Швидкість нагріву електричної «Теплої підлоги»

Для відповіді на ці запитання в статті за посиланням нижче наведені оціночний розрахунок швидкості нагріву конструкції підлоги і приклади обчислення часу нагріву для деяких конструкцій підлоги.

Автор статті: Олег Медведєв, технічний менеджер напрямку “Кабельні нагрівальні системи DEVI”, співавтор 2 стандартів:
1. ДБН В.2.5-24-2012 “Електрична кабельна система опалення”
2. ДСТУ-Н Б В.2.5-78: 2014 ” Настанова з улаштування антікріговіх електричних кабельних систем на покриття будівель і споруд та в їх водостоках “

В даному розрахунку приймається наступна конструкція: підлогу без теплоізоляції під кабелем, знизу під перекриттям – опалювальне приміщення. У розрахунок 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:

IMG175959455918 jpeg lowDEVI floor heating 2015 023t нагріву = (С / Р) · (Тпочаткова – Ткінцева),

де С – теплоємність 1 м2 підлоги,

Р – потужність нагрівальної системи, Вт / м2,

Т – температури підлоги початкова і кінцева.

Теплоємність розраховується за формулою:

C = ρ · c · V,

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

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

V – об’єм води, що нагрівається конструкції підлоги.

Для прикладу візьмемо такі характеристики:

  • встановлена ​​потужність – 135 Вт / м2 (при 220 В);
  • товщина стяжки над кабелем / матом – 15 мм + клей 5 мм + плитка 10 мм = 30 мм;
  • початкова температура статі – 18 ° C, приймаємо мінімальнуюкомфортную температуру «Теплого статі» -27 ° C;
  • Питома теплоємність цементно-піщаної стяжки c = 840 Дж / (кг · K), питома щільність ρ = 1600 кг / м3 (ДБН В.2.6-31: 2006 Теплова ізоляція будівель). Для простоти розрахунку приблизно такі ж характеристики для клею і 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 1м2конструкціі статі з прогрівається товщиною 30 + 30 = 60 мм = 0,06 ми 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 з ≈ 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 і немає теплоізоляції відразу під кабелем. Ця швидкість і дасть відповідь на питання – «Скільки часу буде потрібно на нагрів підлоги, якщо кабель лежить на такій глибині?», – тобто глибина установки кабелю ділиться на цю швидкість. 

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

Нижче наведені приклади оціночних розрахунків часу нагріву поверхні «теплої підлоги» до мінімальної комфортної температури при потужності 130 Вт / м2.

  • Мат під плиткою товщиною 1,5 см (тут конструкція підлоги зазвичай завжди без теплоізоляції «відразу під матом»):

1,5 см / 2 см / год ≈ 0,75 годину.

  • 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 годину.

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

5 см / 4 см / год ≈ 1,25 годину.

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

– найбільш швидко нагрівається підлогу з встановленим відразу під плиткою нагрівальним матом. При цьому швидкість нагріву невелика і може оцінюватися в межах 0,5-1 годину;

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

– установка теплоізоляції в підлозі з нагрівальним кабелем в стяжку 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-виключенням, а застосуванням спеціального терморегулятора з так званим «інтелектуальним» таймером. Він розраховує швидкість нагріву конкретної конструкції підлоги, заздалегідь включає нагрів на підставі цього розрахунку і забезпечує комфортну температуру підлоги до заданого користувачем часу.
Затишку і комфорту з кабельними нагрівальними системами!  

Олег Медведєв, технічний менеджер напрямку “Кабельні нагрівальні системи DEVI”