Elektryczne ogrzewanie podłogowe

Podobnie jak inne rodzaje ogrzewania podłogowego (szczególnie wodnego), elektryczne ogrzewanie podłogowe zapewnia najwyższy poziom komfortu termicznego w pomieszczeniu, a pozostając całkowicie ukryte dla wzroku pod podłogą, jest idealne z punktu architektury wnętrza. Doskonale wpasowuje się w nowe trendy budownictwa mieszkaniowego pasywnego energetycznie i energooszczędnego, szczególnie jeśli mówimy o budynkach z nowoczesnymi, skutecznymi systemami izolacji cieplnej, a także z własną generacją energii elektrycznej z dachowych paneli fotowoltaicznych.

Elektryczne ogrzewanie podłogowe charakteryzują względnie niskie koszty inwestycyjne i eksploatacyjne, najniższe wśród systemów grzewczych o podobnej jakości. Może ono stanowić główny system ogrzewania jak i uzupełniać systemy istniejące równolegle, np. konwencjonalne grzejniki wodne centralnego ogrzewania, szczególnie w pomieszczeniach mokrych – łazienkach i kuchniach. Nadaje się zresztą do wszystkich rodzajów pomieszczeń mieszkalnych w budynkach nowych oraz poddawanych remontowi. Najlepiej sprawdza się zainstalowane pod podłogami „twardymi”: płytkami gresowymi, terakotowymi, kamiennymi. Nowoczesne folie grzewcze otworzyły zakres zastosowań także na podłogi drewniane lub drewnopodobne i z wykładzinami dywanowymi.

Fot. 1. Mata grzewcza firmy Devi-Danfoss (źródło: Devi-Danfoss)

Charakterystyczną cechą ogrzewania podłogowego jest rozłożenie elementów grzejnych na względnie dużej powierzchni podłogi, dzięki czemu ich temperatura może być znacznie niższa od temperatury konwencjonalnego grzejnika. Co więcej, zużywana sumaryczna moc może być niższa, bez uszczerbku na komforcie cieplnym w danym pomieszczeniu, ponieważ ogrzewanie podłogowe pracuje przy niższej temperaturze w porównaniu do standardowych grzejników konwekcyjnych. Ocenia się, że właśnie dzięki temu całkowite koszty ogrzewania mogą być niższe nawet o ok. 10% niż przy zastosowaniu tradycyjnej instalacji grzewczej.

Zobacz też:

Ogrzewanie podłogowe – zalety, rodzaje, wymagania i właściwości

Pompy ciepła – rodzaje i zasada działania

Ogrzewanie podłogi zapewnia komfort termiczny w pomieszczeniu – nagrzane na dole powietrze unosi się równomiernie ku górze i nie występuje cyrkulacja powietrza, charakterystyczna dla konwencjonalnych grzejników, powodująca podnoszenie kurzu i pyłu, szczególnie szkodliwych jako przyczyny rozmaitych alergii. Ciepło wytworzone przez ogrzewanie podłogowe pozwala na obniżenie wilgotności w pomieszczeniu. Instalacja ta umożliwia również wyeliminowanie gorących elementów, np. kaloryferów, co sprawia, że system jest bezpieczniejszy i bardziej przyjazny dla dzieci.

Prawidłowo wykonany system ogrzewania podłogowego zabezpieczony jest przed porażeniem prądem elektrycznym jego użytkowników poprzez standardowe zabezpieczenie nadprądowe oraz zabezpieczenie różnicowe. Bezpieczeństwo użytkowania ogrzewania elektrycznego jest bez porównania wyższe niż w przypadku ogrzewania gazowego lub węglowego (brak ryzyka zatrucia tlenkiem węgla, wybuchu gazu itp.). Zaprojektowanie i wykonanie instalacji elektrycznego ogrzewania podłogowego jest również znacznie prostsze niż ogrzewania podłogowego wodnego.

Fot. 2. Przykład układania podłogi z elementami grzejnymi nadrukowanymi na folii (źródło: Termofol)

Elektryczne ogrzewanie podłogowe – elementy grzejne

Elementami grzejnymi – rezystancyjnymi ogrzewania podłogowego są przede wszystkim przewody i maty grzejne z drutowymi, izolowanymi przewodami grzewczymi przymocowanymi do plastikowej siatki.

Do instalacji w wylewce betonowej stosowane są kable grzejne, które poza swą konstrukcją (materiał drutu oporowego, osłony izolacyjne) różnią się też mocą przypadającą na jednostkę długości (W/m). Przy doborze przewodów grzewczych bierze się pod uwagę: rodzaj pomieszczenia, rodzaj posadzki, najmniejsze dopuszczalne odstępy między układanymi przewodami (nie powinny być większe niż 20 cm, aby nie powstawały strefy niedogrzane).

Dużym uproszczeniem w procesie montażu jest zastosowanie mat, na których przewód grzejny j est już ułożony fabrycznie na siatce montażowej. W zależności od mocy na jednostkę powierzchni, przewód grzejny ułożony jest na siatce z różną gęstością dla uzyskania np. 100, 150, 200 W/m². Najwyższe wartości mocy na jednostkę powierzchni dobiera się do pomieszczeń mokrych, gdzie ciepła podłoga stanowi niewątpliwy atut, pozwalając na szybsze schnięcie wnętrza po wydzieleniu się dużej ilości pary wodnej np. podczas użycia prysznica.

Elementy ogrzewania podłogowego mocuje się punktowo do podłogi, a następnie zatapia w wylewce jastrychowej, samopoziomującej. Następnie na warstwie wylewki układana jest posadzka, np. z płytek ceramicznych. Wielu producentów deklaruje, że ich elementy grzejne mogą być umieszczane wprost pod płytkami, bez konieczności zalewania w posadzce jastrychowej, choć zapewnienia te powinno się traktować z pewną ostrożnością, choćby ze względu na możliwość łatwego, mechanicznego uszkodzenia elementu grzejnego np. podczas układania płytek.

Elektryczne ogrzewanie podłogowe jest praktycznie bezobsługowe. Jego wadą jest jednak dość trudna naprawa: przerwanie obwodu grzejnego wewnątrz podłogi wiąże się z koniecznością pracochłonnej detekcji miejsca uszkodzenia (przy pomocy przyrządu do lokalizacji zamurowanych przewodów), a następnie rozkucia fragmentu podłogi w celu naprawy ciągłości obwodu. Przypadki takie jednak zdarzają się niezwykle rzadko.

Innym rodzajem współcześnie stosowanych podłogowych elementów grzejnych są folie grzejne przeznaczone do montażu pod panelami podłogowymi, podłogami drewnianymi lub podłogami „miękkimi” z wykładzinami dywanowymi. Ich materiałem nośnym jest folia PET (z politereftalanu etylenu), na którą nadrukowywana jest warstwa rezystancyjna z mieszanki proszków węglowych i aluminiowych. Materiał PET odznacza się dobrą wytrzymałością mechaniczną i dielektryczną, a także ognioodpornością. Systemy grzewcze wykorzystujące folie rezystancyjne mogą być instalowane nie tylko w podłogach, ale także na ścianach i sufitach pomieszczeń.

Elektryczne ogrzewanie podłogowe. Termostaty i sterowniki

Termostaty i programatory ogrzewania podłogowego można montować na ścianach pomieszczeń, podobnie jak łączniki instalacyjne, w puszkach podtynkowych. Do puszki termostatu doprowadza się instalacyjny, trójżyłowy przewód jednofazowej linii zasilającej 230 V, przewody zasilające („zimne”) podłogowej instalacji grzewczej oraz przewód czujnika temperatury w rurce osłonowej (tzw. peszlu).

W najprostszej wersji włączaniem i wyłączaniem ogrzewania podłogowego w danym pomieszczeniu steruje układ termostatyczny (termostat histerezowy) z sondą termiczną zanurzoną wewnątrz ogrzewanej posadzki. Każde pomieszczenie w mieszkaniu czy też np. lokalu użytkowym wyposażone jest w swój indywidualny termostat. Nowoczesne termostaty pozwalają na regulację temperatury z dokładnością do 0,2°C. Większą precyzję zapewnia układ z dwupunktowym pomiarem temperatury: w ogrzewanej posadzce i powietrzu pomieszczenia. Dodatkowo funkcja „otwarte okno” pozwala wyłączyć ogrzewanie podczas wietrzenia pomieszczenia, aby nie generować niepotrzebnych strat energii.

W przypadku podłóg wyłożonych parkietem, panelami czy też wykładziną dywanową, oprócz dwóch wspomnianych wyżej czujników temperatury powinno się zastosować termostat z ogranicznikiem (limiterem) temperatury np. do 28-30°C, tak aby nie uszkodzić tychże materiałów, znacznie bardziej wrażliwych na przegrzanie niż np. gres czy terakota.

Wyposażenie termostatu i sterownika ogrzewania podłogowego może w najprostszych odmianach zawierać tylko wyłącznik oraz proste, analogowe pokrętło regulacyjne temperatury. W wersjach programowalnych urządzenie zbudowane jest już na bazie techniki cyfrowej i zwykle ma wyświetlacz ciekłokrystaliczny. Najnowsze sterowniki ogrzewania podłogowego można programować zdalnie i sterować nimi cyfrowo z dowolnego miejsca na świecie za pomocą aplikacji zainstalowanej na smartfonie, tablecie czy też komputerze osobistym.

Stosowane już od dłuższego czasu programowalne regulatory czasowe pozwalają na zaprogramowanie aktywnych okresów ogrzewania, np. tak by było ono czynne w okresie aktywności porannej i wieczornej, zaś wyłączało się w czasie, gdy domownicy są nieobecni. Zaprogramowane zmniejszenie temperatury ogrzewania nocą pozytywnie wpływa na komfort podczas snu.

Nowoczesne termostaty i programatory mają wbudowaną funkcję uczenia się, zbierając informacje o tym, jak szybko nagrzewa się dane pomieszczenie i jakie są preferencje użytkownika systemu. Z danych tych korzystają inteligentne algorytmy sterujące, pozwalające na optymalizację działania i oszczędności nawet do 20% całkowitych kosztów ogrzewania.

Elektryczne ogrzewanie – inne zastosowania

Elektryczne przewody i maty grzejne oraz ich układy sterowania znajdują zastosowanie w kilku innych obszarach budownictwa. Na przykład można nimi podgrzewać lustra na ścianach pomieszczeń mokrych, np. łazienek z prysznicami, aby zapobiec ich zaparowaniu.

Inne zastosowania to: zimowe podgrzewanie chodników, schodów, podjazdów (np. pochyłych zjazdów do garaży podziemnych) lub innych elementów budynków i ich najbliższego otoczenia w celu zapobieżenia oblodzeniu, jak również dachów, rynien oraz rur spustowych w celu zapobieżenia uszkodzeniom, jakie mógłby spowodować gromadzący się na nich lód i skawalony śnieg. Duże powierzchnie, które mogą być podgrzewane elektrycznie w celu eliminacji śniegu i lodu, to np. boiska sportowe.

W różnych rodzajach budynków elektryczne instalacje grzejne wykorzystać można dla ochrony rur przed zamarzaniem: w instalacjach wodociągowych, tryskaczowych, hydrantowych i kanalizacyjnych. W instalacjach budynków przemysłowych maty grzejne służyć mogą do utrzymywania żądanej temperatury przesyłanego płynu w rurociągach z ciepłą wodą, z płynami o dużej lepkości oraz płynami zawierającymi tłuszcze. W tym przypadku typowym rozwiązaniem jest użycie tzw. kabli samoregulujących. Samoregulujący kabel grzewczy zmienia poziom emitowanego ciepła w zależności od temperatury otoczenia. Ilość ciepła wydzielana w rezystancyjnym elemencie grzewczym wzrasta wraz ze spadkiem temperatury otoczenia i odwrotnie – maleje, gdy otoczenie staje się cieplejsze. Zastosowanie kabla pozwala na optymalizację zużycia energii oraz zmniejsza nakłady na robociznę związaną z montażem. Warto tu dodać, że utrzymywanie właściwej temperatury na całej jego długości eliminuje ryzyko przegrzania i przepalenia przewodów w miejscach, w których stykają się lub krzyżują ze sobą. Osłony zewnętrzne kabli grzewczych do zabezpieczania rur wykonuje się z poliolefiny z dodatkiem węgla, uodpornionej na działanie promieni ultrafioletowych przy narażeniu na długotrwałe, bezpośrednie nasłonecznienie.

Producenci i dostawcy elektrycznego ogrzewania podłogowego

Na polskim rynku mamy dostępną szeroką gamę systemów ogrzewania podłogowego oferowaną przez producentów krajowych i zagranicznych. Wyróżnić tu można producenta krajowego – firmę Elektra jak i zagranicznego – Devi-Danfoss z Danii. Poza tym: Fenix Polska (dawny Luxbud), Thermoval, nVent (Raychem), Ensto (En- sto-Pol), Polarheat, Termofol, Baltipol i Warmup. Firmy te na ogół mają w swoich katalogach komplet materiałów do montażu (przewody, maty, folie, regulatory), oferują profesjonalne doradztwo, a na ich stronach internetowych znajdują się interesujące wskazówki i porady dla potencjalnych instalatorów oraz użytkowników.

dr inż. Jacek Nowicki sekretarz generalny Stowarzyszenia Elektryków Polskich

Sprawdź: Produkty budowlane