Elektryczne ogrzewanie podłogowe

Elektryczne ogrzewanie podłogowe stanowi alternatywę dla systemów wodnych – zapewnia wysoki komfort termiczny w pomieszczeniach, cechując się przy tym wygodą użytkowania i wysoką sprawnością. Może być stosowane jako podstawowy system grzewczy (do ogrzewania całego budynku) lub jako system uzupełniający w wybranych pomieszczeniach, np. łazience.

Ogrzewanie elektryczne cechuje wysoka sprawność – niemal cała dostarczona energia elektryczna jest zamieniana na ciepło. Natomiast w przypadku ogrzewania podłogowego, ciepło oddawane jest do pomieszczenia przez ogrzaną posadzkę z wykorzystaniem zjawiska promieniowania, polegającego na przenoszeniu ciepła za pomocą fal elektromagnetycznych. Elementy oporowe w postaci kabli, mat lub folii grzejnych osiągają wysoką temperaturę w ciągu kilku sekund po włączeniu zasilania, dzięki czemu wyeliminowany zostaje problem bezwładności cieplnej instalacji. Z drugiej strony ograniczona jest akumulacja ciepła, co powoduje szybkie ochłodzenie się elementów systemu grzewczego po wyłączeniu zasilania.

Ogrzewanie podłogowe ©RAYCHEM

Podstawowe elementy elektrycznego ogrzewania podłogowego

Przewody grzejne – składają się z izolowanego drutu oporowego (żyły grzejnej), ekranu (np. miedzianego) oraz izolacji zewnętrznej z PVC. Najczęściej stosuje się przewody dwużyłowe zasilane jednostronnie (w przewodach jednożyłowych konieczne jest zasilenie obu ich końców) o jednostkowej mocy grzewczej ok. 17–20 W/m. To właśnie moc decyduje o odstępach, w jakich układane są przewody. Ich rozstaw powinien zapewnić równomierny rozkład temperatury na powierzchni, a jednocześnie, by uniknąć przegrzania posadzki, nie powinien być zbyt mały. Standardowo odstępy wynoszą 5–20 cm. Ciekawym rozwiązaniem są tzw. przewody samoregulujące, które dostosowują moc grzewczą do innych źródeł ciepła, takich jak: promieniowanie słoneczne, oświetlenie, urządzenia domowe. Elementem grzewczym są tu polimery zmieniające swoją odporność pod wpływem temperatury otoczenia. Przewody te charakteryzują się wysoką elastycznością podczas montażu, w zależności od wymagań, mogą być cięte na dowolną długość. Wybór przewodu grzejnego oraz sposób jego ułożenia powinien być poprzedzony odpowiednimi obliczeniami, w tym m.in. określeniem zapotrzebowania na ciepło konkretnego pomieszczenia. Przykładowo: jeśli elektryczne ogrzewania podłogowe ma być zastosowane w pokoju mieszkalnym o powierzchni 20 m kw., w którym zapotrzebowanie na moc grzewczą wynosi 70 W/m kw., to należy wybrać przewód o mocy zbliżonej do 1500 W. W takiej sytuacji długość przewodu o mocy jednostkowej 17 W/m wyniesie 88 m. Znając długość przewodu, należy określić rozstaw. Orientacyjnie można to zrobić, dzieląc dostępną powierzchnię podłogi przez sumaryczną długość przewodu. Warto przy tym pamiętać, że przewodów nie można układać w miejscach, w których później usytuowane zostaną szafy bez nóżek, materac leżący bezpośrednio na podłodze itp. Takie urządzenia utrudniają odprowadzanie ciepła do otoczenia, a w efekcie – przegrzewanie przewodu i jego uszkodzenie. W związku z tym, przyjmując iż w rozważanym przykładzie powierzchnia zajmowana przez meble wynosi 4 m kw., rozstaw przewodu wyniesie 16/88 = 0,18 m.

Maty grzejne – ich elementem grzewczym jest przewód niewielkiej średnicy, wpleciony w siatkę z tworzywa. Maty mają postać zwojów o stałej szerokości wynoszącej na ogół 0,5 m i grubości nieprzekraczającej 3 mm. Różnią się między sobą długością i mocą jednostkową (od 100 do 200 W/m kw.). Maty, spełniające funkcję ogrzewania podstawowego, powinny charakteryzować się jednostkową mocą ogrzewczą na poziomie co najmniej 120 W/m kw.

Ze względu na małą średnicę przewodów grzejnych zamocowanych do maty, jest to rozwiązanie polecane do zastosowania podczas remontu. Ułożenie maty na starej posadzce nie powoduje bowiem znacznego podniesienia poziomu nowej podłogi oraz dodatkowego obciążenia stropu. Mata może być umieszczona w warstwie zaprawy klejowej mocującej nową okładzinę. Podłożem może być beton, drewno, płyty gipsowo-kartonowe, terakota itp.

Podobnie jak w przypadku przewodów grzejnych, konieczne jest wykonanie odpowiednich obliczeń oraz właściwe rozplanowanie rozłożenia mat w pomieszczeniach. Dla takiego samego pomieszczenia wymagana powierzchnia mat o mocy jednostkowej 160 W/m kw. to 9,4 m kw., a więc konieczne będzie zastosowanie tu czterech mat o szerokości 0,5 m i długości ok. 5 m.

Ogrzewanie podłogowe pod płytkami ©RAYCHEM

Wykonanie instalacji ogrzewania podłogowego

Ogrzewanie podłogowe jest wykonywane z reguły w technologii mokrej – elementy grzejne umieszcza się w warstwie wylewki jastrychowej lub betonowej. Przewodów nie należy układać bezpośrednio na warstwie izolacji cieplnej, gdyż brak odbioru ciepła powoduje nadmierny wzrost ich temperatury, a w konsekwencji może prowadzić do uszkodzenia. Z tego względu przewody grzejne układa się na specjalnej siatce metalowej bądź wykonuje się tzw. wylewkę wstępną, czyli cienki podkład podłogowy na płytach izolacyjnych.

Montaż elektrycznego ogrzewania podłogowego nie jest skomplikowany. Rozpoczyna się od wykonania puszki instalacyjnej w ścianie, z której prowadzi się w dół bruzdę na rurki ochronne (peszle) z przewodem zasilającym i przewodem podłogowego czujnika temperatury (podłączonego do termostatu umieszczonego na ścianie). Przewód grzejny układa się równolegle do najdłuższej ściany pomieszczenia, zachowując ustaloną odległość między poszczególnymi rzędami, pamiętając jednocześnie, by średnica zagięcia przewodu nie była mniejsza niż sześciokrotność średnicy jego przekroju. Po ułożeniu całego przewodu, tzw. zimną końcówkę przewodu zasilającego łączy się w puszce instalacyjnej z przewodem doprowadzonym do wyłącznika w skrzynce bezpiecznikowej. W analogiczny sposób odbywa się montaż mat grzejnych, przy czym rozwija się je na długość całego pomieszczenia, a następnie rozcina nożyczkami i obraca rolkę w taki sposób, aby rozłożyć kolejny pas wzdłuż pasa ułożonego wcześniej (aż do pokrycia wymaganej powierzchni podłogi). Kolejną czynnością jest rozprowadzenie zaprawy klejowej, dokładnie zakrywającej matę, a następnie ułożenie warstwy wierzchniej (gdy stanowi ją inny materiał niż terakota lub gres, zamiast zaprawy klejowej stosuje się samopoziomującą masę betonową).

Oprócz technologii mokrej, możliwe jest także zastosowanie technologii suchej, szczególnie polecanej gdy wymagane jest mniejsze obciążenie stropu lub zależy nam na czasie wykonania. Wtedy przewody grzejne umieszcza się w specjalnych płytach z wycięciami. W podłogach drewnianych na legarach, przewody grzejne układa się na siatce przymocowanej do nich w taki sposób, aby znajdowały się co najmniej 3 cm pod deskami. Moc grzewcza takich przewodów nie powinna być zbyt duża (zaleca się 10 W/m), a legary powinny być zabezpieczone folią aluminiową przed bezpośrednim kontaktem z przewodami.

Ogrzewanie podłogowe
zapewnia komfort w łazience ©RAYCHEM

Wodna pompa ciepła

Ogrzewanie podstawowe lub uzupełniające

Elektryczne ogrzewanie podłogowe może być zastosowane jako ogrzewanie podstawowe lub uzupełniające. Pierwszy wariant sprawdza się przede wszystkim w budynkach o niskim zapotrzebowaniu na ciepło, jak również w sytuacji, gdy nie ma możliwości zastosowania tradycyjnej instalacji grzewczej. Takie rozwiązanie jest odpowiednie w systemach, które posiadają zdolność akumulacji ciepła. Osiąga się ją dzięki umieszczeniu przewodów grzewczych w grubszej od standardowej warstwie betonu (7–15 cm), oraz stosując rozstaw przewodów zapewniający osiągnięcie co najmniej o 30 proc. większej mocy z 1 m kw. podłogi niż w standardowym systemie. W ten sposób, w stosunkowo krótkim czasie, dostarczane jest do masy akumulacyjnej ciepło w ilości zapewniającej utrzymanie w pomieszczeniu wymaganej temperatury przez kilka godzin po odłączeniu zasilania. Sterowanie systemem odbywa się przy pomocy regulatorów z zegarem, czujnikiem ciepła resztkowego oraz czujnikiem temperatury zewnętrznej, które optymalizują przepływ energii tak, aby ogrzewanie masy akumulacyjnej następowało podczas obowiązywania tańszej taryfy nocnej, a wymagana temperatura utrzymywała się w czasie, gdy prąd jest droższy.

Elektryczne ogrzewanie podłogowe w formie uzupełniającej doskonale sprawdza się natomiast w czasie występowania dużych mrozów – uzupełnia nadmierne straty ciepła, szczególnie w przypadku domów o słabej izolacyjności termicznej. Dla zapewnienia wysokiego komfortu cieplnego może być także stosowane w wybranych pomieszczeniach (np. kuchnia czy łazienka).

Atuty i wady elektrycznego ogrzewania podłogowego

Wśród zalet elektrycznego ogrzewania podłogowego wymieniane są najczęściej niski koszt montażu oraz wygoda użytkowania, wynikająca z łatwej regulacji układu i braku obowiązku wykonywania przeglądów technicznych. Do tej grupy cech zaliczyć należy również równomierną dystrybucję ciepła w pomieszczeniach, bezpieczeństwo użytkowania, swobodę aranżacji wnętrz oraz brak negatywnego oddziaływania na alergików. Na przeciwnym biegunie znajdują się natomiast takie czynniki jak: stosunkowo wysokie koszty eksploatacyjne (cena energii elektrycznej), które jednak mogą być zniwelowane przez zastosowanie licznika dwutaryfowego.

Przykładowe systemy ogrzewania podłogowego Raychem

Spośród oferty firmy Raychem możliwy jest dobór odpowiedniego systemu ogrzewania podłogowego, w zależności od stadium budowy, typu planowanej posadzki czy przewidywanego przeznaczenia pomieszczeń.

• Przewody grzejne T2Blue. Można je w łatwy sposób dopasować do każdego kształtu ogrzewanej powierzchni. Zakończone fabrycznie i zasilane jednostronnie, układane są w wylewce samopoziomującej, dzięki czemu nie podnoszą poziomu podłogi. Przewody T2Blue mogą być stosowane do posadzek ceramicznych oraz z kamienia naturalnego.
• Maty T2QuickNet. Zakończone fabrycznie, jednostronnie zasilane maty to idealne rozwiązanie przy remontach i renowacji. Dzięki swojej niewielkiej grubości – 3 mm – oraz łatwości układania, przewód jest równomiernie przymocowany do samoprzylepnej maty. Takie maty mogą być stosowane do posadzek ceramicznych oraz wykonanych z kamienia naturalnego.
• Przewody samoregulujące T2Red połączone ze specjalnymi płytami izolacyjnymi T2Reflecta. Jest to najbardziej wydajny, ale też najbardziej wymagający system, zalecany do nowoczesnych konstrukcji. Maksymalna wysokość systemu to 13 mm. Może być układany pod posadzką każdego rodzaju – ceramiczną, kamienną, drewnianą, wykładziną czy laminatem.
• Elektryczne przewody grzejne CeraPro. Przewody te stanowią idealne rozwiązanie do ogrzewania podłóg z posadzką ceramiczną. Przewód układa się bezpośrednio w warstwie kleju pod terakotą. Dzięki niewielkiej grubości (3 mm) nie podwyższa on poziomu podłogi. Takie rozwiązanie doskonale się sprawdza zarówno przy remontach starszych obiektów, jak i nowego budownictwa. Szczególnie zalecany jest do nieregularnych powierzchni (łazienki lub kuchnie), gdzie zastosowanie maty grzewczej byłoby zbyt skomplikowane.

Krzysztof Sornek
AGH Akademia Górniczo-Hutnicza
Wydział Energetyki i Paliw

Pogrzewanie elektryczne pod panelami ©RAYCHEM

Zdaniem eksperta

Czy można stworzyć system ogrzewania oparty na tradycyjnych grzejnikach oraz elektrycznym ogrzewaniu podłogowym?

Wbrew pozorom, rozwiązania łączące tradycyjne ogrzewanie za pomocą grzejników połączonych z instalacją CO oraz elektryczny system ogrzewania podłogowego nie należą do rzadkości. W takich układach grzejniki są podstawowym źródłem ciepła w ogrzewanym pomieszczeniu, a elektryczne ogrzewanie podłogowe działa jako system wspomagający i zapewnia dodatkowy komfort użytkownikom. Podczas sezonu grzewczego przewody lub maty grzejne zainstalowane pod posadzką nagrzewają równomiernie całą podłogę, dzięki czemu jest ona ciepła i można po niej chodzić nawet boso. Nie jest to możliwe przy korzystaniu tylko z grzejników, które co prawda nagrzewają pomieszczenie do pożądanej temperatury, ale jej rozkład nie jest równomierny, a podłoga pozostaje zimna.

Przy połączeniu obu systemów uzyskanie pełnego komfortu przy niskim zużyciu energii jest uzależnione od zastosowania właściwego sterownika elektronicznego do ogrzewania podłogowego. Taki sterownik powinien być wyposażony jednocześnie w dwa czujniki: czujnik temperatury powietrza oraz temperatury podłogi. Urządzenie powinno mierzyć obie temperatury jednocześnie. Dobrze jest wyposażyć termostat w pełen programator tygodniowy. Pozwala on na załączanie elektrycznego ogrzewania podłogowego tylko w określonych porach dnia, np. wtedy, gdy korzystamy z danego pomieszczenia. Przez pozostałą cześć dnia system pozostaje wyłączony.

artykuł pochodzi z kwartalnika
Kreator Projekty wydanie 01/2013
więcej o kwartalniku czytaj na
Kreator Projekty.pl

Zaletą posiadania dodatkowego systemu elektrycznego ogrzewania podłogowego jest możliwość podnoszenia temperatury w konkretnym pomieszczeniu w stosunkowo krótkim czasie, jak również jego włączania w chłodniejsze dni poza sezonem grzewczym, w których nie wykorzystujemy już ogrzewania centralnego.

Łukasz Sobczyk
Regional Sales Manager North EE
Pentair Thermal Management
(Formerly Tyco Thermal Controls)