Jak jest ułożona i działa elektryczna ogrzewana podłoga?

Chęć stworzenia komfortowych warunków życia doprowadziła do opracowania różnych systemów grzewczych. Wśród nich ostatnio coraz bardziej popularne stają się konstrukcje montowane na podłodze i pracujące kosztem elektryczności.

Rodzaje elektrycznego ogrzewania podłogowego

Producenci produkują różne modyfikacje, które można dowolnie łączyć jako element grzewczy:

1. ogrzewanie kablowe;

2. maty grzewcze;

3. filmowy nadajnik podczerwieni;

4. konstrukcje płynno-elektryczne.

Zasady fizyczne określone w pracy elektrycznego ogrzewania podłogowego

Rezystancyjne ogrzewanie kabli

Gdy energia elektryczna jest przesyłana zgodnie z prawem Joule-Lenza, ciepło jest uwalniane. Ten wzór jest podstawą działania elementów grzejnych.

Jeśli metale i ich przekrój zostaną wybrane w zwykłych drutach w celu zmniejszenia strat ciepła przy maksymalnym obciążeniu, wówczas w izolowanym cieplnie systemie podłogowym powstają struktury, które są w stanie emitować maksymalną ilość energii cieplnej przez długi czas bez naruszenia właściwości użytkowych.

W tym celu tworzone są elementy grzejne w postaci struktur kablowych składających się z:

• drut przewodzący typu rezystancyjnego, który wytwarza ciepło;

• warstwa izolacji teflonowej wykonanej z żaroodpornego tworzywa PVC.

Takie kable mogą być wykonane z jednym wewnętrznym rdzeniem przewodzącym lub dwoma. Służą do różnych metod instalacji i połączeń. Producenci dają im gwarancję na 20 lat lub dłużej, z zastrzeżeniem zasad eksploatacji.

Dwużyłowy kabel ma dodatkową warstwę izolacji umieszczoną między oplotem ekranowym cienkiego drutu miedzianego a dielektryczną żaroodporną powłoką rdzeni. Jeden z rdzeni pełni funkcję elementu grzejnego, a drugi, jako zwykły przewodzący, jest umieszczony równolegle do pierwszego. Takie ich położenie znacznie obniża poziom promieniowania pola elektromagnetycznego i jego wpływ na środowisko.

Typowy projekt kabla rezystancyjnego pokazano na rysunku.

Podczas działania tych konstrukcji należy przestrzegać bilansu ciepła generowanego z prądu elektrycznego przepływającego przez żyły i jego odprowadzania do ogrzewanej podłogi. Aby to zrobić, wszystkie obszary podłogi sąsiadujące z kablem są tworzone z jednolitą strukturą, która zapewnia równomierne obciążenia termiczne i mechaniczne.

Kabel oporowy wylewa się jastrychem cementowo-piaskowym o określonej grubości, który można dodatkowo pokryć warstwą płytki ceramicznej, laminatu lub innych materiałów podłogowych.

Kable z drutami samoregulującego ogrzewania

W systemie ogrzewania podłogowego można zastosować samoregulujące konstrukcje kabli grzejnych. Mają zwykłe przewodniki przewodzące, ale nie grzejące, między którymi znajduje się matryca półprzewodnikowa z ogromną liczbą niezależnych elementów. Jego właściwości dielektryczne są dokładnie określone przez te półprzewodniki, które reagują na zmiany ich temperatury otoczenia.

Po ochłodzeniu odcinka samoregulującego kabla wewnątrz matrycy powstaje struktura z dużą liczbą ścieżek z powodu półprzewodników, przez które przepływa przez nie prąd, który ogrzewa kabel i otaczające go warstwy.

W średniej temperaturze struktura półprzewodników zwiększa opór elektryczny, zmniejszając warunki przepływu prądu przez nie, a tym samym nieco zmniejszając wytwarzanie ciepła.

Jeśli jakakolwiek część kabla jest bardzo gorąca, liczba torów przepływu prądu w niej jest znacznie ograniczona, zmniejszając jej przewodność elektryczną.

W ten sposób temperatura ogrzewania otoczenia jest regulowana nawet bez termostatu i czujników temperatury. Kable samoregulujące są wygodniejsze w użyciu, ponieważ nie muszą tworzyć jednorodnej struktury do wymiany ciepła, podobnie jak ich rezystancyjne analogi. Poszczególne sekcje mogą być poddawane różnym obciążeniom temperaturowym.

Przeczytaj więcej o tym typie kabla tutaj: Zastosowanie samoregulujących przewodów grzejnych

Maty kablowe

Początkowo kable oporowe podczas instalowania ciepłej podłogi były po prostu układane na podłodze w postaci węża, a następnie mocowane za pomocą elementów złącznych. Ta technologia jest obecnie stosowana w konstrukcjach jedno- i dwurdzeniowych.

Jednak producenci zaczęli produkować maty kablowe. Przykład takiego projektu pokazano na rysunku, gdzie sam kabel jest już w pewien sposób wpleciony w miękką siatkę dielektryczną. Nie trzeba go już starannie układać. Wystarczy zwinąć złożony zwój na całej długości pomieszczenia w celu późniejszego zamocowania za pomocą rozwiązania.

Zimne końce do podłączenia maty kablowej do obwodu elektrycznego są zawarte w pakiecie. Są one połączone specjalnymi łącznikami adaptera. Bezpośrednie połączenie jest zabronione przez technologię instalacji.

Jeśli zachodzi potrzeba zmiany kierunku układu, siatkę mocującą można łatwo przeciąć zwykłymi nożyczkami bez dotykania kabla, który następnie rozkłada się we właściwym kierunku pod dowolnym kątem.

W ten sposób ułożenie maty w dowolnym pomieszczeniu na równej warstwie jest ułatwione. Jednocześnie łatwiej jest uniknąć nakładania się poszczególnych odcinków kabli.

Filmowe ogrzewanie podłogowe na podczerwień

Technologia ta oparta jest na wykorzystaniu promienie podczerwonepochodzących z cienkich elementów grzejnych, przez które przepływa prąd elektryczny.

Wykonane są z pasków węglowych umieszczonych między dwiema warstwami specjalnej folii. Węgiel (włókno węglowe) nanosi się metodą natryskiwania nano z grubością warstwy mierzoną do jednego mikrona i jest izolowany z obu stron cienką, ale bardzo mocną folią polimerową o wysokich właściwościach dielektrycznych.

Taśmy węglowe są podłączone do szyn miedzianych, które służą jako przewodniki do zasilania napięciem.

Ogrzewanie przeprowadzane przez promienie podczerwone z ciepłej podłogi, ze swej natury, nie różni się niczym od naturalnego ogrzewania światłem słonecznym. Dopiero temperatura podłogi jest podniesiona do 30 ÷ 35 stopni i wysyłana od dołu do góry.

Płynne konstrukcje elektryczne

Opracowania elektro-wodne ciepłej podłogi łączą elektryczne ogrzewanie żarników z późniejszym przenoszeniem ciepła przez chłodziwo - wodę, umieszczone w szczelnej plastikowej rurce o wysokiej wytrzymałości mechanicznej.

Cała konstrukcja jest złożona w postaci siedmiordzeniowego kabla z wykorzystaniem stopów do gwintów chromowych i niklowych oraz osłony pokrytej silikonem i teflonem.

Warstwa silikonowa wytrzymuje temperatury do 280 stopni, posiadając wysokie właściwości dielektryczne. Powłoka teflonowa stanowi przeszkodę w wnikaniu wody i jest wysoce odporna na chemikalia.

Ciecz wypełniająca kabel może z powodzeniem wytrzymać nawet dwadzieścia stopni mrozu bez zamarzania, ale szybko się gotuje podczas przepuszczania prądu elektrycznego przez nici. Podczas gotowania ciepło jest szybciej przenoszone do otoczenia. Zapewnia oszczędność energii.

Przenikanie ciepła z żarników grzejnych do wrzącej cieczy i dalej do ciepłego środowiska podłogowego chroni stop niklowo-chromowy przed przegrzaniem, chroni go przed wypaleniem i pozwala mu działać przez długi czas.

Ponieważ podczas wrzenia cieczy w zamkniętej obudowie powstaje podwyższone ciśnienie gazu, zastosowano specjalny system absorpcji, aby go zmniejszyć, zmniejszając ten efekt i zapewniając bezpieczną pracę.

Rurowe korpusy kablowe wykonane z polietylenu o strukturze siatki mają:

• odporność na chłodzenie w niskich temperaturach;

• odporność na pękanie;

• wysoka udarność.

Projekt i skład elektrycznego ogrzewania podłogowego

Ogrzewane pomieszczenie musi być chronione przed ciągłymi przeciągami i przeciekami ciepła. W tym celu wszystkie elementy grzejne są montowane tylko na warstwie izolacji termicznej, co zapobiega stratom energii spowodowanym ogrzewaniem płyt podłogowych i ucieczką do atmosfery.

Kabel grzejny wykonany zgodnie z jednym z powyższych schematów znajduje się na warstwie izolacyjnej, przymocowanej taśmą montażową. W jego wężu, w tej samej odległości między zwojami, układana jest falista rura z umieszczonym w niej czujnikiem temperatury, który będzie monitorował stopień ogrzewania podłogowego.

Ta rura jest hermetycznie zamknięta na jednym końcu. Został zaprojektowany nie tylko z myślą o czujniku temperatury, ale także z możliwością wygodnej wymiany w przypadku awarii.

Wszystkie zainstalowane elementy grzewcze wraz z rurą zostaną wypełnione jastrychem cementowo-piaskowym. Jego grubość zależy od konstrukcji kabla i musi być starannie wykonana w równej warstwie. Pustki są niedozwolone. Płytki ceramiczne przykleja się na górze lub montuje się inną podłogę.

Na dogodnej wysokości znajduje się ściana pokoju regulator temperatury, który kontroluje działanie ciepłej podłogi w trybie automatycznym. Podczas podłączania konieczne będzie doprowadzenie przewodów z:

• kabel zasilający;

• elementy grzejne;

• czujnik temperatury.

Aby wykonać ukryte okablowanie, konieczne jest zapewnienie kanałów kablowych lub ściany ścian.

Schematy łączenia elementów ogrzewania podłogowego z okablowaniem elektrycznym

Ważne jest, aby pamiętać, że instalacja i montaż obwodu powinny zostać zakończone przez sprawdzenie działania urządzeń elektrycznych pod napięciem przed napełnieniem kabli grzejnych roztworem mocującym. W tym momencie łatwiej jest rozwiązywać problemy.

Ponowne włączenie do pracy zostanie przeprowadzone po całkowitym zestaleniu się rozwiązania w ciągu miesiąca. Poprzednio opaska kablowa nie stwardniała, a kabel ulegał uszkodzeniu.

Przykład podłączenia ciepłej podłogi, która zawiera dwa zestawy kabli grzewczych i jeden termostat z czujnikiem, pokazano na rysunku.

W panelu elektrycznym wyłącznika jest podłączony wyłącznik różnicowoprądowy. Chroni cały obwód przed możliwymi prądami upływowymi poprzez połączone szafki elektryczne Przewód PE.

Czujnik temperatury jest podłączony kablem do regulatora temperatury, który jest podłączony do obwodów zasilania za pośrednictwem RCD i jednocześnie steruje stycznikiem za pomocą osobnego kabla. Obwody wyjściowe stycznika są połączone z elementami grzejnymi za pomocą skrzynki przyłączeniowej.

Włączenie stycznika do obwodu pozwala na jednoczesne kontrolowanie działania kilku sekcji grzewczych i zmniejszenie obciążenia obwodów elektrycznych termostatu.

Najprostsze termostaty typu mechanicznego lub elektrycznego pozwalają ustawić tylko limity temperatury do kontrolowania ogrzewania wykładziny podłogowej.

Bardziej zaawansowane modele sterowane elektronicznie mają możliwość korzystania z tygodniowego harmonogramu opartego na czasie dla pracy grzejników o określonej przez użytkownika porze dnia. Z tego powodu zużycie energii na ogrzewanie podłogowe zmniejsza się, gdy właściciele są nieobecni w mieszkaniu.

Zalecenia dotyczące wyboru, instalacji i eksploatacji ogrzewania podłogowego

Wybór podłogi

Producenci zalecają stosowanie jako podkładu na jastrychu cementowo-piaskowym:

• kamień naturalny;

• płytka ceramiczna;

• gres porcelanowy.

Najlepiej przenoszą ciepło przez siebie do pokoju. Dozwolone jest również użycie drewna, parkietu, laminatu i innych materiałów. Mają jednak gorsze przenoszenie ciepła i mogą zmniejszać efekt ogrzewania.

Odkształcenie powłoki

Elementy grzewcze powodują różnice temperatur, przy których wykładzina podłogowa nieznacznie zmienia swój rozmiar. Aby uniknąć deformacji, należy utworzyć małe szczeliny dla elementów laminatu. Nie można go zamknąć do ścian i przymocować do listwy przypodłogowej. Pod wpływem ciepła podłoga powinna swobodnie się rozszerzać i pozostawać całkowicie płaska.

Izolacja podłogi

Wybór materiału pozwala na racjonalne wykorzystanie energii elektrycznej, ponieważ wpływa na utratę ciepła. Aby zapewnić wygodne ogrzewanie, stosuje się izolację foliową, składającą się ze spienionych materiałów polimerowych o grubości warstwy od 3 do 10 mm. Jego zastosowanie oszczędza energię elektryczną od 10 do 20%.

Zastosowanie stałych gatunków spienionego polistyrenu o grubości warstwy 3 cm i folii pokrytej polimerem może zmniejszyć straty nawet o 30%.

Zużycie energii elektrycznej

Wydajność dowolnej struktury elektrycznej zależy od ilości energii na nią zużytej. Aby system ogrzewania podłogowego spełniał Twoje potrzeby, określ dla niego zadania, które mogą być:

• ciągłe ogrzewanie pomieszczenia;

• ogrzewanie podłogowe tylko rano i wieczorem, gdy właściciel jest w domu;

• utrzymywanie stabilnej temperatury w ciągu dnia dla wygodnego pobytu na podłodze małych dzieci;

• wszelkie inne warunki.

Określić powierzchnię pokoju i obliczyć przybliżony koszt energii elektrycznej na 1 godzinę jej pracy lub dzień, tydzień, miesiąc. Aby to zrobić, możesz użyć średnich danych operacyjnych rezystancyjnego kabla grzejnego, aby stworzyć komfortowe warunki:

• w suchych pomieszczeniach zużywa się 120 W na 1 m2;

• w wilgotnych pomieszczeniach - 140 W na 1 m2.

Na przykład pomieszczenie o wymiarach 2 na 3 metry w ciągu godziny ogrzewania podłogowego zużyje 2x3x0,12 = 0,72 kW. Przy ciągłej pracy przez 10 godzin zużycie energii wyniesie 7,2 kW.

Zużycie energii elektrycznej na podłogową folię na podczerwień i wodę-elektryczność jest nieco bardziej ekonomiczne.

Konserwowalność

Chociaż producenci gwarantują długotrwałe działanie ciepłej podłogi, najlepiej przewidzieć wystąpienie awarii poszczególnych części i wyeliminowanie ich wymiany na etapie projektu. Aby to zrobić, metody połączenia czujnika temperatury z termostatem powinny wykluczać otwarcie wysuszonego jastrychu cementowo-piaskowego, gdy zajdzie konieczność jego naprawy.

Wymiana folii na podłodze na podczerwień nie powinna powodować nierozwiązanych problemów ze złożonym demontażem wykładziny podłogowej.

W przypadku modułów cieczowo-elektrycznych wymiana cieczy i elementu grzejnego może odbywać się za pomocą specjalnej skrzynki montażowej. Montowany jest na linii mety jastrychu. A w przypadku naruszenia integralności rury niewielka ilość wyciekającej cieczy wskaże miejsce uszkodzenia. Jest po prostu wycinany po otwarciu. Następnie załóż złączki i podłącz łącznik dwukierunkowy.