Podłogowe ogrzewanie elektryczne

Elektryczne podłogowe ogrzewanie należy do lokalnych systemów ogrzewania. Zamiana energii elektrycznej na ciepło oraz jej przenoszenie i oddawanie do pomieszczenia następuje w jednej zwartej jednostce bezpośrednio w pomieszczeniu ogrzewanym. Sprawność przemiany wynosi prawie 100%, bez zbędnych strat podczas transportu energii do miejsca jej zużycia. Ogrzewanie jest ekologiczne, w lokalizacji nie dochodzi do zanieczyszczenia środowiska. Nie jest wymagany kominek, zapas paliwa ani przestrzeń na kotłownię czy kocioł. Rozprowadzanie energii elektrycznej w porównaniu do innych nośników ciepła jest znacznie prostsze i inwestycyjnie tańsze, z mniejszymi interwencjami w konstrukcje budowlane czy mniejszymi wymaganiami przestrzennymi. W kwestii rozprzestrzeniania strumienia ciepła z ogrzewanej podłogi do wnętrza obowiązują te same zasady co przy ogrzewaniu wodnym. Dużą zaletą ogrzewania energią elektryczną jest możliwość jej dokładnego pomiaru u każdego odbiorcy indywidualnie, co zachęca do starań o zmniejszenie jej zużycia w miarę możliwości.

Mozliwości zastosowania systemów elektrycznego podłogowego ogrzewania są bardzo szerokie. System może zapewniać cieplny komfort jako źródło podstawowego ciepła lub może służyć jako ogrzewanie dodatkowe do podgrzewania podłogi do przyjemnej temperatury. Ze względu na to, że ogrzewanie może być prowadzone w różnych trybach, co wpływa na konstrukcję podłogi i moc źródła ciepła, system jest odpowiedni nie tylko do nowych budynków, ale znajduje zastosowanie również jako jedna z możliwości podczas renowacji. Może być zainstalowany na całej powierzchni podłogi lub ogrzewane mogą być tylko określone fragmenty. Ponieważ nie występuje ryzyko zamarzania systemu, jest odpowiednie również do pomieszczeń lub obiektów ogrzewanych tylko sporadycznie. Spektrum zastosowań systemów elementów elektrycznych systemu ogrzewania można podsumować w tych obszarach:

• duży obszar ogrzewania i podgrzewania,

• systemy ochronne,

• specjalne zastosowania.

Rozwój historyczny ogrzewania elektrycznego

Ogrzewanie energią elektryczną nie ma na Słowacji bogatej tradycji. Początki sięgają lat 30. XX wieku, kiedy to ogrzewanie elektryczne było stosowane tylko w kilkudziesięciu domach jednorodzinnych. Po II wojnie światowej ten sposób ogrzewania został praktycznie zakazany z powodu akutalnego niedoboru energii elektrycznej i sieci dystrybucyjnych. Energia elektryczna była priorytetowo wykorzystywana do zaspokajania potrzeb tych obszarów, gdzie była nierozerwalna (oświetlenie, napędy), a także do gotowania, prania i przygotowania ciepłej wody.

Początek rozwoju ogrzewania elektrycznego przypada na lata 60. ubiegłego stulecia, kiedy to energetyka zaczęła promować głównie odnawialne źródła energii, które miały służyć do wyrównania obciążenia sieci energetycznej. Dla tego rodzaju zużycia wprowadzono korzystną taryfę. Powstał również pierwszy przepis pozwalający na ogrzewanie elektryczne w obiektach budowlanych, który stawiał ścisłe wymagania dotyczące właściwości cieplno-technicznych obudowy budynku. Rozwój ogrzewania elektrycznego postępował powoli, ponieważ brakowało asortymentu elektrycznych urządzeń grzewczych, techniki regulacyjnej i doświadczeń w zakresie projektowania. Tymczasem cena za energię elektryczną była znacznie wyższa niż za inne rodzaje paliwa.

W 1969 roku energia elektryczna stała się jednym z mediów, za pomocą którego można było rozwiązywać problem czystości powietrza. Była dopuszczana głównie w nowych budynkach i jako zamiennik paliw stałych w sfere niewytwórczej. Zaczęły się tworzyć odpowiednie warunki do rozwoju ogrzewania akumulacyjnego poprzez renowację sieci wtórnych, określając odpowiednią taryfę dla gospodarstw domowych z akumulacyjnym zużyciem oraz poprzez działalność promocyjną i doradczość. W tym okresie na Słowacji ogrzewano elektrycznie około 10 000 gospodarstw domowych, przy czym chodziło o ogrzewanie dodatkowe lub tymczasowe.

Presy na rozwój ogrzewania elektrycznego pojawiły się po kryzysie ropy w 1973 roku, którego skutkiem był wzrost cen paliw płynnych. Zwiększał się udział produkcji energii elektrycznej w elektrowniach jądrowych, a także stopniowo rozwijały się techniczne środki kontroli zużycia energii elektrycznej ze strony energetyki. Na rynku zaczęły się pojawiać szersze asortymenty urządzeń grzewczych, nowocześniejsze środki automatyzacji i techniki regulacyjnej. W latach 80. na Słowacji było około 25 000 gospodarstw domowych ogrzewanych piecami akumulacyjnymi, a asortyment rozszerzył się również o piece hybrydowe.

Szybki rozwój ogrzewania elektrycznego rozpoczął się w latach 90. Asortyment urządzeń grzewczych od lokalnych i zagranicznych producentów został wzbogacony o nowe typy. Kryzys ropy w 1991 roku miał za skutek wzrost cen paliw gazowych, co spowodowało nieoczekiwaną korzystną zmianę ceny energii elektrycznej. Powstała nowa stawka dla bezpośredniego ogrzewania elektrycznego. W tym okresie około 40 000 mieszkań było ogrzewanych tylko energią elektryczną, z czego około 90% przypadło na piece akumulacyjne. Zmiany w zużyciu energii elektrycznej nastąpiły nie tylko pod względem jej wysokości, ale także struktury. Większy udział zyskało zużycie w gospodarstwach domowych i w sektorze terciarnym.

Od 1993 roku nastąpił szybki i praktycznie niekontrolowany rozwój bezpośredniego ogrzewania elektrycznego. Taka sytuacja pojawiła się z powodu bardzo korzystnej stawki dla bezpośrednich zużyc, niskich nakładów inwestycyjnych na system ogrzewania oraz bogatego asortymentu bezpośrednich urządzeń grzewczych. Ta eksplozja spowodowała wiele problemów. Pojemność sieci energetycznych, głównie na poziomie niskiego i wysokiego napięcia, była niewystarczająca. Rozszerzyły się różnice w dziennym diagramie obciążenia; jego stabilizacji miało służyć ogrzewanie akumulacyjne. Wymagania obowiązujących przepisów, określających warunki instalacji ogrzewania elektrycznego w obiektach budowlanych, były ignorowane. Ogrzewanie realizowano w budynkach z dużymi stratami ciepła, co miało za skutek wzrost kosztów eksploatacji o 100 do 250 %.

Od końca lat 90. można zaobserwować lekki spadek zainteresowania ogrzewaniem elektrycznym, spowodowany nieustannym wzrostem cen energii elektrycznej. Obecnie na Słowacji ogrzewanie elektryczne stanowi około 4% w porównaniu z innymi rodzajami ogrzewania. Na porównanie w Czechach to około 8%, w Austrii 10%, w Niemczech 10%.

Obliczenie elektrycznego podłogowego ogrzewania

Obliczenie termotechniczne elektrycznego podłogowego ogrzewania obejmuje:

• projektowanie składu konstrukcji podłogowej i materiałów poszczególnych warstw;

• badanie warunków temperaturowych w podłodze podczas pracy systemu;

• określenie mocy źródła ciepła.

Podstawowe typy elektrycznego podłogowego ogrzewania

Konstrukcja podłogowej powierzchni grzewczej zależy od wybranego trybu pracy systemu grzewczego, który może być akumulacyjny, pół-akumulacyjny lub bezpośrednio grzewczy. Tryb pracy określa wymagania dotyczące grubości warstwy akumulacyjnej, głębokości zakrycia elementów grzewczych, jakości izolacji termicznej i typu wykładziny podłogowej, ewentualnie typu użytego elementu grzewczego. Konstrukcja podłogi i głębokość zakrycia płaszczyzny kabli grzewczych decydują również o wielkości i proporcjach strumieni ciepła z płaszczyzny osi ogrzewanego kabla w obu kierunkach pionowych.

Tryb akumulacyjny ogrzewania

Ze względu na ograniczony czas ładowania i wymaganie długoterminowej akumulacji ciepła, system ogrzewania charakteryzuje się najbardziej masywną konstrukcją podłogową. Płyta akumulacyjna składa się z warstwy betonowej, której grubość wynosi od 90 do 150 mm w zależności od potrzeby akumulacji. Elementy grzewcze układane są w przybliżeniu do jej dolnej trzeciny, dlatego betonowanie przebiega w dwóch fazach. Aby utraty ciepła w dół były minimalne, konieczna jest dobra izolacja termiczna umieszczona pod powierzchnią grzewczą (50-60 mm). Zainstalowana moc źródła ciepła wynosi od 160 do 200 W/m2 w zależności od przeznaczenia pomieszczenia.

Tryb pół-akumulacyjny ogrzewania

Rozłożony czas ładowania z możliwością doładowania w razie potrzeby umożliwia mniejszą grubość warstwy akumulacyjnej. Grubość tej warstwy wynosi 60-90 mm, a poziom układania kabli grzewczych znajduje się w przybliżeniu w jej połowie. Warstwa izolacyjna ma podobną konstrukcję i jakość jak w trybie akumulacyjnym. Zainstalowana moc źródła ciepła wynosi od 120 do 160 W/m2.

Bezpośredni tryb ogrzewania

Z uwagi na pobór energii elektrycznej z sieci przez cały cykl pracy nie ma potrzeby magazynowania ciepła. Warstwa betonowa służy jedynie do umieszczenia elementów grzewczych, a jej grubość wynosi maksymalnie 50 mm, albo można układać elementy grzewcze bezpośrednio pod warstwą najeżdżającą, co pozwala osiągnąć większą dynamikę systemu. Poziom układania kabli grzewczych umieszcza się jak najbliżej powierzchni podłogi. Zainstalowana moc źródła ciepła jest o jedną trzecią do połowy niższa niż w przypadku trybu akumulacyjnego, wynosi od 80 do 140 W/m2. Izolacja termiczna od dołu może być cieńsza.

Obliczenia cieplne elektrycznego ogrzewania podłogowego

Podczas projektowania należy uwzględnić te warunki brzegowe:

• całkowite straty ciepła pomieszczenia;

• charakter ogrzewanego pomieszczenia (pokój mieszkalny, kuchnia, korytarz itd.);

• tryb pracy pomieszczenia (stały, nieregularny pobyt osób itp.);

• tryb pracy systemu ogrzewania (akumulacyjny, pół-akumulacyjny, bezpośredni);

• wielkość powierzchni podłogowej dostępnej do układania poziomu kabli grzewczych;

• wymagania dotyczące pokrycia podłogowego.

Projektowanie warstwy konstrukcji podłogowej

Dla optymalnego działania systemu elektrycznego ogrzewania podłogowego ważny jest poprawny projekt warstw nad poziomem układania kabli grzewczych i pod nimi, ich grubość oraz przewodność cieplna. Opory cieplne tych warstw wpływają na temperaturę powierzchni elementów systemu grzewczego, dlatego należy zapewnić, aby nie przekroczyła ona maksymalnej wartości określonej przez producenta. W przeciwnym przypadku dochodzi do przegrzewania izolacji i jej późniejszego degradacji, co obniża żywotność całego elementu. Dlatego należy zapewnić niezawodne odprowadzanie ciepła z poziomu kabli grzewczych, co gwarantuje materiał otaczający element grzewczy o przewodności cieplnej większej niż 0,1 W/m. K.

Jądro oporowe

Tutaj dochodzi do bezpośredniej konwersji energii elektrycznej na energię cieplną. Odpowiednim wyborem materiału przewodu i jego wymiarów geometrycznymi można znacząco wpłynąć na końcową moc cieplną kabla, jak również na obciążenie cieplne materiałów kabla. Według konstrukcji można je podzielić na trzy grupy:

• przewody oporowe,

• oporowe linie,

• półprzewodnikowe mieszaniny polimerów między dwoma przewodami z miedzianych drutów.

Jądra oporowe mogą mieć przekrój okrągły lub mogą być wykonane w formie płaskiego paska. Są wykonywane z stopów metali miedzi z dodatkiem niklu, manganu lub chromu. Charakterystyczną cechą jest mały współczynnik rozszerzalności cieplnej i mały cieplny współczynnik oporu. Są produkowane z średnicą O, 1-4 mm, z mocą cieplną od 5 do 70 W/m, która znacznie zależy od przekroju kabla i liczby jąder. Odrębną grupą kabli grzewczych są samoregulujące się przewody. Składają się z dwóch równoległych miedzianych drutów, między którymi znajduje się mostek z temperaturowo zależnego oporowego elementu. Moc kabla maleje w całej jego długości przy wzrastającej temperaturze (i odwrotnie), dlatego w żadnym przypadku nie dochodzi do jego przegrzewania, nawet przy przecinaniu się wielu elementów.

Obróbka izolacyjna

Zgodnie z przeznaczeniem kabla może być jednokrotna lub podwójna, zazwyczaj wykonana z materiałów na bazie polimerów. Podstawową funkcją jest izolacja przewodu i jednocześnie odprowadzanie powstałego ciepła. Dlatego powinna charakteryzować się dobrymi właściwościami izolacyjnymi, wysoką trwałą odpornością termiczną, wysoką przewodnością cieplną, odpowiednimi właściwościami mechanicznymi, dobrymi właściwościami obróbki. Materiał obróbki izolacyjnej i ewentualne pokrycie kabli grzewczych może być różne, co może prowadzić do wzajemnego wpływu, co może być dość wyraźne, zwłaszcza przy wyższych temperaturach. Dlatego zaleca się wzajemne kombinacje materiałów polimerowych.

Elementy ochronne

Składają się z metalowego osłonienia, pokrycia lub ich wzajemnej kombinacji. Służą do zwiększenia odporności mechanicznej przewodu grzewczego lub jako dodatkowa ochrona elektryczna w warunkach, gdzie to konieczne (np. środowisko z zagrożeniem wybuchem).

Kable grzewcze mają szerokie możliwości zastosowania w tych obszarach:

• duże powierzchnie ogrzewania i temperowania,

• ochrona przed zamarznięciem i lodem,

• zastosowania technologiczne w przemyśle,

• zastosowania w rolnictwie,

• specjalne przypadki zastosowania.

Kable do dużych powierzchni ogrzewania i temperowania

Najczęściej stosuje się przewody z jednym lub dwoma jądrami i podwójnym obudowaniem izolacyjnym, ewentualnie z osłoną metalową. Służą do dużych powierzchni ogrzewania i temperowania wnętrz lub zewnętrznych funkcjonalnych powierzchni, takich jak ochrona przed lodem zewnętrznych chodników, ramp wjazdowych, mostów, dróg itd. Układane są w warstwach betonowych lub warstwach podłogowych, są odpowiednie również do pomieszczeń z podwyższonym poziomem wilgoci. Do zastosowania na ogrzewanie wnętrz stosuje się kable o mocy 10-20 W/m, do ogrzewania zewnętrznych powierzchni dozwolone są wyższe obciążenia mocy, które jednak zależą od konkretnych warunków chłodzenia. Kable tworzą obwody grzewcze, które mają na końcach chłodne przewody; umożliwiają one podłączenie do napięcia 230 V, rzadziej 400 V. Grzeją się do maksymalnej temperatury rdzenia 80 cc. Całkowita grubość kabli stosowanych w wnętrzach wynosi od 4,5 do 8,5 mm w zależności od konkretnego typu użytego kabla.

Elektryczna matka grzewcza

Składa się z nośnej tkaniny, do której jest przyczepiony meanderowo kabel grzewczy o średnicy maksymalnie 3 mm, który ma na obu końcach chłodne miedziane przewody. Całkowita grubość matki wynosi około 2,5-3,5 mm. Matki są produkowane w standardowej szerokości 0,5 m i długościach od 1 do 20 m, z powierzchniową mocą od 100 do 160 W/m2 (w zależności od producenta). Wymagana całkowita moc ogrzewania osiąga się odpowiednią kombinacją poszczególnych fragmentów.

Matki są przeznaczone głównie do ogrzewania wnętrz na główne lub dodatkowe ogrzewanie, ale można je również zastosować do innych zastosowań. Ze względu na niską grubość są odpowiednie przy remontowaniu podłóg. Ich zaletą jest znaczne skrócenie czasu montażu, ograniczenie możliwości wystąpienia błędów podczas montażu i uszkodzenia kabla grzewczego. Odpowiednie zastosowanie mat do konkretnych celów zależy od typu użytego kabla.

Folie grzewcza elektryczna

Element grzewczy składa się z dwóch laminowanych folii poliesterowych, między którymi znajduje się warstwa homogenizowanego grafitu. Na bokach folii prowadzone są przewody zasilające. Aktywna szerokość folii wynosi 0,5 m, po obu stronach znajdują się pasy pasywne o szerokości 0,05 m, przeznaczone do zamocowania folii do konstrukcji podłogi. Całkowita szerokość folii wynosi 0,6 m. Produkuje się ją z mocy powierzchniową 150 i 200 W/m2 dla elektrycznego ogrzewania podłogowego do montażu w betonie, 60 W/m2 dla podłóg drewnianych i 80 W/m2 dla podłóg laminowanych. Całkowita grubość folii wynosi około 0,4 mm. Służy do elektrycznego ogrzewania podłogowego oraz ogrzewania wnętrz nowych budynków, ale dzięki małej grubości jest szczególnie odpowiednia do wykorzystania przy remontach, ponieważ można ją umieszczać bezpośrednio na oryginalnej podłodze pod nową warstwę wykończeniową.

Montaż ogrzewania podłogowego

Montaż elektrycznego ogrzewania podłogowego przebiega w tych etapach:

• utworzenie powierzchni grzewczej podłogi,

• prace montażowe,

• próby ogrzewania podłogi.

Tworzenie powierzchni grzewczej na elektryczne ogrzewanie podłogowe

Końcowa konstrukcja podłogi w porównaniu z grzewaniem wodnym może być z powodu niektórych specyfik elektrycznego typu, takich jak inny tryb grzewczy lub używany element grzewczy, różna.

Sposoby wykonania powierzchni grzewczej podłogi

Z punktu widzenia technologii wykonania powierzchnię grzewczą podłogi można zrealizować trzema podstawowymi sposobami:

• montaż w betonie,

• montaż bezpośrednio pod warstwę wykończeniową podłogi,

• montaż w drewnianych podłogach belkowych.

Montaż w betonie

Elementy grzewcze są zlewane w warstwie betonu, która składa się z dwóch części:

• wyrównującej, na której znajduje się powierzchnia grzewcza i stanowi 1/3 aż 1/2 całkowitej grubości płyty betonowej w zależności od trybu;

• pokrywającej, w którą są zlewane elementy grzewcze.

W przypadku bezpośredniego sposobu ogrzewania elementy grzewcze mogą być układane bezpośrednio na izolację termiczną i następnie zlewane cementową masą lub cementowym wypryskiem. W przypadku użycia kabli grzewczych między nimi a izolacją układana jest siatka drutowa; maty lub folie grzewcze są mocowane bezpośrednio na izolację. Musi być zapewniony bezproblemowy odpływ ciepła z powierzchni elementów grzewczych, w przeciwnym razie dochodzi do ich przegrzewania i kolejnie do zmniejszenia żywotności. Dlatego nie mogą być wciskane do materiału izolacyjnego ani nim otaczane.

Montaż pod warstwę wykończeniową podłogi

Ten sposób stosuje się w trybie bezpośrednim do osiągnięcia maksymalnej dynamiki systemu grzewczego i przy remoncie starych podłóg, a także tam, gdzie nie jest dostępna wystarczająca wysokość konstrukcji pomieszczenia. Elementy grzewcze układane są bezpośrednio na warstwę izolacji termicznej nowej lub już istniejącej konstrukcji podłogowej zgodnie z podanymi zasadami. Powierzchnia grzewcza jest zlewana warstwą pokrywającą materiału wyrównującego lub tynku, a następnie układana jest warstwa wykończeniowa, najczęściej płyta czy podłoga laminowana.

Montaż w drewnianych podłogach belkowych

Podczas instalacji systemu grzewczego w drewnianych podłogach elementy grzewcze układane są na izolację termiczną, przy czym obowiązuje ta sama zasada co w przypadku mokrej metody. Między powierzchnią grzewczą a dolną powierzchnią drewnianej podłogi musi być utworzona warstwa powietrza o minimum 25 mm.

Sposoby układania elementów grzewczych na elektryczne ogrzewanie podłogowe

Elementy grzewcze na elektryczne ogrzewanie podłogowe to kable grzewcze, maty grzewcze i folie grzewcze.

Kable grzewcze

Elementy grzewcze podczas pracy systemu grzeją się równomiernie w całej swojej długości, odpowiednio w całej powierzchni, co prowadzi do równomiernego rozkładu temperatury powierzchni grzewczej podłogi. Z punktu widzenia poziomego gradientu temperaturowego można zaobserwować spadek temperatur w kierunku od zewnętrznej ściany do wewnętrznej, podobnie jak w przypadku typu wodnego. Ten zjawisko można częściowo zniwelować tworząc strefy brzegowe o wyższej mocy powierzchniowej. Obwód grzewczy tworzy się układając kable grzewcze w kształcie meanderu, przy czym wzajemna odległość poszczególnych przewodów zależy od obciążenia mocy kabla i od wymaganego poziomu mocy systemu.

Technologia i montaż elektrycznego ogrzewania podłogowego

W tym rozdziale opiszemy sposób tworzenia powierzchni grzewczej podłogi z elementami grzewczymi elektrycznymi zbetonowanymi, albo umieszczonymi bezpośrednio pod warstwą wykończeniową podłogi, przy czym kolejność kroków jest taka sama jak w przypadku typu wodnego wykonanego mokrym sposobem. Skupimy się na różnicach, które wynikają z niektórych aspektów samej technologii i montażu.

Przygotowanie obiektu

Powierzchnia grzewcza podłogi jest układana dopiero po zakończeniu wszystkich prac tynkarskich i położenia izolacji. Przed wewnętrzny tynk należy zainstalować przewody elektryczne i połączenia systemu grzewczego, przy czym przewody zasilające są wymiarowane na zaprojektowaną moc odpowiednich obwodów grzewczych i muszą spełniać te parametry:

• zasilanie do ogrzewania pomieszczeń < 1 O m2, miedziany przewód 3 x1,5 mm2;

• zasilanie do ogrzewania pomieszczeń > 1 O m2, miedziany przewód 3 x 2,5 mm2;

• zasilanie do ogrzewania stref brzegowych i dla innych dodatkowych źródeł ciepła < 2 kW, miedziany przewód 3 x 1,5 mm2;

• w przypadku użycia centralnych zegarów sterujących należy do każdego termostatu zainstalować sterujący miedziany przewód 1 x 1,5 mm2

Do miejsc, w których będą regulatory, montowane są skrzynki instalacyjne. Ustawienie regulatorów zależy od funkcji pomieszczenia i wymagań inwestora. Termostaty z czujnikami temperatury powinny być umieszczone tak, aby ich działanie nie był wpływały przez niepożądane czynniki (nasłonecznienie, promieniowanie ciepła, prąd powietrza itp.). Termostaty są podłączane do zasilania elektrycznego. Elementy grzewcze muszą być mocno podłączone przez regulator, ruchome zasilanie nie jest dozwolone. Rozmieszczenie punktów zasilania jest realizowane zgodnie z dokumentacją techniczną. Od termostatu w kierunku podłogi prowadzone są dwie rury elektroinstalacyjne giętkie do podłączenia zimnej części kabla grzewczego i do czujnika temperatury podłogi. Cała elektroinstalacja musi być wykonana zgodnie z obowiązującymi przepisami.

Zasady przygotowania podłogi, układania obwodowych pasów izolacyjnych, izolacji termiczno-akustycznej, folii hydroizolacyjnej, tworzenia szczelin rozszerzalnych, układania cementowej masy i warstwy wykończeniowej są takie same jak w przypadku typu wodnego.

Montaż elektrycznych elementów grzewczych

Elektryczne elementy grzewcze układane są zgodnie z wcześniej przygotowanymi planami dla każdej pomieszczenia, na których zaznacza się rozmieszczenie grzejników meanderowych, pasów lub folii, oraz miejsca wyjść zakończeń chłodnych do skrzynek rozdzielczych. Trzeba pamiętać, że elementy grzewcze układane są tylko na wolnych, niezabudowanych powierzchniach, dlatego konieczne jest znać co najmniej przybliżone rozmieszczenie mebli w pomieszczeniu. W przypadku, gdy nad płaszczyzną układania przewodów grzewczych stoją meble, należy zapewnić swobodny przepływ powietrza.

Montaż w betonie

W tym przypadku najczęściej stosuje się jako elementy grzewcze przewody grzewcze i maty grzewcze. W przypadku akumulacyjnym i półakumulacyjnym najpierw na izolację przeciwwilgociową układana jest warstwa wyrównawcza betonu (1/3 do 1/2 grubości końcowej płyty betonowej, którą określa projektant na podstawie obliczeń). Mieszanina betonowa musi być dobrze zagęszczona, bez ostrych odłamków, powierzchnia musi być gładka, bez wypustów i nierówności, wygładzona. Przed układaniem elementów grzewczych należy nałożyć impregnację penetracyjną.

Aby uniknąć uszkodzeń elementów i zachować przepisany odstęp między przewodami, albo aby nie doszło do nakrywania się mat, przewody podczas montażu muszą być mocno zamocowane do podłoża. Do mocowania przewodów grzewczych najczęściej stosuje się pasy montażowe, które są zakotwione do płyty betonowej prostopadle do zakładanego kierunku układania przewodów grzewczych. Odległość między pasami nie powinna przekraczać 1 m, przy większych rozpiętościach może dojść do zaburzenia równomiernych odstępów przewodów podczas betonowania. Pasy mają uchwyty na przewody w typowych odległościach, np. 25 mm.

Kolejną możliwością jest zamocowanie przewodów do siatki stalowej. Tę metodę wybiera się w przypadku małej grubości płyty betonowej w trybie bezpośrednim, lub gdy zbrojenie dla danej podłogi jest przewidziane z powodów statycznych. Wadą jest większy nakład pracy przy montażu elementów oraz większe ryzyko uszkodzeń mechanicznych podczas układania. Na odpowiednie powierzchnie można przykleić lekką taśmą grzejnik meanderowy, swobodnie rozłożony na podłożu. Przewody są mocowane w odstępach zgodnie z obliczeniami, przy czym minimalny zakręt przewodu określa producent. Odległość przewodów od pionowych ścian i mebli wynosi minimalnie 50 do 100 mm. Jeśli element grzewczy jest zesztywniony, rozsuwa się go i na krótko podłącza do napięcia, aż stanie się wystarczająco elastyczny. Elementy grzewcze układane są dopiero po wystarczającej wypieczce płyty betonowej (2 do 4 dni), zazwyczaj od okien w kierunku drzwi. Przy układaniu elektrycznych przewodów należy przestrzegać tych zasad:

• Trzeba uważać, aby przewody nie zostały uszkodzone, np. przez narzędzia robocze. Jeśli przewód jednak zostanie uszkodzony, nie wolno go tymczasowo naprawiać, ale należy zastąpić uszkodzony fragment innym.

• Aktywne części przewodów nie mogą się przecinać, dotykać ani swobodnie przechodzić przez powietrze, nie mogą być w kontakcie z rurociągami wodnymi, wanną itp.

• Przewody nie mogą być skracane. Skracać można tylko ich zakończenia chłodne.

• Połączenie zakończenia chłodnego i przewodu grzewczego nie może być zainstalowane w zakręcie.

• Przewody nigdy nie mogą przechodzić przez szewy rozszerzeniowe.

• Jeśli przez szewy rozszerzeniowe przechodzą zakończenia chłodne, muszą być swobodnie umieszczone w dwóch koncentrycznych rurach ochronnych

W tym samym czasie co elementy grzewcze do płaszczyzny układania przewodów grzewczych umieszcza się czujnik termostatu podłogowego zgodnie z poniższymi zasadami:

• Czujnik wraz z przewodem umieszcza się w ochronnej rurce instalacyjnej pośrodku dwóch sąsiadujących przewodów.

• Koniec rurki jest szczelnie zamknięty, aby zapobiec przedostawaniu się mieszanki betonowej.

• Ochronna rurka montowana jest jeszcze przed układaniem przewodów.

Elementy grzewcze montuje się przy temperaturach wyższych niż 5 °C. Po zamontowaniu elementów należy zmierzyć opory przewodów oraz ich izolacyjnych obudów. Jeśli wszystko jest w porządku, nakłada się warstwę pokrywczą betonowej mieszanki. Mieszanka powinna całkowicie otulać element grzewczy, aby nie powstały pęcherze powietrza, które obniżyłyby skuteczność odprowadzania ciepła z powierzchni przewodów. Podczas rozprowadzania należy ponownie dbać o to, aby elementy nie zostały uszkodzone. Na końcu ponownie mierzy się opór obwodów grzewczych. Aktywne części elementów oraz zakończenia chłodne muszą być zanurzone w betonie, nigdzie nie mogą dochodzić do kontaktu z powietrzem. Warstwę chodniczą podłogi układane jest dopiero po wystarczającym wyschnięciu mieszanki betonowej (28 do 30 dni).

Po zakończeniu wszystkich prac budowlanych montuje się termostaty, czujniki temperatury podłogowej i cały system włączany jest do eksploatacji.

Montaż bezpośrednio pod warstwą chodniczą podłogi

W tym przypadku pożądane jest, aby końcowa grubość konstrukcji podłogowej była minimalna, dlatego najczęściej stosuje się cienkie maty grzewcze i folie grzewcze. Podłoże, na które układane są elementy, musi być idealnie czyste, gładkie, bez kurzu i ostrych przedmiotów. Należy go otrzucić odpowiednią impregnacją penetracyjną i elementy grzewcze układane są dopiero po wyschnięciu impregnacji. W przypadku renowacji, powierzchnię grzewczą podłogi można również położyć na oryginalnej warstwie chodniczej. Jeśli stanowi ona płytki, musi być wystarczająco płaska, przy czym małe wady należy poprawić. W przypadku, gdy oryginalna warstwa składa się z produktów drewnianych (parkietu, laminatu), nie można naruszać jej nośności. Podłoże należy otrzucić impregnacją penetracyjną i przykryć warstwą wyrównującą do odseparowania elementów grzewczych. Jej grubość z powodów bezpieczeństwa pożarowego musi wynosić minimum 5 mm.

W podłodze wycina się rowek do umieszczenia ochronnej rurki z czujnikiem temperatury podłogowej, która będzie prowadzić do skrzynki rozdzielczej. Koniec rurki jest szczelnie zamknięty, a jej położenie jest zafiksowane. Następnie w podłożu tworzy się kapsle do umieszczenia aktywnych części i zakończeń chłodnych.

Elementy grzewcze są rozwijane zgodnie z planem układania i przygotowane do układania. Aby nie doszło do ich przesuwania podczas montażu, należy je mocno zamocować do podłoża. Zamocowanie można wykonać różnymi sposobami. Elementy grzewcze mogą być wykonane jako samoprzylepne, przy czym specjalna kleja na elemencie umożliwia wielokrotne klejenie i odklejenie. Można je również zamocować taśmą klejącą lub wcisnąć do warstwy elastycznego kleju.

Podczas układania ponownie trzeba dbać o to, aby element grzewczy nigdzie nie został uszkodzony i ponownie zmierzyć jego wartości oporowe. Paski elementów grzewczych układane są pojedynczo, przy czym równolegle układane pasy nie mogą się nakładać. W przypadku, gdy wymagana jest zmiana kierunku układania pasa, w przypadku maty należy pociąć tkaninę nośną aż blisko przewodu grzewczego. Pasek można odchylić pod kątem do 180°, przy czym przewód nie może być napięty. Nakładające się fragmenty tkaniny należy usunąć. Jeśli zastosowano folię grzewczą, po zamontowaniu pokrywa się ją paroizolacją ochronną, która jest wystarczająco wysoko podniesiona na ścianę i zamocowana. Zakończenia chłodne elementów muszą prowadzić do skrzynki rozdzielczej poza układanymi pasami.

Na całą powierzchnię grzewczą nakłada się masę wyrównującą lub klej klejący w taki sposób, aby elementy grzewcze były równomiernie pokryte i nigdzie nie powstawały pęcherze powietrza. Należy ponownie zmierzyć moc elementów grzewczych. Jeśli wszystko jest w porządku, można położyć warstwę chodniczą.

Badania elektrycznego ogrzewania podłogowego

Ogrzewanie podłogowe uruchamia się dopiero po pełnym wypieczeniu betonu po 4 do 6 tygodniach. Temperaturę podłogi należy zwiększać stopniowo, ponieważ przy pełnym włączaniu mocy może dojść do intensywnego odparowania wody z betonu w pobliżu elementów grzewczych i powstania pęcherzy powietrza. Pierwsze włączenie realizuje się przy obniżonej temperaturze, maksymalnie 20 °C. Należy przestrzegać tego procesu:

• eksploatacja odbywa się z zgodą dostawcy systemu grzewczego;

• pierwszego dnia temperatura podłogi jest o 5 °C wyższa niż temperatura ogrzewanego wnętrza;

• drugi dzień i kolejne dni zwiększamy temperaturę każdego dnia o 5 °C, aż temperatura powierzchni podłogi osiągnie wartość 30 °C;

• temperaturę podłogi należy utrzymywać na poziomie 30 °C przez co najmniej trzy dni;

• następnie temperatura powierzchni zmniejsza się każdego dnia o 10 °C, aż do momentu, gdy osiągnie wartość, jaką miała na początku prób;

• urządzenia sterujące i regulujące muszą być ustawione na standardowe wartości przed uruchomieniem systemu.

O przeprowadzonych próbach sporządza się protokół. Po zakończeniu wszystkich prac firma wykonawcza przekazuje Klientowi aktualną dokumentację techniczną i rysunkową, protokół z prób oraz instrukcję obsługi dla użytkownika.

Literatura:

Dušan Petráš, Miroslav Kotrbatý: Ogrzewanie dużych pomieszczeń i hal