Comment le plancher isolé thermiquement est agencé et fonctionne

Le désir d'une personne de créer des conditions de vie confortables a conduit au développement de différents systèmes de chauffage. Parmi eux, récemment, les structures montées au sol et fonctionnant aux dépens de l'électricité sont devenues de plus en plus populaires.

Types de chauffage au sol électrique

Les fabricants produisent diverses modifications qui peuvent être combinées arbitrairement comme élément chauffant:

1. chauffage par câble;

2. tapis chauffants;

3. émetteur infrarouge de film;

4. constructions liquide-électriques.

Principes physiques énoncés dans le travail du chauffage au sol électrique

Chauffage par câble résistif

Lorsque l'électricité est transférée selon la loi Joule-Lenz, de la chaleur est libérée. Ce modèle est la base du fonctionnement des éléments chauffants.

Si les métaux et leur section transversale sont sélectionnés dans des fils ordinaires afin de réduire les pertes de chaleur à la charge maximale, des structures sont créées dans le système de plancher isolant thermique qui sont capables d'émettre la quantité maximale d'énergie thermique pendant une longue période sans violer les caractéristiques de performance.

Pour cela, les éléments chauffants sont créés sous forme de structures de câbles constituées de:

• fil conducteur d'un type résistif qui génère de la chaleur;

• une couche d'isolation en téflon en plastique PVC résistant à la chaleur.

Ces câbles peuvent être constitués d'un ou de deux conducteurs internes. Ils sont utilisés pour diverses méthodes d'installation et de connexion. Les fabricants leur accordent une garantie de 20 ans ou plus, sous réserve des règles de fonctionnement.

Le câble à deux conducteurs a une couche supplémentaire d'isolation située entre la tresse d'écran d'un mince fil de cuivre et un revêtement diélectrique résistant à la chaleur des noyaux. L'un des noyaux a la fonction d'un élément chauffant et le second, en tant que simple conducteur, est placé parallèlement au premier. Une telle localisation réduit considérablement le niveau de rayonnement du champ électromagnétique et son effet sur l'environnement.

Une conception de câble résistif typique est montrée dans l'image.

Lors du fonctionnement de ces structures, l'équilibre de la chaleur générée par le courant électrique traversant les veines et son évacuation vers le plancher chauffant doit être respecté. Pour ce faire, toutes les zones du sol adjacentes au câble sont créées avec une structure homogène qui fournit des charges thermiques et mécaniques uniformes.

Le câble résistif est coulé avec une chape ciment-sable d'une certaine épaisseur, qui peut en outre être recouverte d'une couche de carreaux de céramique, de stratifié ou d'autres matériaux de sol.

Câbles avec fils de chauffage autorégulé

Dans le système de chauffage par le sol, des conceptions de câbles chauffants autorégulateurs peuvent être utilisées. Ils ont des conducteurs conducteurs ordinaires, mais pas chauffants, entre lesquels se trouve une matrice semi-conductrice avec un grand nombre d'éléments indépendants. Ses propriétés diélectriques sont déterminées précisément par ces semi-conducteurs qui répondent aux changements de leur température ambiante.

Lorsqu'une section du câble autorégulateur est refroidie, une structure avec un grand nombre de pistes est créée à l'intérieur de la matrice en raison des semi-conducteurs pour que le courant les traverse, ce qui chauffe le câble et ses couches environnantes.

À une température moyenne, la structure des semi-conducteurs augmente la résistance électrique, réduisant les conditions de circulation du courant à travers eux et, de ce fait, réduit quelque peu la production de chaleur.

Si une partie du câble est très chaude, le nombre de pistes pour le passage du courant est fortement limité, ce qui réduit sa conductivité électrique.

De cette façon, la température du chauffage de l'environnement est régulée même sans thermostat et capteurs de température. Les câbles autorégulants sont plus pratiques à utiliser car ils n'ont pas besoin de créer une structure homogène pour le transfert de chaleur, comme leurs analogues résistifs. Leurs sections individuelles peuvent être soumises à diverses charges de température.

En savoir plus sur ce type de câble ici: L'utilisation de câbles chauffants autorégulants

Tapis de câbles

Initialement, les câbles résistifs lors de l'installation d'un sol chaud étaient simplement disposés sur le sol sous la forme d'un serpent, puis fixés avec des attaches. Cette technologie est maintenant utilisée pour les structures monocœur et bicœur.

Cependant, les fabricants ont commencé à produire des tapis de câbles. Un exemple d'une telle conception est montré dans l'image, où le câble lui-même est déjà tissé dans une grille diélectrique douce d'une certaine manière. Il n'est plus nécessaire de l'exposer avec soin. Il suffit de rouler le rouleau plié sur toute la longueur de la pièce pour une fixation ultérieure avec une solution.

Les extrémités froides pour connecter un tapis de câbles au circuit électrique sont incluses dans l'emballage. Ils sont connectés via des coupleurs spéciaux. La connexion directe est interdite par la technologie d'installation.

S'il est nécessaire de faire pivoter la direction de la mise en page, la grille de fixation peut être facilement coupée avec des ciseaux ordinaires sans toucher le câble, qui se déplie ensuite simplement dans la bonne direction à n'importe quel angle.

De cette façon, la disposition du tapis dans n'importe quelle pièce d'une couche uniforme est facilitée. Dans le même temps, il est plus facile d'éviter le chevauchement de sections de câbles individuelles les unes avec les autres.

Chauffage par le sol infrarouge à film

Cette technologie est basée sur l’utilisation de rayons infrarougesémanant d'éléments chauffants minces à travers lesquels un courant électrique passe.

Ils sont constitués de bandes de carbone situées entre deux couches d'un film spécial. Le carbone (fibre de carbone) est appliqué par nano-pulvérisation avec une épaisseur de couche mesurée jusqu'à un micron, et est isolé des deux côtés avec un film polymère mince mais très résistant avec des propriétés diélectriques élevées.

Les bandes de carbone sont connectées à des bus en cuivre, qui servent de conducteurs pour l'alimentation en tension.

Le chauffage effectué par les rayons infrarouges du sol chaud, par sa nature, n'est pas différent du chauffage naturel par la lumière du soleil. Seule la température du sol est portée à 30 ÷ 35 degrés et envoyée de bas en haut.

Structures électriques liquides

Les développements électro-aqueux d'un sol chaud combinent le chauffage électrique des filaments avec le transfert ultérieur de chaleur à travers un liquide de refroidissement - l'eau, situé dans un tube en plastique scellé avec des caractéristiques mécaniques à haute résistance.

L'ensemble de la structure est assemblé sous la forme d'un câble à sept conducteurs utilisant des alliages pour fils de chrome et de nickel et une gaine enduite de silicone et de téflon.

La couche de silicone résiste à des températures allant jusqu'à 280 degrés, ayant des propriétés diélectriques élevées. Le revêtement en téflon crée un obstacle à la pénétration de l'eau et est très résistant aux produits chimiques.

Le liquide qui remplit le câble peut résister avec succès même au gel à vingt degrés sans geler, mais il bout rapidement lors du passage du courant électrique à travers les fils. Pendant son ébullition, la chaleur est transférée à l'environnement plus rapidement. Il fournit économie d'énergie.

Le transfert de chaleur des filaments chauffants au liquide bouillant et plus loin dans l'environnement du sol chaud protège l'alliage nickel-chrome de la surchauffe, le protège de l'épuisement professionnel et lui permet de fonctionner pendant une longue période.

Étant donné qu'une pression de gaz accrue est créée lors de l'ébullition du liquide à l'intérieur de l'enceinte scellée, un système d'absorption spécial est utilisé pour la réduire, en réduisant cet effet et en garantissant un fonctionnement sûr.

Les corps de câbles tubulaires en polyéthylène à mailles structurées ont:

• résistance au refroidissement à basse température;

• résistance à la fissuration;

• haute résistance aux chocs.

La conception et la composition du chauffage au sol électrique

La pièce à chauffer doit être protégée des courants d'air et des fuites de chaleur constants. Pour cela, tous les éléments chauffants sont montés uniquement sur une couche d'isolation thermique, ce qui évite les pertes d'énergie dues au chauffage des dalles de plancher et les fuites dans l'atmosphère.

Le câble chauffant, fabriqué selon l'un des schémas ci-dessus, est situé sur la couche isolante, fixé avec un ruban de montage. À l'intérieur de son serpent à la même distance entre les virages, un tube ondulé est disposé avec un capteur de température placé à l'intérieur, qui surveillera le degré de chauffage par le sol.

Ce tube est hermétiquement scellé à une extrémité. Il est destiné non seulement à accueillir le capteur de température, mais également à la possibilité d'un remplacement pratique en cas de panne.

Tous les éléments chauffants installés avec ce tube seront remplis d'une chape ciment-sable. Son épaisseur dépend de la conception du câble et doit être soigneusement réalisée en une couche uniforme. Les vides ne sont pas autorisés. Les carreaux de céramique sont collés sur le dessus ou un autre revêtement de sol est monté.

À une hauteur convenable pour le mur de la pièce se trouve régulateur de température, qui contrôle le fonctionnement du plancher chaud en mode automatique. Lors de la connexion, vous devrez apporter les fils de:

• câble d'alimentation;

• éléments chauffants;

• capteur de température.

Pour effectuer un câblage caché, il est nécessaire de prévoir des chemins de câbles ou de murer les murs.

Schémas de connexion des éléments de chauffage par le sol au câblage électrique

Il est important de se rappeler que l'installation et le montage du circuit doivent être terminés en vérifiant le fonctionnement des équipements électriques sous tension avant de remplir les câbles chauffants avec une solution de fixation. À ce stade, il est plus facile de dépanner.

La réintégration dans le travail sera effectuée après que la solution se sera solidifiée complètement en un mois. Auparavant, l'attache de câble ne durcit pas et le câble est endommagé.

Un exemple de connexion d'un plancher chaud, qui comprend deux jeux de câbles chauffants et un thermostat avec capteur, est illustré sur la photo.

Dans le panneau électrique du disjoncteur, un RCD est connecté. Il protège l'ensemble du circuit des courants de fuite possibles à travers des boîtiers électriques qui sont liés Conducteur PE.

Le capteur de température est connecté par un câble à un contrôleur de température, qui est connecté aux circuits de puissance via un RCD et, en même temps, contrôle le contacteur via un câble séparé. Les circuits de sortie du contacteur sont connectés aux éléments chauffants à l'aide d'une boîte de jonction.

L'inclusion d'un contacteur dans le circuit vous permet de contrôler simultanément le fonctionnement de plusieurs sections de chauffage et de réduire la charge sur les circuits électriques du thermostat.

Les thermostats les plus simples de type mécanique ou électrique vous permettent de régler uniquement les limites de température pour contrôler le chauffage du revêtement de sol.

Des modèles à commande électronique plus sophistiqués ont la possibilité d'utiliser un programme hebdomadaire basé sur le temps pour le fonctionnement des appareils de chauffage à une heure définie par l'utilisateur. De ce fait, la consommation d'énergie pour le chauffage au sol est réduite lorsque les propriétaires sont absents de l'appartement.

Recommandations pour la sélection, l'installation et le fonctionnement du chauffage au sol

Sélection de sols

Les fabricants recommandent d'utiliser ce qui suit comme couche de finition sur une chape ciment-sable:

• pierre naturelle;

• carreaux de céramique;

• carreaux de porcelaine.

Ils transfèrent mieux la chaleur à travers eux-mêmes dans la pièce. L'utilisation de bois, parquet, stratifié et autres matériaux est également autorisée. Cependant, ils ont un transfert de chaleur pire et peuvent réduire l'effet du chauffage.

Déformation du revêtement

Les éléments chauffants créent des différences de température auxquelles le revêtement de sol change légèrement de taille. Pour éviter ses déformations, vous devez créer de petits espaces pour les éléments stratifiés. Vous ne pouvez pas le fermer aux murs et le fixer à la plinthe. Lorsqu'il est exposé à la chaleur, le sol doit se dilater librement et rester complètement plat.

Isolation du sol

Le choix du matériau permet une utilisation rationnelle de l'électricité, car elle affecte les pertes de chaleur. Afin de créer un chauffage confortable, une feuille isolante est utilisée, constituée de matériaux polymères expansés avec une épaisseur de couche de 3 à 10 mm. Son utilisation permet d'économiser de l'électricité de 10 à 20%.

L'utilisation de grades solides de polystyrène expansé d'une épaisseur de couche de 3 cm et d'une feuille revêtue d'un polymère peut réduire les pertes jusqu'à 30%.

Consommation électrique

L'efficacité de toute structure électrique est déterminée par la quantité d'énergie qui y est dépensée. Afin que le système de chauffage par le sol réponde à vos besoins, déterminez les tâches à effectuer, qui peuvent être:

• chauffage constant de la pièce;

• chauffage au sol uniquement le matin et le soir lorsque le propriétaire est à la maison;

• maintenir une température stable pendant la journée pour un séjour confortable sur le sol des jeunes enfants;

• toute autre condition.

Déterminez la superficie de la pièce et calculez le coût approximatif de l'électricité pour 1 heure de fonctionnement ou jour, semaine, mois. Pour ce faire, vous pouvez utiliser les données de fonctionnement moyennes du câble chauffant résistif pour créer des conditions confortables:

• dans les pièces sèches, 120 W pour 1 m2 sont consommés;

• dans les pièces humides - 140 W pour 1 m2.

Par exemple, une pièce de 2 mètres sur 3 dans une heure de chauffage par le sol consommera 2x3x0,12 = 0,72 kW. Avec un fonctionnement continu pendant 10 heures, la consommation d'énergie sera de 7,2 kW.

La consommation d'électricité pour un film infrarouge au sol et eau-électrique est un peu plus économique.

Maintenabilité

Bien que les fabricants garantissent un fonctionnement à long terme du plancher chaud, il est préférable de prévoir l'apparition de pannes de pièces individuelles et l'élimination de leur remplacement au stade du projet. Pour ce faire, les méthodes de connexion d'un capteur de température à un thermostat doivent exclure l'ouverture d'une chape de sol en ciment-sable séchée lorsqu'il devient nécessaire de les réparer.

Le remplacement du film sur le plancher infrarouge ne doit pas créer de problèmes non résolus avec un démontage complexe du revêtement de sol.

Pour les modules électro-liquides, le remplacement du liquide et de l'élément chauffant peut être effectué via un boîtier de montage spécial. Il est monté sur la ligne de chape de finition de sol. Et en cas de violation de l'intégrité du tuyau, une petite quantité de liquide qui fuit indiquera le lieu des dommages. Il est simplement découpé après ouverture. Ensuite, placez les raccords et connectez le raccord bidirectionnel.