Jak wykonać ogrzewanie powierzchni zewnętrznych (chodników, podjazdów) z wykorzystaniem wodnych systemów rurowych?

Nadchodząca nieuchronnie zima mobilizuje do rozważań nad metodami eliminowania lub przynajmniej łagodzenia niedogodności związanych z tą porą roku. Należą do nich problemy związane z zaleganiem śniegu i lodu na chodnikach czy podjazdach.

System najczęściej stosowany do ogrzewania…

Typowe elementy wodnego ogrzewania płaszczyznowego umożliwiają także wykonanie instalacji podgrzewania powierzchni zewnętrznych, narażonych na działanie czynników atmosferycznych. Tego rodzaju instalacje mają na celu przyspieszenie topnienia śniegu i lodu, osuszanie powierzchni a także utrzymanie stałej temperatury powierzchni i gruntu, niezależnie od czynników zewnętrznych.
Znajdują zastosowanie przy podgrzewaniu dróg, podjazdów i ciągów komunikacyjnych, lądowisk, podgrzewaniu płyt boisk sportowych, a także służą do utrzymaniu stałej temperatury gruntu np. w obiektach ogrodniczych.

Jakie rury i jak je układać?

Jako rury grzejne najczęściej używa się  rury polietylenowe PE-RT, PE-Xc z barierą antydyfuzyjną (rzadziej rury wielowarstwowe) o średnicach 18, 20 lub 25 mm.
Dla zapewnienia równomiernego ułożenia rur stosuje się listwy montażowe mocowane do podłoża szpilkami metalowymi. Rury można też mocować do mat (siatek) z drutu przewiązkami tworzywowymi lub przy pomocy specjalnych uchwytów do rur.
Rury układa się meandrowo lub ślimakowo z rozstawem 15-25 mm.

Jako medium grzewcze wykorzystuje się płyny niezamarzające na bazie glikoli dla temperatury z zakresu -20 do -350C. Zastosowanie tych płynów należy uwzględnić podczas obliczeń hydraulicznych ze względu na ich większą niż woda gęstość.

Rury grzejne układane są w warstwie betonu lub w warstwie piasku (rozwiązanie mniej korzystne ze względu na małą przewodność cieplną piasku), na których następnie układa się warstwę zewnętrzną np. kostkę brukową, płyty kamienne itd. Grubość i rodzaj tych warstw zależy od planowanego obciążenia powierzchni ogrzewanej.
Grubość warstwy betonu nad rurami nie powinna być mniejsza niż 6 cm, natomiast grubość warstwy piasku nie powinna przekraczać 10 cm. W przypadku ogrzewania dużych powierzchni betonowych konieczne jest uwzględnienie dylatowania płyt grzejnych.
Dla pieszych ciągów komunikacyjnych ogólna grubość płyty grzejnej liczona od wierzchu rur do powierzchni zewnętrznej wynosi 15-25 cm.
Skuteczność tego typu ogrzewania zwiększa zastosowanie pod rurami izolacji termicznej, która musi jednak spełnić specyficzne warunki jak odporność na wilgoć czy obciążenia mechaniczne. Przy rozwiązaniu bez izolacji należy brać pod uwagę dużą bezwładność takiego grzejnika płaszczyznowego, co w praktyce może oznaczać jego ciągłą pracę.
Ważne jest, aby powstała w wyniku stopienia śniegu woda została szybko odprowadzona.

Regulacja i sterowanie układu

Dla zapewnienia skutecznego i ekonomicznego działania instalacji należy zastosować odpowiednie sterowanie i regulację układu zasilania pętli grzewczych. Służą do tego czujniki lodu i wilgoci podłączone do kontrolera oblodzenia ogrzewanych powierzchni otwartych sterującego układem zasilania instalacji. Kontroler za pośrednictwem czujników ma za zadanie wcześnie wykrywać lód lub śnieg i aktywować pompę wprowadzającą do obiegu pętli grzewczych medium grzewcze. Podawany od czujnika sygnał zależy od temperatury i wilgotności ogrzewanej powierzchni.
Istnieje możliwość podłączenia 2 czujników lodu, których parametry pracy (temperatura i wilgotność) można ustawiać oddzielnie dla każdego z nich. W ten sposób osiągany jest optymalny nadzór dużych lub podzielonych powierzchni zewnętrznych lub też powierzchni narażonych na różne warunki, np. nierównomiernego nasłonecznienia powierzchni grzejnej.
Gdy czujnik stwierdza temperaturę poniżej zakresu krytycznego (0 …+5°C), urządzenie uruchamia ogrzewanie. Po krótkim czasie oczekiwania czujnik rozpoznaje czy środowisko jest suche albo mokre. Ewentualnie występująca warstwa śniegu zostaje roztopiona. Ogrzewanie wyłącza się najwcześniej po upływie ustawionego „minimalnego czasu ogrzewania”.
Prócz górnych wartości zakresu temperatury (0 …+5°C)  można także nastawić dolny zakres pomiędzy -5… -20°C. Wynika to z faktu, że w bardzo niskiej temperaturze zewnętrznej nie występuje woda pochodząca z roztapiania śniegu, który wtedy jest lekki i suchy. Ponieważ w takich warunkach moc grzejna na ogół nie wystarcza, aby powierzchnię odśnieżyć całkowicie, istnieje zagrożenie powstawania pod śniegiem niepożądanej warstwy lodu.

Ogrzewanie płaszczyznowe zewnętrzne odmienne od wewnętrznego

Przy wyznaczaniu mocy grzewczej ogrzewania powierzchni zewnętrznych należy uwzględnić dodatkowe czynniki, nie występujące w ogrzewaniach wewnątrz pomieszczeń: ujemną temperaturę, siłę wiatru, straty ciepła do gruntu, rodzaj pokrywy (śnieg, lód) oraz zakładany czas na stopienie warstwy lodu lub śniegu (1-2 godziny).
Przyjmuje się, że optymalna temperatura powierzchni  wynosi +10C, nie więcej niż +50C a  minimalna temperatura skutecznego usuwania śniegu i lodu -50C. Temperatura zasilania pętli grzejnych to 35-500C przy zalecanym spadku temperatury 15 K.
Moc grzewcza zależy od wielu czynników (opór cieplny warstw nad rurami, temperatura zewn. uwzględnienie występowania wiatrów), orientacyjny zakres wydajności dla instalacji służącej do zapobiegania oblodzeniu i usuwania śniegu wynosi 100-250 W/m2.

Porady udzielił:

Piotr Bertram

Regionalny Przedstawiciel Handlowy – Doradca Techniczny
KAN

Instalnews - bezpłatny biuletyn e-czasopisma InstalReporter 4/2017 6/2016 2/2016