Charakterystyczną cechą każdego ogrzewania płaszczyznowego jest niska temperatura wody w instalacji. Tymczasem w przypadku grzejnikowego ogrzewania wysokotemperaturowego czynnik grzewczy należy często podgrzać nawet do 80°C.



Obniżenie temperatury wody w instalacji pozwala obniżyć koszty eksploatacyjne związane z ogrzewaniem budynku (nawet o kilkadziesiąt procent w porównaniu z rozwiązaniami klasycznymi). Dobrym przykładem może być w tym przypadku ogrzewanie ścienne. Ponieważ duże, ciepłe powierzchnie ścian mają temperaturę na poziomie 25–30°C i przekazują ciepło przede wszystkim przez promieniowanie, spełnienie warunków komfortu cieplnego (stan, w którym człowiek nie ma ani uczucia ciepła, ani zimna) jest możliwe już przy temperaturze powietrza 16–18°C (przy innych typach ogrzewania, w których ściany stanowią duże chłodne powierzchnie, temperatura ta musi być o kilka stopni wyższa). Warunki komfortu cieplnego są bowiem różne dla różnych typów ogrzewania. Jest to związane z odczuwania temperatury przez człowieka. Ogólna zasada brzmi: jeżeli korzystamy z ogrzewania bazującego głównie na konwekcji, to musimy zapewnić wyższą temperaturę czynnika grzewczego, a w konsekwencji panującą w budynku. Dla porównania - przy ogrzewaniu ściennym temperatura powietrza w pomieszczeniach (zapewniająca człowiekowi komfort cieplny) powinna wynosić około 18°C, natomiast przy ogrzewaniu grzejnikowym (łączącym promieniowanie oraz konwekcję) taki sam komfort cieplny uzyskujemy dopiero przy 21-22°C.
Tymczasem im niższa jest temperatura, do której musimy podgrzać wodę krążącą w instalacji, tym niższe są koszty ogrzewania!



Ogrzewanie płaszczyznowe różnego typu pozwala w sposób optymalny wykorzystać sprawność pomp ciepła oraz kotłów kondensacyjnych. Przy stosunkowo niewielkich nakładach inwestycyjnych ogrzewanie płaszczyznowe może również współpracować z wysokotemperaturowymi źródłami ciepła. Odpowiednio niską temperaturę wody grzewczej zapewnia się mieszając gorącą wodę wytwarzaną przez kocioł z wodą wychłodzoną powracającą z instalacji. Jest to możliwe dzięki zastosowaniu na przykład tzw. obejścia z zaworem termostatycznym lub specjalnego mieszacza z zaworem czterodrożnym (lepsze rozwiązanie). Ponieważ w przypadku kotłów wysokotemperaturowych (szczególnie tych na paliwo stałe) może zdarzyć się, iż wytwarzają one więcej ciepła, niż jest to w danej chwili potrzebne, warto rozważyć zastosowanie zbiorników akumulacyjnych wody grzewczej (zwanych potocznie buforami). Przy niewielkim zapotrzebowaniu na ciepło, jego nadmiar zasila ów zbiornik i jest magazynowany (do czasu większego zapotrzebowania). Pozwala to uniknąć pracy kotła z bardzo małą mocą, co w przypadku kotłów na paliwa stałe bardzo obniża ich sprawność.

Do grupy najczęściej stosowanych typów ogrzewania płaszczyznowego zalicza się:
– ogrzewania podłogowe,
– ogrzewania ścienne,
– ogrzewania sufitowe,
– płaszczyznowe ogrzewania powietrzne (np. fundament grzewczy Legalett).
W domach i mieszkaniach instalowane jest przede wszystkim ogrzewanie podłogowe (wodne lub elektryczne).

ZALETY: - wysoka trwałość; - ekonomiczna eksploatacja; - energooszczędność i ekologiczność; - możliwość współpracy z ekologicznymi źródłami ciepła (np. pompami ciepła, kolektorami słonecznymi, instalacją geotermalną) oraz z kotłami kondensacyjnymi; - brak typowych grzejników pozwala na swobodne zagospodarowanie powierzchni pomieszczenia; - optymalny dla człowieka rozkład temperatur; - równomierne oddawanie ciepła przez całą płaszczyznę grzejną - przy tym temperatura płaszczyzny grzejnej jest niezbyt wysoka (ok. 25°C), nie grozi więc poparzenie; - zdolność do samoregulacji; - zdecydowane ograniczenie oddawania ciepła poprzez konwekcję na rzecz promieniowania sprawia, że ten typ ogrzewania jest przyjazny dla alergików; - ruch powietrza jest minimalny, dzięki czemu kurz nie unosi się i jest go mniej; - brak zjawiska wysuszania powietrza oraz jego niekorzystnej jonizacji.

Ograniczenia

Podobnie jak każde rozwiązanie - ogrzewanie płaszczyznowe oprócz zalet ma też pewne ograniczenia. Należą do nich przede wszystkim:
- wyższe w porównaniu z tradycyjnym ogrzewaniem grzejnikowym z kotłem węglowym koszty inwestycyjne - nawet o 40% (nie zawsze jest to uzasadnione o tyle większymi nakładami w postaci materiałów i robocizny, czasami to wyłącznie wykorzystywanie sytuacji przez instalatorów);
- konieczność wcześniejszego zaplanowania aranżacji wnętrza: na tych obszarach podłogi, pod którymi znajdują się rury, nie należy stawiać ciężkich mebli;
- efektywność przede wszystkim w pomieszczeniach o wysokich parametrach izolacyjności cieplnej (jako samodzielny system grzewczy);
- duża bezwładność cieplna w przypadku wodnego ogrzewania płaszczyznowego.

Ogrzewanie podłogowe

To najlepiej znany, cieszący się rosnącą popularnością i coraz chętniej montowany typ ogrzewania płaszczyznowego. Temperatura płaszczyzny grzejnej jest stosunkowo niska (przeciętnie ok. 25°C). W strefie stałego przebywania ludzi maksymalna wartość temperatury to 26°C, W łazienkach i pasach przyokiennych dopuszczalna jest temperatura nieco wyższa (do 29-30°C). Tego rodzaju ograniczenia narzucają niski poziom strat ciepła w pomieszczeniach. A ponieważ nie zawsze jest to możliwe, stosuje się często ogrzewanie kombinowane (połączenie podłogówki oraz grzejników).
Omawiany typ ogrzewania płaszczyznowego jest rozwiązaniem szczególne korzystnym dla dzieci, które lubią bawić się na podłodze, chroni je przed ryzykiem zaziębienia. Jednocześnie wyższa temperatura przy podłodze, a niższa na poziomie głowy zapewnia odpowiedni komfort cieplny. Ogrzewanie podłogowe oferowane jest w wersji elektrycznej i wodnej.

Ogrzewanie podłogowe wodne

Podstawowym elementem systemu są rury, którymi transportowany jest czynnik grzewczy. W zależności od producenta i konkretnego systemu, stosowane są rury wielowarstwowe, miedziane, z tworzyw sztucznych (usieciowiony polietylen, polibutylen, polipropylen), z barierą antydyfuzyjną lub bez.
Ponadto składnikami wodnego ogrzewania podłogowego są m.in.: rozdzielacz, elementy mocujące, izolacja termiczna oraz automatyka.
Ogrzewaniem podłogowym można sterować za pomocą:
- bezprzewodowego systemu regulacji – w tym przypadku dane z termostatów pokojowych przesyłane są drogą radiową do modułu sterującego przepływem wody w pętlach grzewczych;
- przewodowego systemu regulacji – dane z termostatów pokojowych przesyłane są do napędu sterującego pracą zaworów na rozdzielaczach za pomocą kabli;
- regulacji bezpośredniej – w tym przypadku zawory regulacyjne z głowicami termostatycznymi zamontowane są na zasilaniu lub powrocie pętli grzewczej.

Norma DIN EN 1264 wyróżnia trzy typy ogrzewania podłogowego, zależne od sposobu ułożenia rur. Typy A i C układane są na mokro - w obu przypadkach rury grzejne opasane są jastrychem, z tym że:
- w ogrzewaniu typu A jest to jastrych właściwy (rura leży na warstwie izolacji lub ok. 5 mm nad nią - przekrój podłogi wygląda następująco: podłoże, warstwa izolacji termicznej, folia aluminiowa lub polietylenowa, rury zalane jastrychem);
- w ogrzewaniu typu C rury zatopione są w jastrychu wyrównawczym (przekrój przez podłogę wygląda następująco: podłoże, izolacja, folia, rury zatopione w jastrychu wyrównawczym, folia, jastrych właściwy).

Ogrzewanie podłogowe typu B układane jest na sucho - rury znajdują się w warstwie izolacji, która od jastrychu właściwego oddzielona jest folią (schemat podłogi: podłoże, izolacja, w której osadzone są rury, folia, jastrych właściwy).

Zadaniem izolacji termicznej, której grubość wynosi od ok. 5 cm do ok. 10 cm (w zależności od tego, czy poniżej znajduje się pomieszczenie ogrzewane czy nie) jest zabezpieczenie przed stratami ciepła poprzez strop. Straty ciepła przez ściany boczne ogranicza izolacja brzegowa, pełniąca jednocześnie funkcję dylatacji pomiędzy posadzką i ścianą. Jako termoizolację można zastosować albo płytę polistyrenu pokrytą cienką warstwą folii aluminiowej lub polietylenowej (z wtopioną siatką wzmacniającą, która ułatwia montaż wężownic), albo bez tej warstwy. W tym drugim wypadku na izolację trzeba położyć folię - ma ona chronić płytę przed zamoczeniem przy wylewaniu betonu i zapobiegać powstawaniu mostków termicznych. Jeśli izolacja tej warstwy nie posiada, folię należy położyć.
Do mocowania rur przeznaczone są specjalne elementy, zaś przewody grzejne układać można w postaci:
- wężownicy pętlowej zwanej też: ślimakową lub spiralną (uzyskujemy w miarę regularny rozkład temperatury na podłodze.);
- wężownicy meandrowej (początek wężownicy, o najwyższej temperaturze, umieszczony jest przy ścianie o największych stratach ciepła).
W tych strefach pomieszczeń, które charakteryzują duże straty ciepła (przy dużych otworach okiennych, drzwiowych) warto zastosować tzw. strefę brzegową wzdłuż ścian zewnętrznych (o szerokości 1 m). Rury układa się w niej z mniejszym rozstawem, gdyż dopuszczalna jest tam wyższa temperatura podłogi. Wężownica w strefie brzegowej stanowi przeważnie niezależny obieg grzejny.

Ważne! - pętle należy wykonać z jednego odcinka rury! Zalecenia dotyczące długości pętli nie są jednoznaczne (można odnaleźć wskazania, iż nie powinny być one dłuższe niż 80 mb, ale pojawia się także wielkość 120 mb). Stąd łatwo wysnuć wniosek, że długość rzędu 100 mb jest długością bezpieczną.

Rury zalewane są jastrychem (gr. ok. 5-7 cm), na którym następnie układana jest właściwa posadzka. Teoretycznie może być ona wykonana z dowolnego materiału, jednak optymalne są produkty dobrze przewodzące ciepło. Warto pamiętać, że nasz wybór nie ogranicza się wyłącznie do płytek ceramicznych czy kamiennych. Na ogrzewanie podłogowe można kłaść też np. panele laminowane, drewniane, deski, wykładzinę dywanową (przeznaczoną przez producenta do tego typu zastosowań).

Ogrzewanie podłogowe elektryczne

Elementem grzejnym są w tym przypadku kable zasilane jedno- lub dwustronnie, maty lub folie grzejne. Niezwykle istotną składową systemu jest automatyka, czyli różne termostaty i sterowniki. Elektroniczne regulatory temperatury współpracują z dwoma typami czujników: powietrznym i podłogowym - jednocześnie lub z każdym z nich niezależnie. Regulatory mogą być wyposażone w dodatkowe funkcje, np. korekcji temperatury E.S.C.I., "otwartego okna", czyli przewietrzania pomieszczeń bez wzrostu temperatury podłogi, prognozowania (osiągnięcie wymaganej temperatury o określonej godzinie), mogą posiadać możliwość zaprogramowania kilkuset nastaw na tydzień (np. devireg^™ 550/540). Niektóre z nich mogą też współpracować z komputerem. Elektryczne ogrzewanie podłogowe wyróżnia niski koszt inwestycyjny. Wbrew pozorom, także eksploatacja nie musi być droga - dzięki m.in. elektronicznemu sterowaniu oraz możliwości programowania temperatury, a także korzystania z tańszej taryfy. Ponadto nie ma potrzeby wydzielania miejsca na kotłownię. Jednak należy pamiętać, że ceny energii elektrycznej w Polsce nie są niskie (w porównaniu z innymi krajami) i instalowanie tego typu ogrzewania w całym domu może niekoniecznie skutkować niskimi kosztami eksploatacji całego systemu.

Charakterystyka elementów grzejnych:

1. przewody grzejne - mają średnicę kilku mm; zbudowane są z rdzenia z drutu oporowego, izolacji, ekranu miedzianego, osłony zewnętrznej np. z PE lub PVC; mogą być zasilane jedno- lub dwustronnie; oferowane są w różnych długościach i mocach. Na podłożu układa się izolację przeciwwilgociową, następnie termoizolację, taśmę/siatkę montażową, a następnie przewody grzejne. Po przymocowaniu ich do podłoża, całość zalewa sie warstwą jastrychu o gr. śr. 6 cm. Dzięki wtopionym w beton czujkom nie ma ryzyka przegrzania przewodów;
2. maty grzejne - cienkie elementy (gr. średnio 3 mm), z wtopionym w siatkę nośną z włókna szklanego przewodem grzejnym zasilanym jedno- lub dwustronnie; układane w warstwie kleju bezpośrednio pod posadzką; zasilane napięciem 230V; tylko w niewielkim stopniu podnoszą poziom posadzki;
3. folie grzejne - są wyjątkowo cienkie; elementem grzejnym są płaskie druty, które zostały wtopione w poliestrową folię; układane na izolacji lub bezpośrednio na podłożu betonowym.

Montaż przewodów jest bardzo łatwy, a system jest praktycznie bezawaryjny. Jednak system ten nie jest jednakowo efektywny w każdym budynku - najlepiej sprawdza się w obiektach o doskonałej izolacji termicznej, ponieważ im mniejsze straty ciepła obiektu, tym niższe zużycie energii niezbędnej do zapewnienia komfortu cieplnego. Elektryczne ogrzewanie podłogowe stosowane jest głównie w sypialniach, łazienkach.

Ogrzewanie ścienne

Ściana jest bezpośrednim źródłem ciepła, pośrednim są zaś ogrzane przez nią przedmioty, które również przyczyniają się do podniesienia temperatury we wnętrzu. W pomieszczeniach z ogrzewaniem ściennym, człowiek ma komfort zbliżony do odczuwanego przy działaniu promieni słonecznych - ciepło działa na niego bezpośrednio oraz odbite od powierzchni.

Cechy ogrzewania ściennego:
- duża wydajność cieplna z 1 m. kw. powierzchni grzewczej,
- korzystna bezwładność systemu (krótki czas nagrzewania pomieszczeń),
- duża dokładność regulacji,
- prostota użytkowania - system nie wymaga czyszczenia i konserwacji,
- optymalny komfort cieplny nawet przy niższej temperaturze wewnątrz (temperatura zasilania kształtuje się na poziomie 35-45°C, a przeciętna temperatura powietrza w pomieszczeniu wynosi ok. 18°C).

Warto wiedzieć! 1. Najkorzystniejszą lokalizacją ogrzewania ściennego jest przegroda zewnętrzna, choć może być ono zainstalowane na dowolnej ścianie. 2. Aby system był efektywny, współczynnik przenikania ciepła przegrody zewnętrznej nie powinien przekraczać 0,3 W/m2K. Jeśli jest wyższy, należy ją zaizolować. 3. Czynnikiem grzejnym może być woda lub prąd elektryczny. 4. Elementy grzejne systemu wykonane są głównie z miedzi. Ponadto stosowane są też rurki z tworzyw sztucznych, rury wielowarstwowe oraz aluminiowe rury zespolone - muszą być wyposażone we wkładkę antydyfuzyjną.

Rozwiązania stosowane w przypadku wodnego ogrzewania ściennego to m.in.:
1. Ciepłowód - czyli odpowiednio wyprofilowana rura cieplna połączona z kolektorem, będąca częścią składową panelu grzewczego; w jej hermetycznym wnętrzu krąży czynnik cieplny w dwóch stanach skupienia: wrzącej cieczy odbierającej ciepło oraz skraplającej się pary oddającej ciepło, przy czym oba procesy zachodzą we wnętrzu ciepłowodu; ciepłowód może być wykonany z rur miedzianych lub tworzywowych;
2. Rurki w tynku - transportujące czynnik grzewczy rury o śr. ok. 8 mm rurki mocowane są do ściany, po czym pokrywa się je tynkiem o dobrej przewodności cieplnej; odległość między przewodami wynosi 10-20 cm; na rynku dostępne są rury w wersjach z kolektorami (rurki zespolone są z rurą zbiorczą o kilkunastomilimetrowej średnicy) lub bez (utworzona z pojedynczych rurek wężownica końcami przyłączona jest do instalacji c.o.), można również kupić gotowe panele składających się z rurek połączonych z kolektorami; system może być wykonany z rur miedzianych lub tworzywowych;
3. Maty z rurek (maty kapilarne) - gotowy system przeznaczony do montażu; bazuje na rurach z tworzyw sztucznych o niewielkich średnicach zewnętrznych, ułożonych w niewielkich odległościach od siebie. Rozwiązanie to charakteryzuje się doskonałymi parametrami dynamicznymi oraz małą bezwładnością cieplną; jest też bardzo proste w montażu - po zamocowaniu gotowy element wystarczy pokryć tynkiem lub płytą g-k..

W przypadku elektrycznego ogrzewania ściennego do jego realizacji stosuje się przede wszystkim maty lub folie grzejne - cienkie, bardzo szybko nagrzewające się, z niewielkimi możliwościami akumulacji ciepła. Rodzajem ściennego jest też ogrzewanie hypokaustyczne - ciepłe powietrze krąży w znajdujących się w ścianie otworach i nagrzewa ją. Grzejniki mogą być jedno- lub dwurzędowe. Cechą jednorzędowych jest to, że ogrzane powietrze unosi się do góry, po czym - już chłodniejsze - opada, a oba procesy zachodzą w tym samym kanale. Natomiast w grzejnikach dwurzędowych oddzielnym kanałem powietrze się unosi nagrzewając ścianę, a oddzielnym opada.

Ogrzewanie sufitowe

W tym rozwiązaniu grzejnikiem jest powierzchnia sufitu. Jako źródło ciepła wykorzystuje się przede wszystkim prąd, a elementami grzejnymi są na ogół folie grzejne. Ten typ ogrzewania posiada wszystkie zalety ogrzewania płaszczyznowego, zapewniając niemal identyczną temperaturę na całej wysokości pomieszczenia. Wypromieniowane przez sufit ciepło rozchodzi się we wszystkich kierunkach, ogrzewając ludzi oraz napotkane przedmioty. Dopiero one ogrzewają powietrze w pomieszczeniu.

Maty kapilarne w ogrzewaniu podłogowym. Fot. Marek Żelech

Maty grzejne w ogrzewaniu sufitowym. Fot. Marek Żelech

Na powierzchni sufitu montuje się płaty folii grzejnych, pomiędzy którymi zatopiony jest płaski element oporowy (ze stopu rezystancyjnego). Przepływający prąd powoduje jego nagrzanie się i następnie emisję cieplną w postaci promieniowania podczerwonego. Stopień pokrycia sufitu foliami grzewczymi zależy od wielkości strat cieplnych obiektu - na ogół zajmują one od 50-80% całkowitej powierzchni sufitu. Prawidłowo wykonana instalacja to taka, gdzie folia styka się na całej swej powierzchni z elementem podtrzymującym od dołu i izolacją termiczną od góry. Warto podkreślić, że temperatura powierzchni grzejnej nie przekracza 35°C. Energia cieplna oddawana jest do otoczenia w przeważającej części poprzez promieniowanie (60-70%).

System jest ekonomiczny i wygodny w użytkowaniu - można nim sterować za pomocą termostatu pokojowego czy np. centralnego systemu sterującego, zarządzającego temperaturą we wszystkich pomieszczeniach. Jednak, by zminimalizować koszty, zaleca się stosowanie go w obiektach o wysokiej izolacyjności cieplnej. Ponadto jego moc musi być optymalnie dobrana do potrzeb; należy też ściśle przestrzegać zaleceń producenta elementów grzejnych (system powinien wykonać doświadczony instalator).

Ogrzewanie sufitowe - jak każde niskotemperaturowe - pozwala na obniżenie temperatury powietrza wewnątrz pomieszczeń o 1-3°C bez wpływu na odczuwalny komfort cieplny. Tym samym uzyskujemy wymierne korzyści ekonomiczne w postaci mniejszych nawet o 15% rachunków za prąd (obniżenie o 1°C temperatury powoduje zmniejszenie się kosztów ogrzewania o ok. 5%). Oczywiście, należy przy tym korzystać z tańszej taryfy. Walorem rozwiązania jest też bezobsługowość, wysoka sprawność i skuteczność systemu. Może być on o stosowane w obiektach już istniejących, jak i nowo wznoszonych.

Do wykonania ogrzewania sufitowego można wykorzystać również wspomniane już wcześniej maty kapilarne. Nadają się one do układania wszystkich rodzajów ogrzewania płaszczyznowego - wystarczy pokryć je wylewką cementową lub gładzią gipsową o grubości 1 cm – dzięki temu możliwe jest szybkie i efektywne oddawanie ciepła do pomieszczenia.

Oprac. Edward Konieczny
Fot. Purmo

Autor: chemiabudowlana.info - zobacz wizytówkę firmy