Regulacje prawne
Warunki stosowania izolacji cieplnej w ogrzewaniu podłogowym regulują w Polsce dwa akty prawne, które między innymi podają wartości oporu cieplnego izolacji lub współczynnika przenikania ciepła dla całej konstrukcji podłogi. Jednym z nich jest Polska Norma PN-EN 1264 „Instalacje wodne grzewcze i chłodzące płaszczyznowe”, w której podaje się, że minimalny opór cieplny izolacji na przykład w przypadku, gdy poniżej jest pomieszczenie ogrzewane powinien wynosić R = 0,75 m2K/W, a w przypadku podłogi na gruncie R = 1,75 m2K/W. Drugim wymaganiem jest warunek określony w rozporządzeniu ministra infrastruktury, który podaje, że maksymalny współczynnik przenikania ciepła dla ogrzewanej podłogi na gruncie powinien wynosić U = 0,45 W/ m2K.
W przypadku najczęściej stosowanego materiału izolacyjnego, czyli polistyrenu ekspandowanego (styropianu) spełnienie obu tych warunków oznacza, że pod rurami ogrzewania podłogowego w pomieszczeniu usytuowanym na gruncie, minimalna grubość styropianu powinna wynosić 8 cm.
Przygotowanie podłoża pod izolację przeciwwilgociową i termiczną
Podłoże pod izolacje powinno być równe, wypoziomowane (z wyjątkiem przypadków, gdy w pomieszczeniu planuje się jastrych, ułożony ze spadkiem, wtedy podłoże też powinno mieć spadek tak, aby zachować równomierną grubość jastrychu), pozbawione lokalnych nierówności i zanieczyszczeń zaprawą.
W praktyce bywa różnie – bardzo często tzw. „chudy beton” wykonywany jest niestarannie, nie docenia się właściwej jakości jego wykonania, pod hasłem „styropian wszystko wyrówna”. Powoduje to trudności we właściwym wykonaniu ogrzewania podłogowego. Często mam telefony od monterów, typu „czy wylewka podłogówki może mieć od 4 do 10 cm?”. Zwłaszcza ta dolna granica jest niebezpieczna dla wytrzymałości płyty grzewczej, zalecane jest wtedy zastosowanie zbrojenia wylewki.
Innym negatywnym zjawiskiem jest wystąpienie zbyt dużych ugięć płyt grzejnych względem siebie, przy dynamicznym obciążeniu brzegu płyty. Nieznaczne ugięcie, rzędu 1-1,5 mm ma prawo wystąpić i wynika chociażby ze ściśliwości styropianu, w końcu mamy do czynienia z płytą betonową, oddzieloną dylatacjami od konstrukcji budynku i dynamiczne obciążenie na krawędzi płyty spowoduje to ugięcie. Po ułożeniu terakoty na elastycznym kleju nie będzie to już widoczne. W przypadku bardzo nierówno wykonanej wylewki to ugięcie może być znaczne (znam przypadek, gdzie wynosiło ponad 1 cm) i niebezpieczne dla trwałości podłogi.
Rodzaje izolacji termicznej
Izolację termiczną wykonuje się najczęściej z polistyrenu ekspandowanego EPS 100 (styropian), rzadziej z wełny mineralnej usztywnionej żywicami lub polistyrenu ekstrudowanego XPS (fot. 2). Ten ostatni rodzaj materiału izolacyjnego charakteryzuje się dużą twardością i stosowany jest w pomieszczeniach, w których występują duże obciążenia podłogi, np. w garażach czy magazynach. Jego wadą jest niewygoda w mocowaniu rur – bardzo trudno wcisnąć standardowe tworzywowe spinki mocujące.
Przykłady izolacji termicznych, stosowanych w najczęstszym wykonaniu ogrzewania podłogowego „na mokro” (z wykonaniem wylewki):
– płyty styropianowe pokryte polietylenową folią metalizowaną, o grubościach od 3 do 5 cm, w płytach o wymiarach np. 5×1 m, 10×1, 12×1, przeciętych poprzecznie co 20 cm, dla łatwiejszego transportu (płytę można zwinąć w rulon) – fot. 1 a, b, c. Na folii nadrukowana jest siatka o oczkach 5 i 10 cm, co umożliwia precyzyjne ułożenie przewodów grzewczych. Folia z jednej strony płyty styropianowej jest szersza o 10 cm, co przy dosunięciu kolejnej płyty stanowi „zakładkę” i uniemożliwia wlewanie się jastrychu między płyty. Konstrukcję podłogi z taką płytą przedstawia fot. 3a, b. Płyta o grubości 3 cm jest wystarczająca w przypadku stosowania ogrzewania podłogowego w pomieszczeniu na piętrze, gdy poniżej jest pomieszczenie ogrzewane o tej samej temperaturze, 5 cm jest właściwe, gdy poniżej jest pomieszczenie o obniżonej temperaturze (np. piwnica 12oC), podłoga na gruncie wymaga zastosowania dodatkowej warstwy styropianu o odpowiedniej twardości (na przykład 5+5 cm). W różnych systemach ogrzewań podłogowych stosuje się również płyty o innych grubościach, np. 20, 25, 35 mm – łączna grubość izolacji powinna zapewniać odpowiedni opór cieplny, zgodnie z Polską Normą. Jako opcję wykorzystuje się również polistyren ekspandowany EPS 200, który jest bardziej odporny na obciążenie podłogi (do 3500 kg/m2, podczas gdy EPS 100 do 2000 kg/m2);
– płyty styropianowe z wypustkami – pomiędzy wypustki wciska się rurę (fot. 4 a, b). Całkowita grubość płyty z wypustkami wynosi 50 mm, warstwa pod rurami 25 mm. Wymiary standardowej płyty 1,2×0,8m, poszczególne płyty łączone są „na zatrzask”. Konstrukcja podłogi z płytą z wypustkami przedstawiona jest na fot. 6a, b. Pewnym minusem zastosowania takich płyt jest fakt, że beton lub anhydrytowy jastrych wylewki nie oblewa rur na całym obwodzie, ale praktyka pokazuje, że strata wydajności cieplnej takiej wylewki jest nieznaczna, natomiast zaletą jest brak konieczności mocowania rur spinkami.
Ponieważ rury grzewcze schowane są między wypustkami, takie płyty wykorzystuje się również do suchej zabudowy, opartej na gotowych płytach gipsowo-włóknowych o grubości 18-20 mm. W przypadku suchej zabudowy możemy ograniczyć do niezbędnego minimum grubość warstwy ogrzewania podłogowego. Minusem wykonania suchej zabudowy jest konieczność zastosowania pod rurami metalowych lameli grzejnych, rozprowadzających ciepło, ze względu na ich wysoki koszt (fot. 7 a, b, c). Sucha zabudowa jest również korzystnym rozwiązaniem w przypadku, gdy nie można zbytnio obciążać konstrukcji budynku (np. domy kanadyjskie).
– płyty styropianowe pokryte specjalną siatką kotwiącą (fot. 8) – nie wymagają stosowania dodatkowych elementów mocujących rury w postaci spinek lub listew montażowych. Sprawdzają się w przypadku stosowania w ogrzewaniu rur z jednorodnego polietylenu, raczej nie sprawdzają się w przypadku rur wielowarstwowych PE-X/Al/PE. 
Izolacja przeciwwilgociowa
Polska Norma PN-EN 1264-4 „Instalacje wodne grzewcze i chłodzące płaszczyznowe – część 4: Instalowanie” podaje, że przed ułożeniem jastrychu warstwa izolacji powinna być pokryta warstwą ochronną, składającą się z folii polietylenowej grubości co najmniej 0,15 mm, przy minimalnej zakładce 80 mm lub innego produktu o równoważnej funkcji.
Metalizowana folia (fot. 5) na płaskich płytach styropianowych stanowi ekran odbijający promieniowanie podczerwone – w badaniach stwierdzono, że daje efekt skierowania dodatkowo 3-4% ciepła do góry, a zadaniem ogrzewania podłogowego jest przekazanie minimum 95% ciepła do pomieszczenia. Folia metalizowana dodatkowo ogranicza rozpraszanie ciepła do gruntu lub w konstrukcji budynku. Niektórzy twierdzą, że zakrycie ekranu jastrychem niweluje efekt odbijania promieniowania (nieprawda) lub, że pod wpływem wody zarobowej przedostającej się przez otwory przy spinkach, aluminium utlenia się. To akurat częściowo prawda, przy okazji naprawy przewierconej rury oglądałem odkrytą folię po 10 latach użytkowania. Wokół spinek były koła poczerniałego aluminium o średnicy około 10 cm, natomiast większość folii zachowała walory użytkowe.
Pod rury w płycie styropianowej z wypustkami nie da się podłożyć folii. Aby zapewnić zgodność z PN folię można położyć na wierzchu, ale jest to metoda możliwa wyłącznie w przypadku suchej zabudowy ogrzewania podłogowego. W przypadku zastosowania płynnego jastrychu, wylewka musi „oblewać” rury. Producenci styropianu twierdzą, że ich produkt słabszej klasy jest nasiąkliwy w 5%, lepszej klasy w 1,5-2% i że woda zarobowa w żadnym razie nie wpływa negatywnie na styropian. Natomiast w tym przypadku występuje niezgodność z PN. Wydaje się, że wymóg obligatoryjnego stosowania folii jest trochę na wyrost, przecież spinki do mocowania rur przebijają folię i woda zarobowa przez te otwory dostaje się poniżej.
Jeśli nawet wykonawca rezygnuje z folii metalizowanej, zalecane jest położenie na styropianie folii budowlanej grubości 0,2 mm.
Ciekawym rozwiązaniem jest zastosowanie maty montażowej, pod którą podkłada się warstwę styropianu o odpowiedniej grubości. Mata wykonana jest z twardego profilowanego polistyrenu, z wypustkami umożliwiającymi mocowanie rur. Poszczególne płyty nakłada się na siebie skrajnymi wypustkami, otrzymując jednolitą, nieprzepuszczalną dla wody powierzchnię.