Водяной или электрический? Какой теплый пол выбрать?

  • admin
  • Комментариев нет
Водяной или электрический? Какой теплый пол выбрать?
  • Фото: Водяной или электрический? Какой теплый пол выбрать?

Как разобраться, что экономически в эксплуатации более эффективно, электрический или водяной теплый пол (с электрокотлом в качестве источника тепла)?

Если руководствоваться стандартным положением уравнения теплового баланса (сколько помещение теряет тепла, столько нужно его компенсировать отопительным прибором), то нет никакой разницы, чем отопить данное помещение – электрическим или водяным теплым полом.

Т.е. «грубо», если помещению требуется отопительная нагрузка 2000 Вт, то вы их ровно 2000 Вт получите что от электрического теплого пола, что от водяного.

Но, на практике, получается совсем другая «картина»:

1. Почему при подборе мощности кабельной системы эффективная отопительная мощность на 1 кв.м рекомендуется одна, а требуемая подключаемая электрическая нагрузка в разы больше?

2. Почему удельная стоимость электрического теплого пола на малых площадях в разы меньше водяного теплого пола, а на больших площадях всё с точностью наоборот? А в это, на минуточку, инвестируются собственные денежки!

3. Почему при равных условиях стоимость затрат на электричество за отопительный сезон водяных теплых полов (с электрическим котлом) в разы меньше, чем той же мощности электрический теплый пол? А это очень серьезный вопрос, т.к. речь идет об окупаемости вложения своего «семейного» капитала.

4. Как оценить риски выбора в пользу электрических теплых полов или водяного теплого пола?

Заинтригованы?!

Ответы дадим на следующей неделе!

Многие производители и продавцы систем электрических теплых полов заявляют о 100% преобразовании электрической энергии в тепловую.

Это заявление, мягко скажем, «от лукавого».

Во-первых, ни один вид энергии не преобразуется в другую со 100% КПД. Всегда существуют те или иные виды потерь при преобразовании.

Во-вторых, если бы мы стояли ногой непосредственно на самом нагретом кабеле (мате, пленке) и «получали» тепло непосредственно на его поверхности, то это одно дело. Но нагревательный элемент заложен в «пирог» пола, следовательно, преобразование тепла происходит по «каким-то иным» процессам, отличным от прямой передачи.

Попробуем с этим разобраться.

Тепло в помещение отдается с поверхности теплого пола. Следовательно, её надо нагреть. Теплопередача происходит от нагревательного элемента (кабеля, мата, трубы теплого пола) стяжке, от стяжки чистовому покрытию. Эффективность процесса зависит от температуры нагревательного элемента, а также от суммарного термического сопротивления материалов, участвующих в процессе теплопередачи.

Думаем, потребителю очевидно, что чем толще чистовое покрытие или стяжка, тем выше нужна температура нагревательного элемента, и/или тем дольше будет прогреваться пол, и/или тем больше энергии нужно потратить на преодоление теплового сопротивления материала.

Если строго по-научному.

Богословский В.Н. Строительная теплофизика. Учебник для вузов.

В нагревательных панелях с замоноличенными (встроенными) змеевиками нагревательных элементов сопротивление теплопроводности RT массива от нагревательного элемента к поверхности панели имеет значительную величину и зависит от диаметра проводника d (труб, кабелей), расстояния (шага) между ними s, глубины расположения от поверхности h, теплопроводности материала массива панели λ, а также от конструкции панели.

Эффективность теплопередачи характеризуется сопротивлением теплопроводности RT массива панели, отнесенной к эффективной площади теплоотдачи с поверхности теплопроводника.

(Т.е., проще говоря, сколько «кубометров» нагреваемого массива плиты приходится на 1 кв.см поверхности нагревателя?)

Т.о. при прочих равных условиях (одинаковая толщина и характеристика стяжки, глубина залегания, шаг укладки, тип и толщина чистового покрытия) всё сравнение эффективности сводится к соотношению диаметров нагревательных элементов (для круглых сечений).

Следовательно, если диаметр труб теплого пола составляет 20 мм, а диаметр греющего кабеля 2 мм, то эффективность теплопередачи от труб теплого пола в 10 (!) раз выше, чем от греющего кабеля.

Справедливости ради надо отметить, что производители кабельных систем отопления знают об этих «законах», поэтому «компенсируют» эту разницу целым рядом рекомендаций.

Например, уменьшают шаг укладки (расстояние между теплопроводниками) до 50-100 мм. Т.о., если шаг укладки труб теплого пола будет составлять 150 мм, а греющего кабеля 100 мм, то и объем массива панели, приходящегося на 1 метр теплопроводника, уменьшится, соответственно, в 1,5 раза.

Большинство соглашается с таким доводом. Но некоторые, соглашаясь с базовым принципом, утверждают, что такое соотношение справедливо только для начальной (запуск и разогрев) стадии нагрева, а в стабилизированном режиме затраты тепла на поддержание температуры в помещении будут одинаковыми.

Нет, мы не согласны с такими «заявлениями».

Еще раз о «тепловом балансе» в помещении:

— сколько помещение теряет, столько и надо возместить в нем тепла;

— чтобы возместить необходимое количество тепла необходимо поддерживать (!) разность температуры между воздухом в помещении и на поверхности греющей панели;

— температурный баланс – это не стационарный, а колебательный процесс, зависящий от многих факторов.

Обратимся к закону Джоуля-Ленца.

Скорость преобразования электрической энергии в тепловую характеризуется мощностью P=UI; учитывая, что U=rI, получаем

Количество электрической энергии W, преобразованной в тепло за время t,

Так как в системе СИ единицей количества тепла, так же как и единицей энергии, является джоуль, то выделенное током I в сопротивлении тепло

Количество тепла измеряется иногда внесистемной единицей – калорией (количество тепла, необходимо для нагревания 1г воды на 1 °С): 1кал=4,187Дж или 1 Дж = 0,24 кал Следовательно, количество тепла, выраженное в калориях, определяется по формуле

Или в Ваттах в час (внесистемная единица измерения работы или количества произведенной или потребленной энергии) с учетом, что 1Вт*час=3600 Дж:

Q=0,00028rI2t

Следовательно, каждый раз, чтобы повысить температуру на поверхности пола хотя бы на 1 градус, нагревательному элементу требуется нагреть весь массив окружающей его панели, и «передать» этот 1 градус сквозь массив к поверхности.

На это требуется соответствующая мощность и время.

Если используется резистивный кабель (с постоянным сопротивлением проводника), то он каждый раз включается на полную мощность, нагревая панель за определенное время.

Если применяется саморегулирующийся кабель (с изменяющимся сопротивлением проводника), то в стабилизированном режиме потребляемая мощность меньше, но для передачи той же самой мощности требуется больше времени.

Пример для пояснения «что происходит» (на бытовом уровне).

Вы выпиваете 15 чашек чая в течение дня (200 грамм каждая), итого 3 литра.

Если Вы используете стандартный электрический чайник мощностью 1,5-2 кВт, то каждый раз включаете чайник (на полную мощность), кипятите весь объем воды в чайнике, но забираете только одну свою чашку кипятка.

Если для той же самой цели вы применяете термопот (изделие, совмещающее в себе чайник и термос), то вы нагреваете воду один раз, а далее расходуете ее по необходимости.

Термопот, как правило, меньше (600-800Вт) мощности, чем чайник и нагревает медленнее объем воды, кроме того, на поддержание постоянной температуры тоже затрачивается энергия.

В итоге, вы получите те же самые 15 чашек кипятка, но удельные затраты электроэнергии на приготовление одной чашки будет значительно ниже.

Скептики могут справедливо возразить, что и в водяном теплом поле происходят те же самые теплообменные процессы.

Да, в нагреваемой плите, теплообмен происходит по тем же законам. Но, в отличие от электрических теплых полов, где происходит прямое преобразование электрической энергии в тепловую, в водяном теплом поле этот процесс разделен на две составляющие:

— прямое преобразование электричества в тепло в непосредственно электронагревателе;

— передача тепла за счет циркуляции нагретого теплоносителя по трубам, встроенным в отопительную панель.

Т.е. в самом электронагревателе та же самая мощность (допустим 2000Вт) преобразуется в тепло:

Q=0,00028rI2t

Но объем теплоносителя в нагревателе по отношению к его мощности несоизмеримо значительно меньше, чем масса плиты, по отношению к площади теплоотдающей поверхности кабеля той же мощности.

Если бы не было прокачки теплоносителя через нагреватель, то такой малый объем нагреется до высокой температуры за секунды.

На втором этапе мощность, отбираемая от нагревателя, передаваемая отопительной панели, зависит от температуры на входе в источник T1, на выходе из источника T2, расхода теплоносителя g и теплоемкости теплоносителя С:

Т.е. для непосредственного транспортирования тепла и обеспечения эффективного теплообмена в отопительной панели затрачивается электроэнергия только на работу циркуляционного насоса (это 8-60 Вт*час в зависимости от марки и скорости насоса).

Выводы (для соразмерных по мощности систем):

1. Для нагрева (период времени с высокими затратами на электроэнергию) в водяных теплых полах (с источником от электрокотла) требуется короткий по времени импульс максимальной мощности. В электрических теплых полах требуется разогреть значительно большую массу, следовательно требуется значительно больше времени.

2. Для передачи тепла от источника в помещение в водяных теплых полах затрачивается энергия на работы циркуляционного насоса. Если речь идет об 1-2 кв.м, то это существенный фактор. Если площадь панели 10 кв.м и более, то эти затраты не существенны, ввиду малой мощности потребления.

3. В электрических теплых полах «транспортирование» тепла от кабеля к поверхности чистового покрытия связано с теми же самими затратами на нагрев и преодоление термического сопротивления материала «пирога» панели. Чем больше площадь панели по отношению к площади непосредственно теплого пола, и/или чем тоще стяжка, и/или чем меньше теплопроводность материала чистового покрытия, тем выше эти затраты.

4. Для передачи тепла на большую площадь в водяных теплых полах достаточно увеличить объем прокачиваемого теплоносителя через источник тепла. Для электрических

теплых полов в этом случае необходимо пропорционально увеличивать подключаемую электрическую мощность.

Поэтому производители и продавцы электрических теплых полов оперируют не фактическими (расчетными) тепловыми потерями, следовательно фактическими отопительными нагрузками, а рекомендуют использовать в расчетах, так называемые, удельные нагрузки, требуемые для подключения их систем к электрической сети. И эти «рекомендуемые» показатели доходят до 250 Вт/кв.м (!).

При отопительной нагрузке 50 Вт/кв.м (тепловые потери стандартного дома, квартиры) при мощности нагревателя 2000 Вт водяными теплыми полам можно обогреть 40 кв.м. Для электрического теплого пола подключаемая нагрузка понадобится 4-10 кВт (в зависимости от типа кабеля, мата, греющей пленки).

Если мы рассматриваем систему «комфорт» (отопительная нагрузка 20-30 Вт/кв.м -подогрев пола при существующей отдельной системе отопления), то мощности 2 кВт водяного теплого пола достаточно на площади около 100 кв.м.

Про потребности в нагрузке для электрических теплых полов мы лучше промолчим.

Это легко проверить. Достаточно позвонить любому продавцу электрических теплых полов или внимательно посмотреть техническую документацию на такие системы.

Кроме того, существует целый ряд особенностей, которые мы не можем отнести к непосредственному сравнению эффективности двух систем, т.к. они не связаны напрямую с их свойствами, а скорее со сложившейся практикой применения, а также непрофессиональным монтажом или просто игнорированием рекомендаций производителя.

Но упомянуть об этих особенностях, мы считаем, не будет лишним, т.к. некоторые ошибки или просчеты существенно снижают эффективность систем.

Особенность-1. При подборе электрического теплого пола в расчет берется не вся площадь помещения, а только «свободная» от массивных предметов, т.к. не рекомендуется «накрывать» теплый пол во избежание его перегрева. Следовательно, тепловую нагрузку всего помещения надо относить на площадь греющей панели. Таким образом, если у вас электрическим теплым полом покрыто 50% площади пола помещения, то и нагрузка на 1 кв.м должна быть в 2 раза больше, если бы греющей панелью было бы 100% поверхности пола.

Для водяных теплых полов не важно находятся они под мебелью, или нет, как у вас стоит мебель сегодня и будет стоять завтра.

Особенность-2. В погоне за снижением толщины пирога греющей панели, пренебрегая рекомендациями, многие потребители не делают слой теплоизоляции или используют порой материалы для этого мало пригодные. Это приводит к тому, что часть тепла «уходит» вниз в плиту перекрытия. При больших удельных отопительных нагрузках (что как раз характерно для электрических теплых полов) эффективность системы теплых полов снижается не на проценты, а в разы (!).

Формирование стоимости систем.

В расчете стоимости систем теплых полов есть пропорциональная составляющая (изменяется пропорционально площади теплого пола) и непропорциональная.

Для электрического теплого пола всё относительно просто:

— основную стоимость системы составляет греющий кабель (мат, пленка), стоимость которой растет пропорционально площади, либо приобретается комплект в соответствии с площадью отопительной панели;

— стоимость термостата относится к площади помещения в целом, поэтому с ростом площади удельная стоимость (на 1 кв.м) этого оборудования сильно не меняется

В водяном теплом поле формирование стоимости несколько сложнее:

— количество трубы контуров теплого пола пропорционально площади греющей панели. При шаге укладки 200 мм расход трубы составляет 5,5 погонных метра на 1 кв.м площади. И в общих чертах, эта пропорция сохраняется с увеличением или уменьшением площади помещения. Чтобы «упростить» задачу расчета, мы здесь не говорим, что шаг укладки может варьироваться от 100 до 300 мм в зависимости от отопительной нагрузки;

— весомая часть – это смесительно-нагревательный узел, базовый комплект которого может обслуживать как 1 кв.м, так и 100 кв.м

Таким образом (цифры выбраны средние по рынку и не имеют привязки к конкретному изделию):

1. Стоимость 1 кв. метра кабельной системы обогрева теплых полов составляет 2300 руб. Вы можете взять в расчет свои данные, разделив стоимость комплекта на обслуживаемую этим комплектом площадь.

Стоимость термостата для теплого пола составляет 2500 руб.

Таким образом, удельная стоимость 1 кв. м электрического теплого пола составит для помещения 10кв.м:

2300+2500/10=2550 руб/кв.м

2. Стоимость 1 п.м. трубы теплого пола составляет 70 руб, следовательно для площади 10 кв.м стоимость трубы для контуров водяного теплого пола составит:

70*5,5*10=3850 руб.

Стоимость насосно-нагревательного блока 30000 руб.

Таким образом, удельная стоимость 1 кв. м водяного теплого пола с автономным электрическим нагревателем составит для помещения 10кв.м:

3850/10+30000/10=3385 руб/кв.м

Получается для 10 кв.м удельная стоимость 1 кв.м электрических теплых полов на 25% меньше чем водяного.

3. Для площади 100 кв.м (пусть будет 3 помещения)

Электрический теплый пол: кабель на 10 кв.м (или 10 комплектов кабельной системы обогрева для площади 10кв.м) + 3 термостата

2300*100+2500*3=237500 руб или 2375 руб/кв.м

Водяной теплый пол:

70*5,5*100+30000=68500 руб или 685 руб/кв.м

Т.е. по удельной стоимости водяной теплый пол в 3,5 раза дешевле электрического для площади 100 кв.м

Вы можете по аналогии составить свои пропорции для расчета в зависимости от стоимости предлагаемых Вам материалов.

С точки зрения эксплуатационных затрат за отопительный период.

В нашей стране и за рубежом смонтировано много объектов и с электрическими, и с водяными теплыми полами.

Но, к сожалению, мы не можем привести данные для двух абсолютно одинаковых объектов, на одном из которых установлен электрический теплый пол, а на другом водяной, но с электронагревателем в качестве источника теплоснабжения.

надеемся в следующем году у нас будет статистика, т.к. сегодня монтируется много объектов и уже с приборами учета потребленной энергии.

Для наглядности можем привести один яркий пример.

Квартира в малоэтажной застройке.

Электрический теплый пол (резистивный кабель) с термостатом с датчиком температуры пола смонтирован ванной комнате площадью 6 кв.м. Чистовое покрытие – керамическая плитка.

Водяной теплый пол с нагревателем 350 Вт смонтирован на утепленной лоджии. Площадь 12 кв.м. Чистовое покрытие – ламинат.

Электрический теплый пол за 40 дней съел столько же электроэнергии, сколько водяной теплый пол за 4 месяца (октябрь-январь).

Как сделать выбор в пользу той или иной системы?

В первую очередь, как правило, человек задумывается о надежности, безопасности, простоте конструкции, а потом уже думает об экономии при эксплуатации.

Мы намеренно опускаем рассуждения о комфорте, потому что теплый пол и комфорт прочно соединились в сознании людей как неделимое целое.

Другой вопрос – цена и долговечность этого комфорта.

Большое разнообразие электрических теплых полов можно увидеть на полках многих магазинов или без проблем купить через интернет. Создается впечатление, что эти системы доступны, безопасны, надежны, поэтому и получили такое широкое распространение.

Действительно, электрические полы по своему устройству и монтажу значительно проще, чем водяной теплый пол. И эта «простота» подкупает.

Однако, при расчете и установке полов многие пренебрегают рекомендациями производителей (поставщиков) и совершают ошибки, которые и составляют основную группу рисков.

1. При выборе греющего кабеля (мата, пленки) в расчет берут не на общую площадь помещения, а «открытую» площадь, не занимаемую предметами большой площади, препятствующие теплообмену (мебель, стиральные машины, ковры и т.п.). Накрывать участки электрического теплого пола не рекомендуется для предотвращения их локального перегрева и выхода из строя. Таким образом:

1.1 Надо четко знать, как будет стоять ваша мебель и массивные предметы, и поменять расстановку в будущем будет крайне затруднительно.

1.2 Если речь идет о применении теплого пола только в качестве «комфортного подогрева», то ошибка в расчете площади покрытия нагревом и удельной отопительной нагрузки не будет иметь серьезных последствий.

1.3 Если теплый пол используется в качестве отопления (хотя бы и в межсезонье), то необходимо пересчитать удельную нагрузку, разделив тепловые потери помещения не на всю его площадь, а только на ту площадь, которая покрыта теплым полом. Реальная нагрузка на теплый пол может отличаться в разы.

Для водяного теплого пола абсолютно не важно где и как стоит ваша мебель сегодня и будет размещаться в будущем.

2. Стяжка для электрических теплых полов должна быть одинаковой по толщине, без воздушных «карманов» и «разрывов». При несоблюдении этого условия со временем происходит локальный перегрев греющего элемента и выход его из строя.

Для водяного теплого пола эти параметры не являются критическими. Толщина стяжки может отличаться на 50-100 мм на разных участках, это повлияет на равномерность прогрева только при начальном пуске системы, но на работоспособность и комфортную работу водяного теплого пола это никак не повлияет.

3. При выходе из электрического теплого пола найти неисправный участок и отремонтировать его говорят, что возможно, но на практике крайне сложно. Кроме того, для ремонта необходимо будет не только найти поврежденный участок, но и аккуратно вскрыть чистовое покрытие и стяжку для его ремонта.

Для замены вышедшего из стоя ТЭНа электрокотла водяного теплого пола понадобится немного времени и усилий.

«Сама по себе» труба контура водяного теплого пола протечь не может. Если механически повредить трубу водяного теплого пола, то тоже потребуется вскрытие стяжки и установка ремонтного комплекта.

4. Вредное воздействие магнитного поля на организм человека сегодня не оспоримо. Хотя по отношению к электрическим теплым полам нет однозначного мнения в этом вопросе, а большое количество поклонников данных систем не сомневаются в их экологической безопасности. Отметим только, что никто не отменял основных законов физики: вокруг любого проводника электрического тока возникает ЭДС и ЭМП.

Человек на 70% состоит из воды. В водяных теплых полах абсолютно точно нет никаких излучений и электромагнитных полей.

5. Распространенное заблуждение: электрический теплый пол менее инерционная система, чем водяной, т.е. при включении пол нагреется быстрее с электрическим подогревом.

Это не связано с какими-то глобальными «физическими» различиями между двумя типами теплых полов. Это происходит только по одной причине: электрические теплые полы монтируют с удельной нагрузкой на 1 кв.м значительно большей, чем водяной теплый пол. Если теплый пол уложить с таким же шагом, как электрической, то не будет никакой разницы в скорости нагрева. Просто нет необходимости в водяном теплом поле создавать такую «мощную» удельную нагрузку, более целесообразнее распределить эту нагрузку на большую площадь.

6. Слой теплоизоляции. Устройство слоя теплоизоляции необходимо для любого теплого пола. Тепло должно идти вверх, а не вниз.

Чем выше отопительная нагрузка, тем толще должен быть слой теплоизоляции. Таким образом, у электрических теплых полов удельная нагрузка больше, чем у водяного теплого пола, следовательно, слой теплоизоляции должен быть даже толще. Но на практике при устройстве электрических теплых полов им вообще пренебрегают.

Если все рекомендации соблюдаются, то в устройстве (монтаже) электрический теплый пол выглядит проще.

Главный недостаток водяного теплого пола – это более сложная система с точки зрения её построения. Если контуров два и более, то необходима «гидравлическая» увязка контуров: распределение потоков между контурами в зависимости от отопительной нагрузки. Нельзя к одному источнику без балансировки подключить одновременно контур длиной, условно 10 и 100 метров.

Если контур один, то всё просто: нельзя превышать его максимальной длины, зависящей от диаметра труб и отопительной нагрузки.

Оцените эту запись:

Comments are closed.