Швидкість нагріву електричної «Теплої підлоги»

Досить часто споживачі та фахівці ставлять запитання: “Скільки часу буде потрібно для нагріву підлоги при включенні системи електричної “Теплої підлоги” при настанні холодів?” Або інше подібне запитання: “Наскільки швидше нагріється підлога з нагрівальним матом, покладеним відразу під плиткою, в порівнянні з кабелем в стягуванні?” Для відповіді на ці запитання нижче наведені оціночний розрахунок швидкості нагрівання конструкції підлоги та приклади обчислення часу нагріву для деяких конструкцій підлоги.

В даному розрахунку приймається наступна конструкція: підлогу без теплоізоляції під кабелем, знизу під перекриттям – опалювальне приміщення. До уваги не беруться втрати тепла з поверхні підлоги і з поверхні стелі під бетонним перекриттям. Передбачається, що для оцінки нагріву задаються шар над кабелем / матом і шар під кабелем / матом з аналогічною товщиною.

Час нагріву підлоги пов’язано з теплоємністю його конструкції і для 1 м2 може бути розраховане за формулою:

tнагріву = (С/Р) · (Тпочаткова – Ткінцева),

де С – теплоємність 1 м2 підлоги,

Р – потужність нагрівальної системи, Вт/м 2,

Т – температури підлоги початкова та кінцева.

Теплоємність розраховується за формулою:

C = ρ · c · V,

где ρ – питома щільність матеріалу(-ів) конструкції підлоги,

с –  питома теплоємність матеріалу(-ів) конструкції підлоги,

V – обсяг конструкції підлоги, що нагрівається.

Для прикладу візьмемо такі характеристики:

  • встановлена потужність – 135 Вт / м 2(при 220 В);
  • товщина стяжки над кабелем/матом – 15 мм + клей 5 мм + плитка 10 мм = 30 мм ;
  • початкова температура підлоги – 18°C, приймаємо мінімально комфортну температуру “Теплої підлоги” – 27 °C;
  • Питома теплоємність цементно-піщаної стяжки c = 840 Дж/(кг K ), питома щільність ρ = 1600 кг/м(ДБН В.2.6-31: 2006 Теплова ізоляція будівель). Для простоти розрахунку приблизно такі ж характеристики для клею та плитки.

Для спрощення розрахунку передбачається, що для початкового нагріву оцінюється шар над кабелем/матом і шар під кабелем/матом з аналогічною товщиною. Таким чином, теплоємність 1м2 конструкції підлоги з товщиною, що прогрівається, 30 + 30 = 60 мм = 0,06 м і відповідно з таким же об’ємом для 1м2 складе:

C = ρ · c·V= 1600 · 840 · 0,06= 80 640 Дж/(K·м2).

Час нагріву складе:

tНагріву= (80640/135) · (27-18) = 5376 с ≈ 1,5 години.

Таким чином, оцінне значення швидкості нагріву з 18 до 27 °C (на 9 °C) для системи “Тепла підлога” з потужністю 135 Вт/м , з глибиною установки кабелю/мату 3 см,  стяжкою під кабелем/матом товщиною мінімум 3 см, теплоізоляція відразу під кабелем/матом відсутня, становить приблизно 1,5 години .

Швидкість нагріву підлоги над кабелем/матом становить приблизно 3 см/1,5 години ≈ 2 см / год, де 3 см–глибина установки кабелю/мату та немає теплоізоляції відразу під кабелем. Ця швидкість і дасть відповідь на запитання  – “Скільки часу буде потрібно на нагрів підлоги, якщо кабель лежить на такий-то глибині?” –  тобто глибина установки кабелю ділиться на цю швидкість.

Якщо кабель/мат встановлений безпосередньо на теплоізоляцію, тобто відсутній нагрів стяжки під ним, то при аналогічній глибині його установки  швидкість нагріву буде в 2 рази вища – приблизно 4 см/год.

Нижче наведені приклади оціночних розрахунків часу нагріву поверхні “Теплої підлоги” до мінімально комфортної температури при потужності  130 Вт/м 2.

  • Мат під плиткою товщиною 1,5 см (тут конструкція підлоги зазвичай завжди без теплоізоляціі “одразу під матом”):

1,5 см / 2 см/год ≈ 0,75 години.

  • Кабель нагрівальний встановлений в стяжку без теплоізоляції на глибині 5 см від поверхні, знизу під перекриттям тепле приміщення:

5 см/ 2 см/год ≈ 2,5 години.

  • Кабель на теплоізоляції в стягуванні на 5 см від поверхні (мін. 2 см. товщиною, з розділовим шаром, наприклад, з алюмінієвої фольги):

5 см / 4 см/год ≈ 1,25 години.

Щодо розрахованих величин швидкості нагріву конструкції підлоги можна зробити наступні висновки:

– Найбільш швидко нагрівається підлога з встановленим відразу під плиткою нагрівальним матом. При цьому швидкість нагріву невелика та може оцінюватися  в межах 0,5-1 години;

– Підлога з нагрівальним кабелем в стягуванні нагрівається приблизно рази в 3 довше, ніж з нагрівальним матом під плиткою;

– Установка теплоізоляції в підлозі із нагрівальним кабелем в стягуванні зменшує час нагрівання приблизно в 2 рази;

– Установка теплоізоляції в конструкцію підлоги призводить до значного зниження втрат тепла вниз, особливо якщо знизу не тепле приміщення.  Технічно розумна мінімальна товщина теплоізоляції для підлоги над теплим приміщенням – 2 см, для підлоги на грунті – 5 см, якщо знизу зовнішнє повітря – 10 см (товщина теплоізоляції за стандартом “Теплова ізоляція будівель” приблизно в 1,5-2 рази більше);

– Щодо загального принципу роботи системи “Тепла підлога” – підтримання комфортної температури поверхні підлоги, швидкість нагріву впливає на час досягнення комфорту тільки при включенні системи. Однак такі системи зазвичай експлуатується безперервно, як мінімум, протягом холодної пори року. Бажання знизити енергоспоживання, наприклад, в нічний час, не повинно реалізовуватися ручним включенням – вимиканням, а застосуванням спеціального терморегулятора з так званим “інтелектуальним” таймером. Він розраховує швидкість нагріву конкретної конструкції підлоги, заздалегідь включає нагрів на підставі цього розрахунку та абезпечує комфортну температуру підлоги до заданого користувачем часу.

Затишку та комфорту з кабельними нагрівальними системами!

Джерело