Google+

Nasze samopoczucie w ogrzewanym pomieszczeniu zależy przede wszystkim od równomiernego rozkładu temperatur. Optymalnie jest, kiedy temperatura powietrza nie odbiega specjalnie od średniej temperatury otaczających nas płaszczyzn (ścian, sufitów), a temperatura powierzchni grzejnych zbliżona jest do temperatury człowieka. Takie warunki zapewnia ogrzewanie niskotemperaturowe, do którego zaliczamy płaszczyznowe ogrzewanie elektryczne.

Rys. 1. Przewód samoregulujący T2RedRys. 1. Przewód samoregulujący T2Red

Aby ciepło nie uciekło

Dla uzyskania satysfakcjonującego efektu nie wystarczy wybrać produkty renomowanej marki. Komfort cieplny jaki chcemy uzyskać zależy jeszcze od wielu innych czynników. Jednym z nich jest jakość izolacji cieplnej podłogi. Ma to szczególne znaczenie w przypadku podłóg na gruncie oraz na kondygnacji nad piwnicami nieogrzewanymi. To właśnie grubość izolacji decyduje tu o ilości ciepła, która zostanie w pomieszczeniu mieszkalnym. Często popełnianym błędem jest stosowanie zbyt cienkiej warstwy izolacji pod wylewką w pomieszczeniach na gruncie. Trzeba pamiętać, aby była ona nie mniejsza niż 10 cm. W innym przypadku skutkować to będzie dużą stratą energii, która zamiast ogrzewać pomieszczenie ucieknie do gruntu. Mniejsze znaczenie ma izolacja w stropie między ogrzewanymi kondygnacjami.

Innym krytycznym miejscem, które może być przyczyną spadku wydajności ogrzewania jest błędne wykonanie wylewki, w której umieszczone są przewody grzejne. Wylewka powinna być oddzielona od ścian bocznych szczeliną dylatacyjną i wykonana w formie podłogi pływającej, czyli nie związanej ze ścianami i podłożem. W innym przypadku te elementy konstrukcyjne budynku staną się drogą ucieczki energii.

Wszystko zaczyna się od projektu

Zanim skupimy się na aspektach wykonawczych jakiejkolwiek instalacji potrzebny jest jej projekt. W przypadku ogrzewania podłogowego zaczniemy od określenia zapotrzebowania na ciepło konkretnych pomieszczeń. Obliczając zapotrzebowanie na ciepło należy uwzględnić straty ciepła przez przegrody zewnętrzne (ściany, dach, strop, okna) oraz straty ciepła na podgrzanie powietrza wentylacyjnego. Obliczeń można dokonać na podstawie obowiązującej w Polsce od 1995 r. normy PN-B-03406 z grudnia 1994 r. pt. „Obliczanie zapotrzebowania na ciepło pomieszczeń o kubaturze do 600 m3”. Po obliczeniu strat ciepła i zwiększeniu tej wartości o 30%, dobieramy odpowiednie przewody grzejne.

Tab. 1
Miejsce
zastosowania
Zapotrzebowanie na
moc grzejną [W/m2]
pokoje
mieszkalne,
kuchnie
70 - 90
łazienki 80 - 120
obiekty sakralne,
przemysłowe,
piwnice, garaże
80 - 120

Jeżeli instalacja nie jest zbyt rozbudowana można pominąć szczegółowe wyliczenia i posłużyć się tabelą 1 z uśrednionymi parametrami.

Moc grzejna (W/m2) określa nam w tym przypadku ilość watów, jaka ma przypadać na każdy m2 powierzchni pomieszczenia w celu uzupełnienia strat ciepła i ogrzania pomieszczenia do żądanej temperatury.

Podane wartości minimalne mocy grzejnej możemy stosować tylko w przypadku budynków z prawidłowo wykonaną izolacją (bez mostków termicznych) i dobrym współczynniku przenikania ciepła k. Gdzie współczynnik ten kształtuje się następująco:

  • dla ścian zewnętrznych k < 0,30 W/m2K
  • dla dachów drewniany, stropodachów k < 0,20 W/m2K
  • dla okien k < 1,60 W/m2K
  • dla podłogi na gruncie k < 0,30 W/m2K

Dla właściwego odczucia komfortu ciepłej podłogi temperatura powinna być jednakowa na całej powierzchni. Jednak, aby to uzyskać przy dużych przegrodach szklanych należy miejscowo zwiększyć moc przewodów czasami nawet dwukrotnie. Najłatwiej jest to uzyskać zagęszczając odległości między przewodami grzejnymi.

Ogrzewanie podstawowe w budynkach eksploatowanych okresowo

W obiektach ogrzewanych okresowo (np. w biurach, czy budynkach sakralnych) należy uwzględnić większą moc, nawet do 200 W/m2. W takich obiektach wyższa temperatura posadzki nie powoduje dyskomfortu, ponieważ nie jest odczuwana w sposób ciągły. Większa moc grzewcza skraca natomiast czas nagrzania umożliwiając szybką modyfikację temperatury tylko w sytuacjach użytkowania pomieszczenia.

Ogrzewanie w wylewce

Rys. 2. Przewód grzejny ELEKTRA VCDRys. 2. Przewód grzejny ELEKTRA VCD

Taki rodzaj ogrzewania możemy wykonać, gdy pomieszczenia są na etapie budowy i posadzki nie są jeszcze wykonane. Zazwyczaj pełni on funkcję podstawowego ogrzewania, czyli stanowi jedyne źródło w pomieszczeniu. Najlepiej w tej roli sprawdzają się przewody grzejne. Oferta rynkowa tych produktów jest bogata, a wśród niej możemy znaleźć: przewody samoregulujące T2Red firmy Tyco Thermal, przewody T2Blue 10 (10 W/m) i stałooporowe T2Blue 20 (20 W/m) tegoż samego producenta lub dwużyłowy przewód grzejny ELEKTRA VCD zakończony z jednej strony przewodem zasilającym (tzw. zimnym), a z drugiej strony mufą lub jednożyłowy przewód grzejny ELEKTRA VC zakończony z obu stron przewodem zasilającym.

Wybierając przewód grzejny należy uwzględnić:

  • rodzaj pomieszczenia
  • rodzaj posadzki
  • najmniejsze dopuszczalne odstępy, jakie powstaną między przewodami podczas ich układania (od 5 do 15 cm)

Na wyrównanym stropie lub podłożu betonowym rozkładamy kolejno:

  • warstwę izolacji termicznej
  • folię polietylenową
  • siatkę metalową

W łazienkach i pomieszczeniach wilgotnych konieczne jest także ułożenie izolacji przeciwwilgociowej zapobiegającej przenikaniu wody do konstrukcji podłogi.

Zgodnie z wcześniej wykonanym projektem, przewód grzejny mocujemy do siatki metalowej za pomocą opasek zaciskowych lub miękkiego drutu. W przypadku, gdy na warstwie izolacji termicznej zostanie wykonana wylewka wstępna, do mocowania przewodu grzejnego można zastosować taśmę montażową. Tyco Thermal do montażu swoich przewodów zaleca również stosowanie kleju termotopliwego.

Po rozłożeniu przewodów instalujemy czujnik temperatury podłogi i zalewamy całą powierzchnię zaprawą piaskowo- betonową o grubości min. 50 mm. Zamiast zaprawy piaskowo-betonowej można użyć zaprawy samopoziomującej. Należy zwrócić szczególną uwagę na to, aby początek i koniec przewodu grzejnego oraz przewód grzejny były całkowicie zatopione w zaprawie.

Ogrzewanie pomieszczeń z podłogami drewnianymi ułożonymi na legarach

Rys. 3. Kable grzejne t2BlueRys. 3. Kable grzejne t2Blue

Przy podłogach drewnianych, z racji na wysoką izolacyjność termiczną tego właśnie materiału, niesłusznie wyklucza się stosowanie elektrycznego ogrzewania podłogowego. W rzeczywistości nie stanowi to żadnego problemu, nawet przy konstrukcji podłogi na drewnianych legarach. Trzeba tylko pamiętać o przestrzeganiu kilku zasad. Opór cieplny takiej posadzki nie może przekraczać 0,15 m2K/W. Moc zainstalowana nie powinna być większa niż 90 W/m2, a moc jednostkowa przewodu grzejnego 10 W/m. Przewód grzejny nie może bezpośrednio stykać się z warstwą izolacji termicznej oraz elementami konstrukcji drewnianej. Przewód grzejny należy rozłożyć na drucianej siatce montażowej, mocowanej do bocznych powierzchni legarów. Odległość kabla od powierzchni desek i belek powinna być większa od 3 cm.

Przeprowadzając przewód grzejny przez legar, należy wykonać w nim nacięcie, a następnie wyłożyć je blachą lub folią aluminiową. Należy również pamiętać, aby w wykonanym rowku znajdował się tylko jeden przewód.

Nowoczesne systemy grzewcze, oparte na kablach grzejnych, mogą być z powodzeniem stosowane pod wszystkimi rodzajami pokryć drewnianych (deskami lub panelami laminowanymi) spełniających określone parametry:

  • drewno miękkie o ciężarze 400-600 kg/m3 (sosna) – maksymalna dopuszczalna grubość pokrycia to 2 cm.
  • drewno twarde o ciężarze większym od 600 kg/m3 (buk, dąb) – maksymalna dopuszczalna grubość pokrycia to 3 cm.

Ogrzewanie akumulacyjne

Konstrukcja budynku Jednostkowy ciężar w kg/m3 Materiał budowlany
lekka poniżej 400 drewno, gips
ciężka 400 - 1200 gazobeton, cegła kratówka
bardzo ciężka powyżej 1200 powyżej 1200 beton, cegła pełna
Rys. 4. Określanie grubości betonowej płyty grzejnejRys. 4. Określanie grubości betonowej płyty grzejnej

Chcąc obniżyć koszty ogrzewania elektrycznego warto, przed jego instalacją, pomyśleć o wykorzystaniu tańszej energii dostępnej w godzinach nocnych. Taką drugą taryfę (nocną) wykorzystuje system ogrzewania akumulacyjnego. Można go zastosować zarówno w obiektach biurowych, jak i budynkach mieszkalnych.

Ciepło, wytwarzane przez przewody grzejne nocą (w trakcie 8–10-godzinnej taryfy nocnej), gromadzone jest w grubej warstwie betonu i oddawane do pomieszczenia w ciągu dnia. Z uwagi na to, że warstwa betonu to 7-15 cm, system ten zaleca się do obiektów parterowych.

W celu szybkiego nagrzania pomieszczenia, całkowita moc obliczona dla danego systemu grzewczego musi zostać zwiększona o około 30%. Całkowitą moc PA systemu akumulacyjnego obliczamy z następującego wzoru:

PA = obliczone straty ciepła·T·C/t

gdzie:

  • T - cykl eksploatacji (24 godziny),
  • C - współczynnik zwiększający (typowo 1,2),
  • t - czas trwania tzw. II taryfy (typowo 10 godzin) w ciągu doby

Moc zainstalowana typowego systemu akumulacyjnego wynosi 150-175 W/m2. Jeżeli z obliczeń wynika, że wymagana moc cieplna jest wyższa od 175 W/m2, niezbędne jest zastosowanie ogrzewania wspomagającego w formie na przykład: instalacji ogrzewania podłogowego w strefie brzegowej, grzejnika naściennego lub sufitowej folii grzejnej (rys. 3, tab. 2).

Do sterowania ogrzewaniem akumulacyjnym zaleca się zastosowanie termostatów z możliwością ustawienia załączania ogrzewania w okresie II taryfy. Takimi termostatami są, miedzy innymi, Devireg™ 550 lub Devilink™ marki DEVI posiadające wbudowany programator czasowy, który należy wykorzystać do załączania ogrzewania. Termostaty te montowane są podtynkowo, lokalnie w pomieszczeniu. ELEKTRA natomiast poleca do sterowania swoim systemem podłogowego ogrzewania akumulacyjnego sterownik centralny ELEKTRA 1803 wraz z regulatorami ładowania. Sterownik centralny rejestruje średnią temperaturę zewnętrzną oraz kierunek zmiany temperatury za pomocą czujnika pogodowego. Rozpoznaje również okresy występowania II taryfy na podpodstawie sygnału przesyłanego np. przez zegar lub zakład energetyczny. Regulator ładowania wyposażony jest w czujnik ciepła resztkowego i monitoruje temperaturę posadzki. Sterownik centralny po odebraniu sygnału o dostępności II taryfy, uwzględniając temperaturę zewnętrzną, kierunek zmiany temperatury oraz wymaganą ilość ciepła, którą należy zakumulować na podstawie informacji regulatora ładowania o cieple resztkowym z dnia poprzedniego, określa czas pracy, moment włączenia i wyłączenia systemu w czasie, w którym dostępna jest tańsza energia.

Wykończenie podłogi, czyli kropka nad „i”

Rys. 4. Przewody grzejne ELEKTRA VC (a) i ELEKTRA VCD (bRys. 4. Przewody grzejne ELEKTRA VC (a) i ELEKTRA VCD (b)

Ponieważ ogrzewanie podłogowe oddaje ciepło całą powierzchnią ważne jest zastosowanie posadzki, która będzie stwarzać opór cieplny mniejszy niż 0,15 m2K/W. Obecnie praktycznie każdy materiał nadaje się na wykończenie takiej podłogi. Oczywiście optymalne są płytki ceramiczne i naturalny kamień, ale dopuszczalne są również wykładziny dywanowe i PCV. W przypadku pokryć drewnianych należy pamiętać, aby ilość wilgoci w parkiecie nie przekroczyła 9%.

”Powszechnie uważa się, że energia elektryczna to jedna z najdroższych energii. W jakich sytuacjach opłacalne jest więc stosowanie elektrycznych kabli grzejnych i jakie korzyści płyną z tego dla użytkownika?”

Piotr Gapanowicz, Regionalny Menadżer Sprzedaży Building Technology ENSTOPiotr Gapanowicz, Regionalny Menadżer Sprzedaży Building Technology ENSTO

Rzeczywiście w powszechnej opinii ugruntowało się przekonanie, że energia elektryczna to najdroższe źródło pozyskiwania ciepła do ogrzewania pomieszczeń mieszkalnych. Przyczyna tkwi w pierwszej połowie lat 90-tych, kiedy na rynku pojawiły się pierwsze elektryczne urządzenia grzejne o bardzo prymitywnej konstrukcji i znikomej skuteczności cieplnej (głównie konwektory i tzw. ścienne panele grzejne). Z biegiem lat pojawiły się nowoczesne urządzenia o wysokiej efektywności cieplnej, co w połączeniu z odpowiednio zaawansowaną automatyką diametralnie zmieniło ekonomiczny wymiar tego typu ogrzewania.

Elektryczne ogrzewanie podłogowe, może być stosowane w każdym typie pomieszczenia. Szczególnie polecane jest w pomieszczeniach z zimnymi podłogami kamiennymi i tam, gdzie podłoga może być mokra lub wilgotna. W ogrzewaniu podłogowym, cała powierzchnia jest elementem grzejnym.

Pozwala to na obniżenie temperatury powietrza, a co za tym idzie, eliminację unoszenia i cyrkulacji kurzu. Dzięki temu ten typ ogrzewania nie jest uciążliwy nawet dla alergików. Należy jednocześnie pamiętać, że nadmierne podnoszenie temperatury powietrza w pomieszczeniu prowadzi do jego przesuszania, a tym samym obniżenia komfortu (przesuszanie i podrażnienie śluzówek). Ciepła i sucha podłoga, zwłaszcza wykończona materiałem kamiennym to wysoki komfort dla użytkowników, przy jednoczesnym bezpieczeństwie (wyłączniki różnicowo-prądowe) i nieskomplikowanej obsłudze.

Aby uzyskać najwyższy komfort ogrzewania podłogowego, należy stosować regulatory temperatury.

Na rynku dostępna jest szeroka gama termostatów, od prostych urządzeń załączających i wyłączających ogrzewanie po uzyskaniu żądanej temperatury po zaawansowane, programowalne jednostki umożliwiające uzyskanie optymalnego komfortu przy niskim zużyciu energii.

Ważnym aspektem w świetle ekonomiki ogrzewania jest oczywiście koszt inwestycyjny. Systemy oparte na elektrycznym ogrzewaniu podłogowym są około 50% tańsze od klasycznych systemów ogrzewania wodnego. Ponadto ich żywotność jest wielokrotnie dłuższa. Przyjmuje się, że właściwie zainstalowane ogrzewanie podłogowe działa przez 40 lat bez utraty parametrów. W praktyce oznacza to, że system ten zapewnia właściwe działanie przez cały czas istnienia budynku. W przypadku ogrzewania wodnego zachodzi konieczność wymiany urządzeń co kilkanaście lat (dodatkowe koszty inwestycyjne).

Ewentualne awarie zasilania w okresie zimowym są mniej uciążliwe dla systemów elektrycznych niż wodnych. Przy dłuższym braku napięcia systemy wodne grożą zamarznięciem wody w instalacji i uszkodzeniem całej podłogi (konieczność usunięcia wody, a następnie ponowne napełnianie systemu).

Dodatkowym argumentem przemawiającym za ogrzewaniem elektrycznym jest coraz lepsza izolacja budynków. Zapotrzebowanie na energię cieplną sukcesywnie spada, dlatego proste i ekonomiczne rozwiązania oparte o elektryczne urządzenia grzejne znajdują coraz większą rzeszę zwolenników. Coraz częściej spotykamy się z ideą, tzw. budynków pasywnych, w których zastosowane nowoczesne technologie budowlane doprowadziły do minimalizacji zużycia energii Niskie koszty inwestycyjne i eksploatacyjne sprawiają, że ogrzewanie elektryczne stało się doskonałym rozwiązaniem dla każdego typu budynku.

Red.
Na podstawie materiałów
Devi, Elektra, Tyco Thermal

Megger przyrządy pomiarowe nr 1 na świecie - niezawodne w każdych warunkach - gwarantowana wiarygodność i powtarzalność pomiarów - ...mierzymy od 1889 roku