Ogrzewanie podłogowe jest na pewno jednym z najpopularniejszych sposobów przekazywania energii ze źródła ciepła do pomieszczeń. Aktualnie prawie każdy dom jednorodzinny ma takie rozwiązanie, a coraz częściej pojawia się ono w budynkach wielorodzinnych. Często ogrzewanie podłogowe współpracuje również z ogrzewaniem grzejnikowym. Rodzi to różne komplikacje od strony wykonawczej i niekiedy jest powodem licznych błędów, o czym w dalszej części.
Skąd ta wciąż rosnąca popularność systemów płaszczyznowych? Powodem są aspekty ekonomiczne, nowe rozwiązania w postaci niskotemperaturowych źródeł ciepła, jak również właściwości użytkowe. Ogrzewanie płaszczyznowe wymaga niskich parametrów czynnika grzewczego ze względu na dużą powierzchnię grzewczą. Niskie parametry medium generują oszczędności z tytułu zużycia paliwa. Dodatkowo komfort stawianej stopy na ciepłej podłodze np. w łazience przekonują coraz większą liczbę ludzi do stosowania takiego rozwiązania.
Należy jednak pamiętać, że bez prawidłowo wykonanego ogrzewania podłogowego, odpowiedniej regulacji hydraulicznej, regulacji temperatury czynnika grzewczego oraz temperatury w pomieszczeniu, ogrzewanie podłogowe może stać się mało komfortowe, a nawet w niektórych przypadkach uciążliwe dla użytkownika.
W nowym czy starym obiekcie
Przed samą decyzją o zastosowaniu ogrzewania podłogowego należy zweryfikować właściwości cieplne budynku. Jeżeli jest to nowe budownictwo, to nie ma problemu, jeżeli remontowany jest stary budynek, może okazać się, że samo ogrzewanie podłogowe może nie dać rady ze względu na zapotrzebowanie na moc powyżej 80 W/m2 powierzchni. W takich wypadkach trzeba zastanowić się, czy jest w ogóle sens stosowania niskotemperaturowego systemu. Kolejnym ważnym elementem przy remontach jest dodatkowe obciążenie stropów, dlatego w tym wypadku lepiej zdecydować się na tzw. technologię suchą dedykowaną do tego typu rozwiązań.
Podłoże i izolacja
Skupmy się natomiast na nowym budynku jednorodzinnym wykonanym w standardowej technologii. Na co zwrócić uwagę już na samym początku, aby nie popełnić błędu. Należy zadbać o dobre przygotowanie podłoża. Ważne jest, aby warstwa ocieplenia w pomieszczeniach leżących na gruncie oraz nad pomieszczeniami nieogrzewanymi była odpowiedniej grubości. Przyjmuje się, że powinna ona wynosić odpowiednio 10 i 5 cm. Nie wolno zapomnieć również o izolacji brzegowej w postaci taśmy, zawierającej warstwę pianki izolacyjnej pokrytej folią chroniącą przed przedostawaniem się betonu do warstwy izolacji. Taśma brzegowa wypełnia przerwę dylatacyjną kompensującą rozszerzalność temperaturową płyty grzewczej.
Płyty grzewcze i pętle
Podczas wykonywania płyt grzewczych należy przestrzegać trzech ważnych zasad:
• maksymalna powierzchnia płyty grzewczej < 40 m2,
• maksymalna długość dłuższego boku < 8 m,
• maksymalny stosunek boków płyty grzewczej 2:1.
Jeżeli mamy powierzchnię płyty większą niż 40 m2, należy podzielić ją na mniejsze, stosując taśmę dylatacyjną pomiędzy nimi.
Podczas układania poszczególnych pętli ogrzewania podłogowego ważne jest, aby przy przegrodach zewnętrznych stosować tzw. strefę brzegową z gęściej położonymi rurkami.
W większych pomieszczeniach strefa brzegowa powinna stanowić oddzielną wężownicę. Podczas tworzenia poszczególnych pętli nie wolno przekraczać dozwolonych długości. Dla najbardziej popularnej średnicy rury 16×2 mm przyjmuje się około 100 m w jednej pętli. Dla przewodów 17×2 mm jest to maksymalnie 150 m, a dla 14×2 mm maksymalnie 80 m. Ten warunek jest często nieprzestrzegany, co skutkuje późniejszymi problemami w regulacji i eksploatacji.
Niejednokrotnie zdarza się, że rura tworząca pętle w płycie grzewczej nie jest na jednym poziomie, to znaczy przy przejściu przez ściany działowe (zazwyczaj w pomieszczeniach leżących na gruncie) unosi się ku górze, a następnie opada, tworząc coś w rodzaju odwróconego syfonu. To miejsce będzie sprzyjało późniejszemu gromadzeniu się powietrza i blokowaniu przepływu czynnika grzewczego. Niedopuszczalne jest również jakiekolwiek łączenie rur w posadzkach ze względu na ewentualny wyciek, a w konsekwencji bardzo trudne i kosztowne likwidowanie takiej usterki.
Próba ciśnieniowa
Prawidłowo ułożone pętle ogrzewania podłogowego nie gwarantują jeszcze sukcesu. Bardzo ważna jest próba szczelności, którą wykonujemy przez 24 godziny przy ciśnieniu 0,6 MPa. W trakcie wylewania posadzki instalacja ogrzewania podłogowego winna być pod ciśnieniem w celu wykazania ewentualnych uszkodzeń rurociągów powstałych podczas realizacji prac. Następnie przez okres wiązania betonu (20-28 dni) instalację należy pozostawić pod ciśnieniem 0,2-0,3 MPa.
Wygrzewanie podłogi
Kolejny etap to odpowiednie wygrzanie podłogi. Uruchomienie instalacji powinno nastąpić po okresie wiązania zaprawy (dla betonu wynoszącego 20-28 dni, dla jastrychu anhydrytowego 7 dni). W okresie rozruchu należy utrzymywać przez 3 doby temperaturę zasilania równą 25°C, następnie podwyższać co 5°C na dobę do temperatury maksymalnej.
Napełnianie i odpowietrzanie instalacji
Aby uruchomić wykonaną instalację, należy napełnić ją czynnikiem grzewczym oraz skutecznie odpowietrzyć. Obecnie na rynku dostępne są gotowe mieszanki na bazie glikolu, którymi możemy napełnić cały układ. Oczywiście można to zrobić zwykłą wodą, ale pociąga to za sobą pewne ryzyko związane z jej jakością. Największym zagrożeniem są przydomowe studnie, w których bardzo często znajduje się twarda woda, niekiedy zawierająca związki żelaza. W połączeniu z powietrzem znajdującym się w instalacji w trakcie jej normalnej pracy wytrącają się osady blokujące pracę pomp oraz innych elementów instalacji takich, jak np. przepływomierze w rozdzielaczach ogrzewania podłogowego. Mniejszym zagrożeniem jest woda wodociągowa (wcześniej już uzdatniona) oraz woda destylowana. Po napełnieniu układu trzeba go dobrze odpowietrzyć. W przypadku pętli ogrzewania podłogowego czynność tą wykonujemy następująco:
1. Zamykamy zawory odcinające znajdujące się na wejściach górnej i dolnej belki rozdzielacza.
2. Odcinamy poszczególne pętle ogrzewania podłogowego (wykorzystując przepływomierze i zawory termostatyczne), zostawiając otwartą tylko jedną pętle.
3. Napełniamy otwartą pętle przez zawór spustowy znajdujący się na górnej belce rozdzielacza do momentu, kiedy przez otwarty zawór spustowy na dolne belce zacznie wypływać czynnik grzewczy pozbawiony bąbli powietrza.
4. Odcinamy napełnioną pętlę i otwieramy kolejną postępując analogicznie.
Podczas wykonywania powyższych czynności należy przestrzegać kierunków przepływu wody przez przepływomierz, w przeciwnym razie możemy go uszkodzić. Jeżeli dokładnie odpowietrzymy cały układ, nie będziemy mieć problemu podczas rozruchu.
Temperatura podłogi
Jak powinna być optymalna temperatura podłogi i jaka powinna być temperatura czynnika grzewczego? W zależności od typu pomieszczenia określa się maksymalne dopuszczalne temperatury podłóg według poniższej listy:
• 29°C w strefie stałego pobytu ludzi (pomieszczenia mieszkalne i biurowe),
• 35°C w strefie brzegowej,
• 33°C w kuchniach i łazienkach,
• 27°C w pomieszczeniach roboczych, gdzie pracuje się na stojąco.
Powyższe wartości temperatury są wartościami skrajnymi, w rzeczywistości optymalna temperatura dla podłogi wynosi 24-26oC.
Temperatura czynnika grzewczego
Kolejnym bardzo ważnym parametrem pracy jest maksymalna temperatura czynnika grzewczego w instalacji podłogowej wynosząca 55oC.
W praktyce jest ona nieco niższa i wynosi maksymalnie 45oC. W niektórych instalacjach głównie opartych na pompach ciepła oraz w budynkach pasywnych (zapotrzebowanie na moc około 30 W/m2) stosuje się jeszcze niższe parametry pracy maksymalnie 35oC.
Pobierz Przykładowy schemat instalacji z zastosowaniem armatury regulującej i urządzeń sterujących
Pobierz Przykładowy schemat kotłowni wyposażonej w zawory mieszające oraz sterowanie
Grupy mieszające z zaworami termostatycznymi
W jaki sposób odpowiednio regulować temperaturę czynnika grzewczego? W tym celu stosuje się w instalacjach grupy mieszające różniące się od siebie stosowanymi w nich zaworami mieszającymi. Jedne mają wbudowany czujnik, który umożliwia automatyczną regulację temperatury czynnika grzewczego. Zawory termostatyczne tego typu mają pokrętło ze skalą, dzięki któremu możliwe jest ustawienie konkretnej temperatury, jaka powinna być utrzymywana. Grupy mieszające oparte na takich zaworach nie potrzebują zewnętrznego sterowania, natomiast wymagają niekiedy ręcznej korekty nastawy temperatury w momencie, kiedy warunki pogodowe ulegną zmianie. Drugim rodzajem zaworów używanych do budowy grup mieszających są takie, które w połączeniu z siłownikiem elektrycznym ściśle współpracują z automatyką kotła. Dzięki temu zmiana temperatury wody zmieszanej dokonywana jest automatycznie przez kocioł wyposażony w regulator pogodowy. Takie rozwiązanie umożliwia dostosowanie odpowiedniej temperatury czynnika grzewczego do warunków atmosferycznych i nie wymaga ingerencji użytkownika. Pozwala także na pewne oszczędności z tytułu obniżenia temperatury w układzie, kiedy na zewnątrz zrobi się cieplej.
Ze względu na miejsce montażu grupy mieszające możemy podzielić na centralne oraz miejscowe. Pierwsze z nich instalowane są w kotłowni i odpowiadają za obniżenie parametru czynnika grzewczego w całym pionie. Tego typu rozwiązania tworzą tzw. centralny system mieszający.
Grupy miejscowe instaluje się bezpośrednio przy rozdzielaczach. Odpowiadają za obniżenie parametru tylko w pewnym fragmencie instalacji. Zazwyczaj jest to jedna kondygnacja lub tylko jej część. Mają kompaktową budowę po to, by z łatwością można je było schować w szafce rozdzielaczowej. W przeciwieństwie do centralnych grup mieszających oparte są w większości na zaworach termostatycznych trzy- lub czterodrogowych.
Zdarzają się natomiast grupy mieszające miejscowe, które bazują nieco na innym rozwiązaniu. Są mniej popularne wśród instalatorów, ale charakteryzują się bardzo przydatną funkcją. Umożliwiają połączenie rozdzielacza do ogrzewania podłogowego pracującego na niskim parametrze z rozdzielaczem do ogrzewania grzejnikowego. W ten sposób pod względem parametrów pracy, w jednej szafce połączone są dwa różne systemy. Taka grupa mieszająca wykorzystuje zawór termostatyczny grzejnikowy oraz głowicę z kapilarą. Jest to idealne rozwiązanie dla niewielkich budynków (domy jednorodzinne), gdzie występuje ogrzewanie podłogowe i grzejnikowe. Pozwala zaoszczędzić pieniądze wydane na dodatkową szafkę i fragment instalacji obsługujący tylko grzejniki.
Dobór grup mieszających powinniśmy dokonywać, patrząc na aspekt ekonomiczny, techniczny (parametry pracy) oraz ze względu na sposób rozwiązanie samej instalacji. Często budynki mają ogrzewanie podłogowe na kilku kondygnacjach. Powoduje to, że na każdym poziomie będzie zamontowany przynajmniej jeden rozdzielacz. Z ekonomicznego punktu widzenia lepiej wyposażyć taką instalację w jedną lub kilka centralnych, odpowiednio wydajnych grup mieszających niż kilkanaście mniejszych przy każdym rozdzielaczu.
Bardzo istotne w takim przypadku jest odpowiednie dobranie zaworu. Częstym błędem jest dobór zbyt małej pompy albo zaworu mieszającego o małym współczynniku kv. Pompa nie jest w stanie pokonać oporów hydraulicznych w pętlach ogrzewania podłogowego zwłaszcza wtedy, kiedy nie przestrzegane są dopuszczalne długości pętli, o których pisałem na początku. Nie jest również w stanie dostarczyć odpowiedniej ilości czynnika grzewczego, tym bardziej, że zawór o zbyt małym współczynniku kv nie przepuści wystarczającej ilości medium potrzebnego do obsłużenia wszystkich pętli.
Bardzo ważna jest odpowiednia regulacja temperatury w grupach mieszających. Dość częstym błędem zwłaszcza w rozwiązaniach z zaworami termostatycznymi jest ustawienie zbyt wysokiej lub zbyt niskiej temperatury. Zbyt niska powoduje niedogrzanie pomieszczeń, a zbyt wysoka – niepotrzebne przegrzewy. Często też użytkownik nie zostaje poinformowany, że w przypadku zmiany warunków pogodowych powinien dokonać ręcznej zmiany temperatury na zaworze. Jeżeli tego nie zrobi, to przy dużej bezwładności ogrzewania podłogowego nawet przy zastosowaniu sterowania elektronicznego mogą wystąpić przegrzewy.
Przepływomierze – regulacja hydrauliczna poszczególnych pętli
Kolejnym ważnym elementem jest regulacja hydrauliczna poszczególnych pętli ogrzewania podłogowego. Każdy profesjonalny projekt powinien zawierać takie wytyczne, jednak często jest inaczej. Wiadomo, że poszczególne pętle ogrzewania podłogowego mają różną długość, a tym samym różny opór hydrauliczny. Aby odpowiednio zrównoważyć te opory, należy tak ustawić przepływomierze w rozdzielaczu podłogowym, aby przepływ był dopasowany do długości rury. Tutaj w przybliżeniu można przyjąć: na każde 100 metrów rury o średnicy 16×2 mm około 2-2,3 l/min. Często spotyka się instalacje ogrzewania podłogowego, gdzie przepływomierze są całkowicie odkręcone lub wszystkie ustawione na taką samą wartość. Obydwa przypadki to błąd. Pętle mają różne długości, a co za tym idzie różną moc grzewczą. Logicznie rozumując, najdłuższe powinny otrzymać największą „porcję” czynnika grzewczego, a najkrótsze najmniejszą. Jeżeli ich odpowiednio nie wyregulujemy, woda będzie krążyć w nadmiarze przez pętle najkrótsze (najmniejszy opór hydrauliczny), natomiast w tych najdłuższych (największy opór hydrauliczny) zaobserwujemy jej niedobór, co spowoduje niedogrzanie części podłogi. Różnica temperatury pomiędzy zasilaniem, a powrotem z pętli powinna wynosić 5-10oC. Jeżeli jest za duża, końcówka pętli nie będzie grzała i należy zwiększyć przepływ, jeżeli za mała – zmniejszyć ponieważ woda krąży w nadmiarze.
Termostaty – regulacja temperatury w pomieszczeniu
Bardzo istotnym elementem w ogrzewaniu podłogowym jest regulacja temperatury w pomieszczeniu. Ze względu na konstrukcje tego typu systemów, niemożliwy jest (jak w przypadku zwykłych grzejników) montaż głowic termostatycznych, które regulują temperaturę w pomieszczeniu. Realizuje się to natomiast za pomocą sterowania elektronicznego, w którego skład wchodzą zazwyczaj regulatory temperatury (termostaty) umieszczone w każdym pomieszczeniu, współpracujące przewodowo lub bezprzewodowo (drogą radiową lub przez WiFi) z listwami sterującymi oraz głowicami termoelektrycznymi zamykającymi lub otwierającymi poszczególne pętle. Aktualnie głównie z powodów ekonomicznych czasami pomija się stosowanie tego typu rozwiązań. Konsekwencja jest częste przegrzewanie pomieszczeń, ponieważ nie ma elementu w instalacji, który odciąłby dopływ czynnika grzewczego do odpowiednio nagrzanego już pomieszczenia. W nowym budownictwie lub w budynkach dobrze ocieplonych przegrzewanie pomieszczeń w wyniku braku sterowania może być bardzo uciążliwe, a ogrzewanie podłogowe staje się mało komfortowe. Dodatkowo niepotrzebnie tracona jest energia, która w dzisiejszych czasach jest bardzo cenna.
Podsumowując, dobre ogrzewanie podłogowe to przede wszystkim prawidłowo wykonane płyty grzewcze już na etapie budowlanym, odpowiednia regulacja temperatury czynnika grzewczego, prawidłowa regulacja hydrauliczna oraz skuteczne sterowanie temperaturą w pomieszczeniu. Wszystkie te elementy wykonane w zgodzie ze sztuką zagwarantują komfort użytkowania i wymierne oszczędności.