Ogrzewanie podłogowe elektryczne- co powinniśmy wiedzieć?

Coraz więcej inwestorów budujących dom, zastanawia się nad wyborem ogrzewania elektrycznego. To zasługa niższych (w porównaniu do innych systemów grzewczych) nakładów inwestycyjnych, stabilniejszych cen energii elektrycznej oraz prostego i szybkiego montażu. W połączeniu z instalacją fotowoltaiczną ogrzewanie elektryczne może generować stosunkowo niskie koszty eksploatacji. Niestety nie każdy inwestor miał styczność z takim ogrzewaniem — dlatego w poniższym artykule podpowiadam, czym jest ogrzewanie elektryczne, z jakich elementów się składa oraz jak się sprawdza w eksploatacji.

Czym jest, jak działa ogrzewanie elektryczne?

Wykorzystanie energii elektrycznej do ogrzewania domu jest rozwiązaniem uniwersalnym, cieszącym się największą wygodą użytkowania i szybkim czasem reakcji. Prawdą jest, że w porównaniu do alternatywnych wariantów grzewczych takie ogrzewanie generuje najwyższe koszty eksploatacji, Jednak wszystko zależy od tego, z jakim budynkiem mamy do czynienia.

Obecnie budowane budynki – zwłaszcza w standardzie energooszczędnym i pasywnym wymagają niewielkich nakładów grzewczych, stąd elektryczne rozwiązania grzewcze wydają się najbardziej trafne i uzasadnione. Dodatkowo rosnąca popularność instalacji fotowoltaicznych sprawia, że wyprodukowana energia elektryczna może bilansować koszty zużycia energii elektrycznej – zwłaszcza w okresie grzewczym, gdzie jej zużycie będzie największe. W skład rozwiązania elektrycznego wchodzą jedynie elementy grzejne, montowane bezpośrednio w pomieszczeniach – należą do nich urządzenia ścienne tj. grzejniki panelowe, akumulacyjne, drabinkowe. Elementy ogrzewania podłogowego cieszą się jednak większym zainteresowaniem i należą do nich kable, maty lub folie grzewcze — dlatego im poświęcę dzisiaj większą uwagę.

Zalety elektrycznego ogrzewania podłogowego:

• Grzewcze instalacje elektryczne są bezobsługowe i nie wymagają częstej konserwacji ani czyszczenia. Nie generują także dymu i odpadów w postaci popiołu oraz nie emitują hałasu w trakcie pracy.
• Wyróżniają się niskim nakładem inwestycyjnym (nie wymagają wykonywania kominów ani wygospodarowania dodatkowych pomieszczeń technicznych).
• Niska bezwładność cieplna - instalacje z wodnym ogrzewaniem działają dynamicznie i nie generują strat ciepła jak konwencjonalne systemy hydrauliczne.

Wady elektrycznego ogrzewania podłogowego:

• Należy zadbać o odpowiedni przydział mocy elektrycznej dla budynku, w którym projektuje się elektryczne ogrzewanie podłogowe.
• Ogrzewanie elektryczne znajduje zastosowanie ekonomiczne zdecydowanie w budownictwie nowoprojektowanym, ocieplonym o niskich stratach ciepła.

Rodzaje elektrycznego ogrzewania podłogowego

Ogrzewanie płaszczyznowe może występować w wersji wodnej lub elektrycznej. Bez względu na to, jaki wariant wybierzemy – zyskamy efekt ciepłej podłogi i równomierny rozkład temperatury w pomieszczeniu. Wybierając wodne ogrzewanie podłogowe elektryczne, musimy w pierwszej kolejności wykonać kotłownię ze źródłem ciepła tj. pompę ciepła, kocioł gazowy czy na paliwo stałe. Następnie wymagany jest osprzęt hydrauliczny wraz z podłączonym orurowaniem, pionami i instalacją prowadzoną w bruzdach ściennych oraz wykonanymi rozdzielaczami ogrzewania podłogowego. Z tego ostatniego woda grzewcza jest finalnie rozprowadzania do pętli grzewczych.

W ogrzewaniu elektrycznym nie mamy żadnego źródła ciepła ani armatury towarzyszącej, do wyboru mamy wykonanie pod posadzką podłogi kabli grzejnych, mat lub folii grzewczych wraz z doprowadzeniem zasilania elektrycznego, wykonania dodatkowego zabezpieczenia w rozdzielni elektrycznej oraz usytuowanie termostatu ściennego — mierzącego temperaturę w pomieszczeniu lub dodatkowo temperaturę posadzki.

Kable grzejne

Ogrzewanie elektryczne z użyciem kabli grzejnych powinno być dobrane i rozplanowane indywidualne dla każdego pomieszczenia na etapie projektowania domu. Wtedy należy określić potrzeby cieplne pomieszczenia oraz dyspozycyjną powierzchnię grzewczą. Z powierzchni wyłączamy miejsca stałej zabudowy oraz mebli posadowionych bezpośrednio na podłodze.

Kabel grzejny składa się z przewodu grzejnego umieszczonego w ochronnej powłoce. Przewody grzejne są wykonane z materiału o dużym oporze elektrycznym który sprawia, że przewód rozgrzewa się, gdy płynie w nim prąd. Przewody grzejne są ekranowane, a ich podłączenie do instalacji elektrycznej poprzez wyłącznik różnicowo-prądowy stanowi skuteczną ochronę przeciwporażeniową. Takie przewody układamy (na etapie budowy, gdy wylewki nie są jeszcze wykonane) na stropie lub podkładzie betonowym z warstwą izolacji cieplnej, która ogranicza straty ciepła.

Następnie przewody pokrywa się wylewką anhydrytową lub cementową. Opcjonalnie, kable grzejne układamy bezpośrednio pod warstwą wykończeniową, rezygnujemy wtedy z akumulacji cieplnej. Kable grzewcze możemy też zastosować, aby podłogowe ogrzewanie elektryczne pełniło funkcję dodatkowego ogrzewania (tzw. efekt ciepłej podłogi), wspomaganego innym systemem grzewczym np. kominkiem z płaszczem wodnym.

Maty grzewcze

Alternatywą dla kabli grzejnych są maty grzewcze, to pas specjalnej siatki z włókna szklanego połączony z ekranowanym kablem grzejnym. Sprzedawane są w zwojach (rolkach) o stałej szerokości W matach przewód grzejny jest fabrycznie zintegrowany z siatką m.in. mata grzewcza pod panele. Wybierając matę grzewczą kierujemy się powierzchnią grzejną oraz wskaźnikiem mocy przypadającej na m2 maty.

Macie grzewczej można nadać pożądany kształt poprzez cięcie siatki (nie można przeciąć przewodu grzejnego) i obracaniu maty w odpowiednim kierunku. Mogą być one zasilane jednostronnie (kabel dwużyłowy) lub dwustronnie (kabel jednożyłowy). Te pierwsze są prostsze w montażu, gdyż mają jeden przewód zasilający.

Mata grzewcza dwustronne posiada dwa przewody zasilające, które trzeba wprowadzić do puszki elektrycznej – są jednak cieńsze niż te jednostronnie zasilane. Układając matę dwustronnie zasilaną należy tak przewidzieć jej rozmieszczenie, aby początek i koniec maty grzejnej wypadał w pobliżu termoregulatora, co pozwoli podłączyć oba przewody przyłączeniowe do termostatu.

Folie grzewcze

Folia grzewcza to cienki oraz elastyczny element grzewczy wykorzystywany w ogrzewaniu płaszczyznowym. Składa się ona z folii, wzbogacona o elektrody z taśmy miedzianej, które odgrywają rolę przewodnika prądu. To, co różni folię w porównaniu do maty grzewczej, jest fakt, że specyfiką folii jest grzanie przy pomocy całej powierzchni; z kolei mata grzeje wyłącznie w miejscach przewodu oporowego. Do zasilania folii grzewczej używa się prądu zmiennego, który posiada napięcie zmienne 230 V, a także stałe o wartości 24 bądź 12 V. Na rynku w ofercie producentów znajdziemy również folie na podczerwień — podczerwień nie ogrzewa powietrza, jak ma to miejsce w standardowych rozwiązaniach typu mata czy kabel. Promienie podczerwone nagrzewają konkretne przedmioty, na które są emitowane. Jeśli umieszczona zostanie folia grzewcza pod panele, wówczas nagrzane zostaną elementy wykończenia podłogi.

Projekt ogrzewania podłogowego — co warto wiedzieć?

Planując wykonywanie ogrzewania podłogowego z wykorzystaniem kabli grzejnych, musimy w odpowiedni sposób zaplanować moc takiego ogrzewania, poprzez właściwe zagęszczenie pętli. W tym celu należy:

• Określić moc cieplną, jaką należy dostarczyć, aby ogrzać pomieszczenie, poprzez ustalenie strat ciepła w pomieszczeniu oraz mocy grzejnej przypadającej na 1m2 powierzchni.
• Ustalić rodzaj wykończenia posadzki.
• Określić moc jednostkową, jaką należy zastosować dla danej posadzki
• Przy obliczeniu odstępów między przewodami grzejnymi należy wziąć pod uwagę tylko powierzchnię wolną od zabudowy stałymi elementami takimi, jak meble bez nóżek, wanna, sedes itp. Unikamy również wykonywania takiego ogrzewania pod lodówką, chłodziarką etc.
• W praktyce przyjmuje się, aby odstępy między przewodami nie przekraczały 20 cm, zapobiega to tworzeniu się niedogrzanych stref.
• W przypadku zalewania kabli grzejnych wylewką betonową lub jastrychem (w celu uzyskania akumulacji ciepła) - konieczne należy zadbać o właściwe mocowanie kabli do podłoża, aby zapobiec przypadkowemu odkształceniu się kabli. W tym celu stosuje się siatkę stalową, do którego mocuje się kable za pomocą opasek zaciskowych lub miękkiego drutu wiązałkowego.
• Należy zwrócić szczególną uwagę na to, aby początek i koniec przewodu grzejnego (czarne złącza) oraz przewód grzejny były całkowicie zatopione w zaprawie.
• Jeśli przewód grzejny chcemy pokryć wyłącznie wylewką samopoziomującą, wystarczy przykleić przewód do podłoża np. klejem na gorąco. Oczywiście możemy zastosować również tutaj siatkę stalową, ale konieczne będzie zastosowanie większej ilości kleju lub wylewki samopoziomującej — zwiększając tym samym grubość posadzki.

Pamiętajmy jednak by materiały drewnopodobne lub panele miały atest dopuszczenia przez producenta do zastosowania na systemy ogrzewania podłogowego.

Po wybraniu odpowiedniego typoszeregu kabla grzejnego, należy obliczyć odstęp pomiędzy przewodami, dzieląc powierzchnię grzejną (niezabudowaną) przez długość przewodu grzejnego. Informację o stratach ciepła znajdziemy w charakterystyce energetycznej budynku, która jest podstawowym elementem każdego projektu budowlanego.

Podłączenie przewodów grzejnych

Podłączenie przewodów grzejnych do instalacji wykonuje się za pomocą regulatora temperatury, który pełni rolę włącznika ogrzewania. Regulatory temperatury w zależności od tego, jak mierzą temperaturę — możemy wyróżnić na:

• Regulatory ze wbudowanym powietrznym czujnikiem temperatury
• Regulatory z czujnikiem temperatury podłogi (pozwala on na utrzymanie pożądanej przez użytkownika temperatury podłogi przez cały czas lub tylko o określonych porach).
• Regulatory z czujnikiem temperatury powietrza i limitującym czujnikiem podłogowym (ten typ regulatora mierzy temperaturę powietrza, a jednocześnie czujnik podłogowy zabezpiecza podłogę i przewody grzejne przed przegrzaniem),

Regulator z czujnikiem temperatury powietrza i limitującym czujnikiem podłogowym powinien być umieszczony na ścianie wewnątrz ogrzewanego pomieszczenia na wysokości ok. 1,4-1,5m nad poziomem podłogi. W przypadku łazienek — oraz innych wilgotnych pomieszczeń należy stosować regulatory temperatury posiadające stopień ochrony zezwalający na stosowanie w tego typu pomieszczeniach. Regulator z czujnikiem temperatury podłogi nie ma ograniczeń co do miejsca jego umieszczenia. Regulatory powietrzne powinny być zlokalizowane w taki sposób, aby nie były narażone na bezpośrednie działanie innych źródeł ciepła (słońca) oraz przeciągów.

Termoregulator może występować jako natynkowy lub podtynkowy. Warto wspomnieć, że natynkowe modele regulatorów temperatury montujemy na ścianie, wykorzystując do tego celu podtynkową puszkę elektryczną. Z kolei podtynkowe modele regulatorów temperatury montujemy w pogłębionej puszce elektrycznej. Do puszki, w której będzie zlokalizowany, należy doprowadzić (pod tynkiem):

• przewody zasilające (230 V),
• przewód zasilający („zimny”) przewodu grzejnego,
• jeśli występuje-przewód czujnika temperatury w rurce osłonowej "peszel".

Przewód z czujnikiem temperatury należy umieścić w zaślepionej na końcu rurce ochronnej. Rurki ochronnej nie wolno zginać pod kątem prostym, należy zachować kształt łuku. Wybór odpowiedniego miejsca dla puszki elektrycznej jest istotny ze względów estetycznych (widoczny na ścianie regulator temperatury) i praktycznych (w większości przypadków na wysokości typowego włącznika oświetlenia).

Warto pamiętać o tym, aby rurki ochronne na granicy ściany z podłogą nie były zgięte pod kątem prostym, lecz by tworzyły łagodny łuk. Ze względów estetycznych należy umieścić je w uprzednio wykonanych bruzdach. Do jednej z rurek zostaną wprowadzone przewody zasilające („zimne”) maty lub przewodów grzejnych, do drugiej przewody z czujnikiem temperatury. Peszel, w którym zostanie umieszczony przewód z czujnikiem temperatury, należy zaślepić, aby nie dostała się do niego wilgoć.

Kable grzejne należy ułożyć w taki sposób, aby przewody zasilające można było doprowadzić do puszki elektrycznej i połączyć je z regulatorem temperatury (taki montaż powinien być wykonywany wyłącznie przez osoby wykwalifikowane).

Sięgając po termostaty do elektrycznego ogrzewania podłogowego — warto sięgać po te, mające szereg funkcjonalności. Należą do nich m.in. dotykowy ekran, bezprzewodową komunikację WiF-i, harmonogram, dedykowaną oddzielną aplikację na system IOS lub Android. Aplikacja ułatwi nam sterowanie pracą regulatorów tak, aby optymalnie dopasować temperaturę w pomieszczeniach do ich potrzeb. Szczegółowe informacje, np. odnośnie zużycia energii elektrycznej, pozwoli wybrać taki reżim pracy urządzenia, który zapewni maksymalne oszczędności energii elektrycznej.

Jak zrobić ogrzewanie podłogowe na stropie betonowym i drewnianym

Ciepłą podłogę można uzyskać, układając maty lub przewody grzejne bezpośrednio pod posadzką – w warstwie kleju lub wylewce samopoziomującej, na której układane są płytki ceramiczne, kamień, wykładzina PCV lub klejone posadzki drewniane. Podłogi z paneli podłogowych lub desek warstwowych można ogrzać, używając mat przeznaczonych do suchego montażu, układanych na warstwie wyrównującej.

Istnieje różnica między wykonywaniem systemu ogrzewania podłogowego np. z kabli grzejnych na stropie betonowym w porównaniu do stropu drewnianego (ułożonego na legarach). W przypadku stropu betonowego, do ułożenia kabli grzejnych potrzebujemy ułożyć kolejno takie warstwy jak:

• folia polietylenowa
• warstwę izolacji termicznej
• siatka stalowa.

Jaki beton na ogrzewanie podłogowe?

Przewód grzejny mocujemy do siatki stalowej za pomocą opasek zaciskowych lub miękkiego drutu wiązałkowego. W przypadku gdy na warstwie izolacji termicznej zostanie wykonana wylewka wstępna, do mocowania przewodu grzejnego można zastosować dedykowane taśmy montażowe. Po jego rozłożeniu instalujemy czujnik temperatury podłogi wraz z termostatem powietrznym i zalewamy całą powierzchnię zaprawą piaskowo-betonową o grubości min. 50 mm. Zamiast zaprawy piaskowo-betonowej można użyć zaprawy samopoziomującej.

W przypadku stropów drewnianych — tutaj wykorzystuje się głównie kable do suchego montażu. Należy pamiętać, aby kabel grzejny nie stykał się z warstwą izolacji termicznej oraz elementami konstrukcji drewnianej. Dlatego warunkiem bezpiecznego montażu jest rozłożenie go na drucianej siatce montażowej, mocowanej do bocznych powierzchni legarów. Natomiast, aby przewód grzejny przeprowadzić na drugą stronę legara, należy wykonać w legarze nacięcie i wyłożyć je blachą lub folią aluminiową. Jednak co położyć pod panele na ogrzewanie podłogowe?

Maty grzewcze — jakich błędów montażowych unikać?

Wybierając matę grzejną jednostronnie zasilaną lub dwustronnie zasilaną należy pamiętać o takich kwestiach jak:

• Podłoże, na którym będzie ułożona mata grzejna, musi być oczyszczone i wyrównane, powierzchnie betonowe (stare) - zagruntowane.
• Nie wolno przecinać przewodu grzejnego, aby dopasować maty do rozmiaru i kształtu powierzchni, która będzie ogrzewana, można ciąć jedynie siatkę, do której przymocowany jest przewód.
• Nie wolno skracać przewodu grzejnego maty.
• Nie wolno instalować mat w temperaturze poniżej 5°C.
• Odcinki przewodu grzejnego maty nie mogą się stykać ani zachodzić na siebie.
• Maty grzejnej nie wolno poddawać nadmiernemu naciąganiu i naprężaniu.
• Maty grzejnej nie należy instalować w miejscach, w których przewidziano stałą zabudowę. Tam może stanąć jedynie mebel na nóżkach, jeśli zachowana będzie odległość minimum 3 cm wysokości od posadzki.
• Mata nie może przecinać szczelin dylatacyjnych w podłodze.
• Nie wolno zasilać przewodu grzejnego przez gniazdo wtykowe, jedynie na stałe, poprzez puszkę instalacyjną.
• Do klejenia mat do podłoża należy użyć zaprawy klejowej przystosowanej do ogrzewania
• maty grzewczej. Powinny być instalowane w odległości co najmniej 10 cm od innych przewodów instalacyjnych (woda ciepła, zimna itd.)
• Należy unikać sztukowania przewodów zasilających. Jeśli jednak jest to nieuniknione, musi być wykonane starannie i szczelnie.
• Zanim zalejemy matę klejem albo masą samopoziomującą koniecznie zmierzmy jej rezystancję. Jej wartość musi być identyczna z tą podaną przez producenta na etykiecie maty. W praktyce dopuszczalna tolerancja wyników pomiarów wynosi od – 5% do +10%.

Ogrzewanie podłogowe jako ścienne?

Ogrzewanie ścienne tak jak ogrzewanie podłogowe jest niskotemperaturowym ogrzewaniem płaszczyznowym, gdzie grzejnikiem jest ogrzewana powierzchnia ścian zewnętrznych pomieszczenia. Temperatura powierzchni grzejnej powinna osiągnąć temperaturę 24-28°C. Ogrzewanie ścienne może zostać wykonane z użyciem mat grzejnych, kabli grzewczych oraz folii. Te ostatnie możemy również wykorzystać jako ogrzewanie sufitowe.

Ogrzewanie ścienne wykonuje się na ścianach zewnętrznych, jak i wewnętrznych, sąsiadującymi między pomieszczeniami. W przypadku tych pierwszych pamiętajmy, że taka ściana jest narażona na straty ciepła – dlatego jej izolacja pod ogrzewanie podłogowe elektryczne musi sprostać obowiązującym przepisom. Jeżeli chcemy wykonać takie ogrzewanie w istniejącym budynku, sprawdźmy, czy konieczne będzie wykonanie dodatkowej izolacji na ścianach zewnętrznych.

Przeważnie do wykonania ogrzewania ściennego układa się kable grzejne z uwagi na szerszą swobodę w prowadzeniu kabla grzejnego na ścianie (np. gdy zachodzi konieczność ominięcia okien). Kable mocuje się do ścian za pomocą kleju na gorąco.

Do wykonywania tynków ścian grzejnych zaleca się używać zapraw tynkarskich wapienno-gipsowych oraz tynków tradycyjnych, wapiennych i cementowo-wapiennych. Nie zaleca się tylko stosowania tynków gipsowych.

Pamiętajmy, że powierzchnię ścian z instalacją ogrzewania elektrycznego nie należy zastawiać meblami, obrazami ani ciężkimi zasłonami, które mogłyby zmniejszyć efektywność cieplną systemu ogrzewania.

Moc przyłączeniowa do budynku

Moc przyłączeniowa to czynna moc planowana do pobierania przez urządzenia elektryczne z sieci elektroenergetycznej. Jej wartość określana jest w umowie o przyłączenie z dystrybutorem sieci energetycznej na naszym rejonie. W celu oszacowania naszego zapotrzebowania należy ustalić, jakie i ile urządzeń będzie jednocześnie pobierać prąd z instalacji. Warto zauważyć, że korzystne jest zabezpieczenie zapasu na wypadek zwiększenia liczby urządzeń w domu.

Jeśli planujemy wykonanie w budynku elektrycznego ogrzewania podłogowego — moc przyłączeniowa powinna zostać odpowiednio zwiększona o łączną moc zainstalowanego systemu grzewczego. Informację o szczytowej mocy systemu grzewczego znajdziemy również w projekcie technicznym — który jest niezbędnym elementem projektu architektoniczno-budowlanego.

Ile kosztuje ogrzewanie podłogowe?

Elektryczne ogrzewanie podłogowe z punktu widzenia kosztów inwestycyjnych jest najtańszym wariantem grzewczym spośród pozostałych systemów. Wynika to z faktu, że decydując się na wykonanie ogrzewania elektrycznego na etapie tworzenia projektu do pozwolenia na budowę — możemy zrezygnować z konieczności podpiwniczenia budynku — np. na potrzeby kotłowni ze składem opału.

Ogrzewanie podłogowe elektryczne pozwala nam zrezygnować z konieczności budowania systemu kominowego spalinowego oraz wodnej instalacji centralnego ogrzewania. Kosztem inwestycyjnym jest elektryczna powierzchnia grzejna, izolacja termiczna, wylewka betonowa lub zaprawa klejowa. W trakcie późniejszej eksploatacji systemami elektrycznymi można precyzyjnie sterować np. z wykorzystaniem termostatów z funkcją programatora – dzięki temu zużywa tylko tyle energii, ile jest potrzebne do utrzymania żądanej temperatury, natomiast rachunki za prąd są nieznacznie wyższe od przeciętnych. To także brak kosztów konserwacyjnych i bezawaryjność – warto dodać, że renomowani producenci udzielają pełnej gwarancji na swoje systemy nawet do 20 lat.

Warto dodać, że system ogrzewania elektrycznego może ściśle współpracować z instalacją fotowoltaiczną, która pozwoli nam na własną produkcję energii elektrycznej. W fotowoltaikę niekoniecznie musimy inwestować w pierwszym sezonie grzewczym. Żeby uniknąć przewymiarowania — moc instalacji PV, możemy ją zamontować w późniejszym okresie, znając rzeczywiste zużycie energii elektrycznej sezonie grzewczym.