии можно запросто подсчитать энергопотребление теплого пола в любой комнате: спальне, кухне, ванной и даже на балконе, главное — иметь под рукой калькулятор!

Мы увидели, сколько электроэнергии потребляет теплый пол. Если произвести расчет для всех комнат, то выйдет приличная сумма «за свет». Конечно же, при оплате первой же квитанции, вы задумаетесь, как можно сократить затраты и сделать систему отопления экономичной.

Однако, мы приведем несколько советов, которые позволят заметно снизить потребление электричества теплым полом в доме:

1. Позаботьтесь о качественном утеплении дома. Экспериментальным путем было определено, что хорошая теплоизоляция сокращает расход электроэнергии на 35-40%.

2. Обязательно установите терморегулятор на стену в самой холодной точке комнаты. Таким образом, отопление будет включаться при понижении температуры ниже установленной, и, наоборот, выключаться при достаточном нагреве помещения. Регуляторы температуры, как мы уже говорили, позволяют сократить до 40% потребляемого электричества.

3. Установите в доме многотарифный счетчик электроэнергии, при котором тариф на электричество в ночное время меньше в 1,5-2 раза (в зависимости от региона). Все равно, электрический теплый пол будет работать при Вашем присутствии, а это как раз в вечернее время, когда Вы приходите с работы. Так зачем платить больше?

4. Осуществляйте укладку материала только по полезной площади. Не стоит производить монтаж под мебелью и бытовой техникой, это не целесообразно с точки зрения сокращения расхода и к тому же запрещается самими производителями нагревательных материалов.

5. Можете немного пожертвовать отоплением, понизив температуру в помещении всего лишь на 1 градус. Незначительное пожертвование позволяет сократить расход электроэнергии электрического теплого пола на целых 5%!

Смотрим видео-ролик на эту тему:

Выясняем потребную тепловую мощность

Для расчета всех параметров будущего теплого пола – водяного или электрического – надо определить, сколько Ватт теплоты подать на обогрев конкретного помещения. Предлагаем посчитать требуемую мощность отопления простейшим способом – по площади либо объему комнаты.

В качестве примера используем планировку небольшого одноэтажного дома 100 м² (по наружному обмеру), показанную на чертеже. Заметьте, угловые комнаты со световыми проемами и внешними стенами потеряют гораздо больше тепла зимой, нежели внутренние – коридор, санузел и прихожая. Нюанс учтен в предлагаемой методике:

  1. Путем обмеров и перемножения длин выясните квадратуру каждого помещения.
  2. Площади комнат с одной наружной стенкой и световым проемом умножьте на 0.1 кВт. К данной категории относятся и центральные помещения (в примере – прихожая, ванна и коридор).
  3. На обогрев комнат, расположенных в углах здания, потребуется выделить больше тепловой энергии. Квадратуру помещения с двумя внешними стенами и окном следует помножить на 0.12 кВт (кухня и детская).
  4. Если в угловой комнате присутствует 2 и более оконных проема, площадь умножается на 0.13 кВт (гостиная и спальня на планировке).

Результаты вычислений – это требуемая теплоотдача отопительных контуров либо радиаторов в киловаттах отдельно по каждому помещению. С полученными цифрами можно переходить к следующему этапу расчета.

Вышеописанная методика не годится для комнат с потолками 3 и более метров. В подобных случаях потребное количество теплоты считается по объему помещений, умножаемому на 35, 40 или 45 Вт в зависимости от расположения внутри здания. Подробно расчет нагрузки на систему отопления изложен в отдельной статье.


Определение теплоотдачи отопления по объему комнат с потолками 3 м и выше

Настройка потребления электроэнергии теплым полом

При грамотной настройке теплый пол будет работать не круглосуточно, а около 8 часов в день. Умножая полученный ранее результат на 8, можно узнать суточный расход. После остается лишь умножить это значение на количество дней в месяце. Разумеется, все эти расчеты достаточно приблизительны и не учитывают индивидуальные факторы – например, система может быть дополнена терморегуляторами, которые повышают экономичность обогрева. Кроме того, для разных помещений результаты расчетов могут выйти разными, и при полноценном расчете об этом тоже нужно помнить.

В случае с инфракрасными пленочными нагревателями, результат расчетов тоже не будет в полной мере совпадать с реальным расходом электричества. Все дело в высоком КПД подобных устройств и низком энергопотреблением, благодаря которому система прогревает здание при минимальных затратах.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации