Повне (пряме) опалення системою електричної теплої підлоги

 

Коли єдина система опалення, встановлена в кімнаті для підтримки заданої температури - тепла підлога, це називається повним або прямим опаленням. Опалення здійснюється регулюванням температури поверхні підлоги. Температура регулюється термостатом з датчиком температури повітря, підлоги або лише одним датчиком - температури повітря у приміщенні. Датчик температури повітря в приміщенні та виносний датчик температури підлоги на дроті входять до комплектації кімнатного термостату Woks M6.

Система підлогового опалення має велику обігріваючу поверхню і являє собою систему радіаційного опалення більшою мірою і конвекційного - меншою. Її перевага в тому, що більше тепла залишається в нижній частині кімнати біля ніг і менше тепла біля стелі кімнати, де це не потрібно, на відміну від опалювальних систем за допомогою радіаторів опалення. Давно доведено, що такий розподіл температур є найкомфортнішим для людини, незалежно від статі, віку та рівня активності.

Система опалення підлоги забезпечує відчуття такого ж кращого теплового комфорту при нижчій температурі в приміщенні. В результаті температуру можна зменшити на 1 ... 2 °C, порівняно із системою радіаторного опалення, встановленою під вікном, забезпечити той же тепловий комфорт + економію енергії приблизно на 10-20%. Потужність системи опалення вибираємо виходячи з розрахункового рівня тепловтрат.

Енергія, що надходить через систему підігріву підлоги, повинна покривати втрати тепла та підтримувати задану температуру повітря у приміщенні. Зазвичай до розрахункового значення теплових втрат додається коефіцієнт запасу у вигляді 20-30%, залежно від конкретного стану приміщення. Оскільки система обігріву керується термостатом, встановлення більшої вихідної потужності впливає загальне споживання електроенергії для обігріву.

Повне (пряме) електричне опалення підлоги не слід плутати із системою опалення «Комфортна тепла підлога». Потреба у теплі змінюється при зміні зовнішньої температури під час опалювального періоду. Наприклад, у жовтні, коли температура на вулиці +5 °C, достатньо нагріти підлогу до 21...22 °C, щоб підтримувати температуру в приміщенні на рівні 20 °C. Але в лютому, коли температура зовнішнього повітря нижче, наприклад: -15 °C, підлогу слід нагрівати до вищої температури (25...26 °C), щоб підтримувати таку ж температуру в приміщенні.

Завжди слід дотримуватись обмеження за максимальною температурою підлоги!

Для управління повною системою опалення кращим вибором є термостат, що вимірює температуру повітря в приміщенні з датчиком температури підлоги. Обмеження макісмальної температури підлоги та її постійний контроль не допустить перегрів кабелю. Така умова особливо необхідна для підлоги з дерев'яною поверхнею, таких як: ламінат, паркетна дошка та подібні до них.

Термостати WOKS дозволяють обмежити максимальну температуру підлоги:

• у програмованій моделі заводське налаштування (за замовчуванням) для максимальної температури підлоги становить 35 °C. За потреби її можна змінити.
• у простій моделі: максимальна температура задається обмежувачем під ручкою (колесиком) регулювання температури.

Встановіть пластикову, металопластикову або гофровану трубку, в якій можна буде встановити датчик температури підлоги. Нагрівальний елемент (кабель або мат) встановлюється у конструкції підлоги, утворюючи паралельні лінії.

При використанні нагрівального кабелю питома потужність нагрівальної системи [Вт/м²] визначається відстанню C-C (між кабелем або міжосьовою відстанню) нагрівального кабелю. Збільшення відстані між кабелями призводить до зниження вихідної потужності та навпаки. Знаючи необхідну питому потужність, можна визначити кількість кабельних ліній на 1 м² підлоги, які будуть розташовані на відстані С-С один від одного:

Детальну інформацію про процедуру встановлення кабелю можна знайти далі.

Для сучасних будівель та житлових будинків розрахункові теплові втрати невеликі і, отже, потужність системи теплої підлоги також невисока. В результаті, щоб не встановлювати нагрівальний кабель на великій відстані C-C, рекомендується використовувати кабель із меншою лінійною потужністю. Наприклад, для розрахункових втрат тепла 50 Вт/м² при використанні найбільш поширеного кабелю Woks 18, відстань C-C дорівнюватиме 36 см. Це неминуче призведе до появи на поверхні підлоги холодних зон, розташованих між лініями прокладеного нагрівального кабелю. Оскільки мета системи теплої підлоги - досягнення та підтримання постійної та комфортної температури підлоги, для систем опалення з низькою питомою потужністю ми рекомендуємо нагрівальні кабелі з низькою лінійною потужністю [Вт/м²]: наприклад, Woks 10. Це дозволить зменшити відстань C-C та призводить до більш рівномірного розподілу температури.

 

Коефіцієнт запасу

Під час розрахунку потужності систем опалення, встановлених у конструкцію підлоги, необхідно враховувати коефіцієнт запасу 1,3. Це твердження ґрунтується на наступному:

• нагрівальні кабелі допускають відхилення в довжині, опорі та потужності;
• напруга мережі живлення може знижуватися;
• тепловтрати вниз, теплоємність підлоги та тип матеріалу поверхні можуть змінюватися в процесі експлуатації.

 

Температура поверхні підлоги

Втрати тепла приміщенням призводять до необхідності встановлення більшої потужності опалення, що викликає роботу при підвищеній і навіть некомфортній температурі поверхні підлоги. Максимальні температури різних типів поверхонь підлоги вказані у відповідних стандартах. Для приблизної оцінки температури підлоги даної потужності слід використовувати значення коефіцієнта теплопередачі = 10 Вт/(м² · K). Детальний опис є у розділі, присвяченому «Комфортній теплій підлозі». Так, якщо потужність системи опалення становить 150 Вт/м², а теплові втрати становлять 20%, то тепловий потік вгору складе:

150 - (150 · 20%) = 120 Вт/м²

Якщо фактичні втрати тепла приміщенням близькі до цього значення, температура поверхні підлоги буде на 12 °C (120 Вт/м² / 10 Вт/(м² · K) вище за температуру повітря.

Тому якщо температура повітря в приміщенні становить 18 °C, щоб задовольнити фактичні теплові втрати приміщення, температура підлоги в холодну пору року повинна досягти 18 + 12 = 30 °С.

 

Розрахунок та підбір нагрівальних елементів

Розрахунок питомої потужності системи опалення

Визначте тепловтрати приміщення Q [Вт]: із документації або розрахунком (наприклад, ДБН В.2.6-31: 2006, ДСТУ Б EN 12831). Потім розрахуйте потужність системи теплої підлоги з урахуванням запасу 30%:

P = Q · 1,3 [Вт]

Вибір конкретного опалювального елемента: мат або кабель

Визначте товщину конструкції стяжки над кабелем. Якщо проектна товщина бетону становить 3 см і більше, рекомендуємо встановлювати міцний нагрівальний кабель Woks 20T, якщо конструкція підлоги тонка (плитковий клей і т.д.), кращим вибором є нагрівальний мат (товщиною ~ 5 мм) або тонкий кабель Woks18. Зазначимо, що немає жодних обмежень на використання нагрівального мату у товстих бетонних підлогах.

Рекомендуємо встановити теплоізоляцію у конструкцію підлоги. Товщину підберіть відповідно до діючих ДБН та рекомендацій сторинки "Опалення в товстій підлозі". Товщина теплоізоляції підлоги впливає на рівень тепловтрат, тому, коли система опалення працює протягом тривалого періоду року (наприклад, 6-8 місяців на рік), її «зайва» товщина знижує витрати на електроенергію. Для забезпечення міцності конструкції підлоги бетон, що встановлюється поверх ізоляції, повинен мати товщину не менше 3 см та відповідати будівельним нормам.

 

Визначення площі підлоги з підігрівом

Щоб визначити площу укладання нагрівального кабелю або мату A_УКЛ (в [м²]) із загальної площі приміщення слід відняти площу, де кабелю не буде. Рекомендується залишити площу вздовж стін шириною 10 см без обігріву, а вздовж внутрішніх стін, де пізніше можуть бути встановлені меблі - шириною 30-40 см. Над місцем, де встановлено обігрів підлоги, можна ставити меблі на ніжках. Повітряний зазор 4 см дозволить повітрю проходити під нею, щоб кабель не перегрівався.

 

Розрахункова питома потужність [Вт/м²]

Питома потужність, p_РОЗ[Вт/м²] визначається шляхом поділу розрахункових втрат тепла приміщенням Q [Вт] на площу установки A_УКЛ [м²]:

p_РОЗ = Q / A_УКЛ [Вт/м²]

Слід зазначити, що розрахункова потужність зазвичай трохи менше потужності нагрівального кабелю, що прокладено в підлозі. Це пов'язано з тим, що кабель можна прикріпити до сталевої стрічки кріплення тільки з фіксованим кроком, кратним 2,5 см.

 

Вибір довжини нагрівального кабелю або площі нагрівального мату

Потужність кабелю/мату не повинна бути меншою за розрахункові тепловтрати, з урахуванням коефіцієнта запасу 1,3.

 

Нагрівальний кабель

Кабель зазвичай кріпиться за допомогою металевої монтажної стрічки з місцями для кріплення через 2,5 см, що дозволяє отримати різну питому потужність. Це слід враховувати під час розрахунку. Наприклад, якщо використовується кабель WOKS 18, а напруга живлення становить 230 В, для відстані C-C 12,5 см вихідна потужність становитиме 145 [Вт/м²], а для C-C = 10 см - 180 [Вт/м²] (див. "Крок укладання").

Слід зазначити, що незважаючи на те, що напруга побутової електромережі, що нормується в Україні, - 230 В, у більшості споживачів вона досі становить 220 В, що призводить до зниження питомої потужності [Вт/м²] при розрахунковому кроці укладання. При значенні 220 В потужність нагрівального елемента, розрахованого на 230, становить всього 91,5% (133 і 165 Вт/м² при кроці укладання 12,5 і 10 см відповідно).

Для нагрівального кабелю з вибраним кроком укладання C-C за допомогою таблиці визначаємо питому потужність або розрахуємо її за формулою. Зазвичай вибирається кабель, значення якого найближче до обчисленого. Ця обрана потужність буде потужністю на 1 м² системи опалення. Іншими словами, це питома вихідна потужність p_УКЛ [Вт/м²] при установці кабелю, що гріє, з обраним кроком укладання C-C.

Загальна потужність нагрівального кабелю Р_РОЗ [Вт] розраховується як питома потужність p_УКЛ [Вт/м²], помножена на площу установки A_УКЛ [м²]:

 

Р_РОЗ [Вт] = p_УКЛ [Вт/м²] · A_УКЛ [м²]

 

Кабель вибирається з ряду виробів, як найближчий більший до розрахункового значення Р_РОЗ [Вт]. Кабель із найближчою меншою потужністю можна рекомендувати лише тоді, якщо його потужність відрізняється від розрахункової менш ніж на 5%. Потужність вибраного кабелю – це фактична потужність системи обігріву.

Для обігріву приміщень ДБН рекомендує застосовувати двожильні екрановані нагрівальні кабелі (такі як Woks 10, Woks 18 і Woks 20T) і тільки у разі крайньої необхідності – одножильний нагрівальний кабель (типу Woks 25S). Для обігріву підлоги найчастіше застосовують двожильний нагрівальний кабель Нагрівальний кабель Woks 18 при 230 В.

 

Нагрівальний мат WOKS

Якщо розрахункова питома потужність теплої підлоги розрахунок має значення 145…160 Вт/м², можна рекомендувати встановлення тонких нагрівальних матів WoksMat 160 Вт/м². При установці необхідно враховувати доступну площу підлоги і вибирати мат, який покриває площу, близьку до доступної, але меншу, оскільки зайву частину мату не можна відрізати.

Екрановані нагрівальні мати WOKS, призначені для встановлення в конструкцію підлог, мають у своєму складі двожильний кабель ∅ 4 мм. Число в кінці позначення мату показує потужність на 1 м² [Вт/м²] при 230 В, (146 Вт/м² при 220 В). Потужність нагрівального мату буде повною потужністю системи обігріву.

 

Розрахунок довжини монтажної стрічки

Для закріплення нагрівального кабелю рекомендується використовувати металеву оцинковану монтажну стрічку. Її фіксують на підлозі (прибивають, фіксують шурупами або приклеюють) паралельними лініями через кожні 50 см, що складе два (2) метри стрічки на кожен квадратний метр [м²] прокладки кабелю.

Приблизний розрахунок довжини монтажної стрічки L (м): площа для встановлення кабелю множиться на два, наприклад L = A_УКЛ · 2 (м) і до неї ще потрібно додати довжину сторони площі, що обігрівається, вздовж якої кріпиться ця стрічка.

Приклад: площа, що обігрівається, становить 2 м² зі сторонами 2 і 1, якщо ми закріпимо стрічку вздовж короткої сторони нам знадобиться 4 + 1 = 5 м, а якщо ми прокладемо стрічку вздовж довгої сторони, потрібно 4 + 2 = 6 метрів (на 20 % більше).

Нагрівальний кабель можна прикріпити до металевої арматурної сітки, розміщеної в конструкції підлоги за допомогою пластикових хомутів. Якщо вибрано тонкий нагрівальний кабель WOKS, замість сталевої стрічки можна використовувати двосторонній малярський скотч на тканинній основі.

 

Рекомендації щодо вибору термостату

Термостат для системи «Комфортна тепла підлога» обов'язково повинен мати провідний датчик температури, встановлений у підлозі.

Якщо площа обігріву більше 5 м² – слід встановлювати програмований термостат із таймером, Woks M6; менше 5 м² – можна вибрати простий - без таймера, RTC 70.26. Цей термостат рекомендується лише через малу вартість.

Максимальна потужність (сила струму), яку може витримати термостат, коливається не більше 3450-3600 Вт (15-16 А). Це важливе для великих приміщень. Якщо потрібна потужність вище 3450-3600 Вт, можливі два рішення:

1. Зону обігріву слід розділити на кілька менших за площею зон, кожна зі своїм нагрівальним кабелем та термостатом. Потужність кожної зони не має перевищувати потужність, вказану на термостаті;
2. Використовувати додаткове реле з необхідним струмом (наприклад 20 А або більше), яке встановлюється на DIN-рейку в електричному розподільчому щиті.

Установка реле не скасовує необхідність встановлення перед термостатом автоматичного вимикача, запобіжника струму та ПЗВ.

 

Рекомендація: підключати до термостату нагрівальний кабель потужністю, що не перевищує 2600 Вт (70-80% його максимально допустимої). У цьому випадку він пропрацює значно довше за гарантійний термін служби.

 

Додаткове приладдя:

Монтажна коробка термостата, гофрована трубка для датчика температури підлоги, шурупи, цвяхи, анкери для кріплення монтажної стрічки до підлоги і т.д.

Передбачається, що джерело живлення стабільне і правильно підключене відповідно до ПУЕ. Запобіжник та ПЗВ встановлені в розподільчому щиті, довжина та площа перерізу кабелю живлення обрані правильно. В іншому випадку необхідно замінити ці елементи.

 

ПРИКЛАД:

Потрібно забезпечити повне опалення вітальні в новобудові з використанням нагрівального кабелю, включаючи обмеження максимальної температури підлоги.

 

Дані: Розмір приміщення 3 х 5 м, загальна площа 15 м², підлога бетонна, напруга живлення стабільна 230 В, цокольний поверх, товщина бетону може бути більше 3 см, розрахункові тепловтрати - 1100 Вт.

1. Визначення загальної потужності кабельної системи опалення

Розрахункові втрати тепла Q становлять 1100 Вт або [м²]: 73,3 Вт/м². Оскільки під час підбору кабельної системи обігріву необхідно враховувати коефіцієнт запасу 1,3, розрахункова потужність становить: P = 1100 · 1,3 = 1430 [Вт].

2. Вибір: нагрівальний мат чи кабель?

Так як плануємо заливати поверх кабелю бетон товщиною більше 3 см, конструкція підлоги буде умовно «товста», тому виберемо двожильний екранований нагрівальний кабель Woks 20T. 

Передбачається, що під кабелем буде встановлена теплоізоляція необхідної товщини, втрати тепла вниз мінімальні та не потребують обліку.

3. Визначимо площі укладання нагрівального кабелю

Кабель буде укладений на відстані 10 см (0,1 м) від зовнішньої стіни довжиною 3 м і на такій же відстані від стіни з вікнами довжиною 5 м, навпроти дверей. Уздовж двох внутрішніх стін відступимо 40 см, а оскільки інших стаціонарних предметів інтер'єру в приміщенні немає, вся площа підлоги доступна для використання.

Для нашої кімнати розміром 3 x 5 м площа укладання кабелю становитиме:

A_УКЛ = 15 м² - (3 + 5 м) · 0,1 м - (5 + 3 м) · 0,4 м = 15 м² – 0,8 м² – 3,2 м² = 11 м²

 

4. Визначимо питому потужність обігріву (Вт/м²)

Розрахункові втрати тепла Q [Вт] потрібно розподілити у вигляді потужності нагріву по всій площі монтажу кабелю:

p_РОЗ = Q / A_УКЛ = 1430 Вт/11 м² = 130,3 ≈ 130 Вт/м²

 

5. Розрахунок довжини нагрівального кабелю

Оскільки ми вибрали двожильний екранований нагрівальний кабель Woks 20T, він буде кріпитися на монтажну стрічку з кроком 2,5 см (див. "Крок укладання"). Питома потужність p_УКЛ [Вт/м²] вибирається з таблиці або розраховується за формулою як найближче більше значення до розрахованого.

Для розрахункового значення 130 [Вт/м²] для кабелю 20 [Вт/м] виберемо найближчу велику питому потужність і визначимо відповідну відстань C-C.

Відстань С-С	WOKS 20T при 230 В	WOKS 20T при 220 В
10	200	183
12,5	160	146
15	133	122
17,5	114	104
20	100	92

Якщо напруга в мережі становить 230В, можна вибрати крок укладання 15 см і отримати питому потужність 133 Вт/м². Якщо напруга становить 220 В, слід класти кабель з кроком 12,5 см, щоб отримати потужність 146 Вт/м².

 

Примітка: для основної системи опалення можна використовувати нагрівальний мат, встановлений у бетон. Питома потужність 160 Вт/м², (146 Вт/м² при 220 В), трохи перевищує pозрахунокову 130 Вт/м² тому використовувати для обігріву цього приміщення WoksMat 160 цілком можливо.

Повна потужність обігріву:

P = 133 Вт/м² · 11 м² = 1463 Вт

 

Кабель заводського виготовлення Woks 20T з найближчою більшою до 1463 Вт потужністю (1560 Вт) має довжину 80 м. Слід зазначити, що кабель довжиною 70 м потужністю 1326 Вт не підходить, тому що його потужність відрізняється більш ніж на 5% від розрахункового значення 1463 Вт.

 

Розрахунок довжини монтажної стрічки

Коли вибрано нагрівальний кабель, для його кріплення до основи підлоги рекомендується використовувати сталеву монтажну стрічку. Зазвичай вона кріпиться на підлозі (пригвинчується, прибивається або приклеюється) паралельними лініями кожні 50 см, але не більше 1м. В результаті необхідно приблизно два метри стрічки на кожен квадратний метр монтажної площі. Наближений розрахунок довжини L (м) - площу прокладки кабелю множимо на два і додаємо довжину короткої сторони площі, що обігрівається:

L = A_УКЛ · 2 + L_кор = 11 м² ∗ 2 + 3 м = 22 + 3 = 25 м

 

Вибір термостату

Для системи електричної теплої підлоги для загального опалення необхідний термостат із вбудованим датчиком температури повітря та датчиком температури підлоги. Система опалення працюватиме весь опалювальний сезон, тому важливо заощаджувати електроенергію.

Для цього слід використовувати програмований термостат з таймером, з можливістю встановлення зниженої температури вночі та під час відсутності людей у приміщенні. Приймаючи рішення встановити термостат без таймера у приміщеннях площею менше ніж 5 м², враховуйте економічність такого рішення.

У розглянутому прикладі потужність нагрівального кабелю 1560 Вт, що дозволяє підключати безпосередньо до терморегулятора, без використання проміжного реле.

 

Резюме:

Щоб зробити систему електронної теплої підлоги WOKS для повного опалення приміщення з площею підлоги 15 м² при розрахункових теплових втратах 1100 Вт, необхідно наступне обладнання:

 

Обладнання	Характеристики	Кількість
Екранований двожильний нагрівальний кабель Woks 20T	80 м, 1560 Вт (при 230 В), відстань C-C 15 см, 133 Вт/м²	1 шт.
Металева монтажна стрічка	Оцинкований метал, відстань 2,5 см	20 м + 5 м
Woks M6, термостат білий	Програмований, з таймером на тижневий цикл, з датчиком температури повітря та підлоги, IP21, із захистом від дітей	1 шт.
Трубка для датчика температури	Гофрована трубка Ш12 мм, 3 м	1 шт.
Монтажна коробка	Кріпильний розмір – 60 мм, глибина – 40 мм і більше	1 шт.