Ogrzewanie podłogowe. Charakterystyka różnych systemów ogrzewania podłogowego, zalecenia montażowe

Ogrzewanie podłogowe jest ogrzewaniem niskotemperaturowym (temperatura podłogi nie powinna przekraczać 28ºC w pomieszczeniach mieszkalnych i 35°C w łazienkach i przedpokojach), dlatego może pełnić rolę ogrzewania podstawowego tylko w budynkach z bardzo dobrą izolacją termiczną. Jakie są rodzaje systemów ogrzewania podłogowego, jakie wytyczne montażowe?

W artykule: 

• Ogrzewanie podłogowe - dobór parametrów
• Ogrzewanie podłogowe - oszczędności energetyczne
• Zalety ogrzewania podłogowego
• Wodne ogrzewanie podłogowe
• Elektryczne ogrzewanie podłogowe
• Powietrzne ogrzewanie podłogowe
• Elementy systemu ogrzewania podłogowego – rury do ogrzewania wodnego
• Montaż ogrzewania podłogowego
• Ogrzewanie podłogowe - izolacja cieplna
• Izolacja przeciwwilgociowa przy ogrzewaniu podłogowym
• Dylatacje w ogrzewaniu podłogowym - po co i gdzie stosować?
• Ogrzewanie podłogowe - rozdzielacze
• Ogrzewanie podłogowe - montaż kabli grzewczych, mat i folii
• Ogrzewanie podłogowe - jaka posadzka?

Ogrzewanie podłogowe - dobór parametrów

Parametry ogrzewania podłogowego dobiera się na podstawie dokładnego obliczenia zapotrzebowania na ciepło dla całego budynku i jego poszczególnych pomieszczeń. Wykonanie instalacji ogrzewanie podłogowego musi być zawsze poprzedzone zrobieniem szczegółowego projektu instalacyjnego. Ogrzewanie podłogowe często jest traktowane jako ogrzewanie wspomagające. Ciepło jest przekazywane otoczeniu przede wszystkim drogą promieniowania. Najwyższa temperatura występuje przy podłodze, a najniższa – pod sufitem.

W nowych budynkach ogrzewanie podłogowe instaluje się już podczas budowy. Ma to istotne znaczenie ze względu na wysokość pomieszczeń. Przy ogrzewaniu podłogowym stropy mają bowiem większą grubość, należy więc inaczej rozplanować odległości między stropami, jeżeli chcemy otrzymać niezmienioną wysokość pomieszczeń. Ogrzewanie podłogowe możemy też zainstalować w budynkach już istniejących. Wysokość pomieszczeń ulega wtedy obniżeniu. W przypadku stosowania folii czy maty grzewczej grubość stropu może być mniejsza. Ich stosowanie jest szczególnie celowe przy instalacji ogrzewania podłogowego w obiektach już istniejących. Można wtedy uniknąć zbyt dużego podniesienia poziomu podłogi.

Ogrzewanie podłogowe - oszczędności energetyczne

Zmniejszenie temperatury powietrza tylko o 1ºC powoduje (w danym czasie) zmniejszenie zużycia energii o 6–10 %. Zastosowanie ogrzewania płaszczyznowego pozwala obniżyć temperaturę powietrza w pomieszczeniu do 4ºC (średnio) dla uzyskania porównywalnej tzw. temperatury odczuwalnej (komfortu cieplnego).
Oszczędności energetyczne ogrzewania podłogowego uzyskiwane są dzięki wykorzystaniu szeregu czynników, charakterystycznych dla tego typu ogrzewania:

• obniżenie temperatury powietrza w pomieszczeniu o ok 2–4ºC pozwala zaoszczędzić do 24% energii,
• niska temperatura zasilania wody (zazwyczaj 45–55ºC),
• zmniejszenie zapotrzebowania ciepła na podgrzanie powietrza wentylacyjnego ze względu na niższą temperaturę powietrza w pomieszczeniu.

Zalety ogrzewania podłogowego

• zapewnia komfort cieplny w pomieszczeniach,
• jest systemem trwałym; trwałość prawidłowo wykonanej podłogi grzejnej z zatopionymi w jastrychu przewodami grzejnymi ocenia się na co najmniej 50 lat. Niezawodność i trwałość systemu są ze sobą ściśle powiązane, zwłaszcza dla ogrzewań podłogowych wodnych z rurami z tworzywa sztucznego. System regulacyjny musi być sprawny i zabezpieczać przed ewentualnym przegrzewaniem pomieszczeń,
• jest ekonomiczne energetycznie, charakteryzuje się mniejszym zużyciem energii do wytworzenia komfortu cieplnego, niż przy ogrzewaniu grzejnikowym. Płyta grzejna podłogowa musi być poprawnie izolowana cieplnie. Straty ciepła przewodów zasilających - powrotnych są minimalne (ponieważ niska jest temperatura czynnika grzejnego),
• stwarza możliwość wykorzystania ekologicznie czystych źródeł energii (pompa ciepła, kolektory słoneczne),
• wykonanie systemu ogrzewania jest proste, ale nie może być wykonane przez amatorów. Elementy systemu są lekkie, łączenie łatwe i trwałe, ale muszą być w całości i dokładnie przestrzegane wytyczne wykonania:
• koszty eksploatacyjne są minimalne, jeśli instalacja jest poprawnie zaprojektowana i wykonana, poprawna regulacja eliminuje przegrzewanie pomieszczeń, a z możliwych źródeł ciepła został dokonany właściwy wybór,
• regulacja ogrzewania podłogowego nie kwalifikuje się do jednoznacznej, krótkiej oceny. Podkreśla się trudności związane z bezwładnością układu. Plusem natomiast jest zdolność do samoregulacji. Ułatwieniem jest sterowanie za pomocą regulatora pogodowego z funkcjami automatycznej „samoregulacji” (krzywa grzania, optymalizacja czasów rozpoczęcia i zakończenia cykli grzania).
• użytkowanie i konserwacja są proste dla użytkowników. Odpada konieczność konserwacji grzejników. Należy jednak pamiętać, że nie można dowolnie zmieniać pokrycia podłogi. Przy ogrzewaniu podłogowym wodnym należy okresowo sprawdzać temperaturę wody zasilającej i przepływu przez poszczególne obiegi. Trzeba przestrzegać dopuszczalnych obciążeń podłogi grzejnej, aby nie powodować pęknięć,
• estetyka pomieszczeń nie jest zakłócona przez elementy systemu ogrzewania.

Wodne ogrzewanie podłogowe

Może współpracować ze wszystkimi źródłami energii: gazowymi kotłami kondensacyjnymi, kotłami olejowymi, elektrycznymi, pompami ciepła, kolektorami słonecznymi. Warunkiem jest możliwość regulacji temperatury. Woda przepływająca przez rury ma temperaturę nie wyższą niż 55°C (z reguły 42°C). Różnica temperatury wody zasilającej i powracającej wynosi około 10°C. Na wyjściu z kotła montuje się termostaty zabezpieczające przed nadmiernym wzrostem temperatury wody dopływającej do instalacji ogrzewania podłogowego.

Średnice rur umieszczonych pod podłogą, ich rozstaw oraz parametry wody są obliczane indywidualnie dla każdego pomieszczenia, w zależności od zapotrzebowania na ciepło. Do ogrzewania podłogowego stosowane są rury z tworzywa sztucznego, wielowarstwowe (z wkładką aluminiową), z miedzi lub stali z płaszczem z tworzywa sztucznego. Zaletą rur z tworzyw sztucznych jest ich słaba przewodność cieplna, dzięki czemu grubość ścianki rur może być niewielka (około 2 mm); ponadto nie ulegają one korozji. Rury miedziane są odporne na podwyższoną temperaturę, dzięki czemu przy ewentualnym niekontrolowanym jej wzroście nie grozi im uszkodzenie. System ogrzewania podłogowego wodnego jest podzielony na obwody grzewcze. Rozdział wody na poszczególne obwody zapewniają połączone z rurami rozdzielacze, wyposażone w zawory regulujące przepływ wody. Rozdzielacze są wykonane z mosiądzu lub z tworzywa sztucznego. Umieszcza się je w metalowych szafkach wnękowych. Do usuwania powietrza z instalacji służą odpowietrzniki. Praca zaworów jest sterowana termostatami.

Wady wodnego ogrzewania podłogowego:

• nieco wyższy koszt inwestycyjny niż najprostszego ogrzewania grzejnikowego,
• konieczność przewidzenia ogrzewania już w projekcie budynku, konieczność realizacji ogrzewania w trakcie wznoszenia budynku, wymagania odnośnie konstrukcji stropów,
• zachowanie pokrycia podłogi podczas eksploatacji, tak jak w projekcie ogrzewania (trudność późniejszych zmian wykładzin podłogowych),
• mniejsza zdolność regulacji przy zmiennym obciążeniu (większa bezwładność).

Elektryczne ogrzewanie podłogowe

W ogrzewaniu podłogowym elektrycznym elementem grzejnym są kable, maty lub folie grzewcze, umieszczone pod posadzką.

Kable grzewcze wykonuje się z izolowanego drutu oporowego. Można kupić kable dowolnej długości lub gotowe zestawy, przeznaczone do układania, o długości przewodu od 5 do 240 m i mocy od 10 do 20 W/m. Kable pokryte są miedzianym ekranem z powłoką ochronną, który jest połączony z przewodem ochronnym (PE). Ekran zabezpiecza przed porażeniem oraz przeciwdziała powstawaniu pola elektrycznego. W domach powinno się stosować kable jednostronnie zasilane (dwużyłowe), które częściowo eliminują pole magnetyczne (prąd zasilający i powrotny przepływają obok siebie zatem wytwarzane przez te prądy pola magnetyczne wzajemnie się znoszą).

•  Czytaj też: Ogrzewanie elektryczne podłogowe. Zalety, koszty i dobór ogrzewania podłogowego

Zamiast kabli można wykorzystać maty grzewcze z tworzywa, z wbudowanym przewodem grzewczym, przymocowanym do specjalnej siatki. Ich moc jednostkowa wynosi od 80 do 150 W/m². Zaletą jest ich mała grubość (nawet 2 mm), dzięki czemu można je układać bez wylewek betonowych, wymaganych przy układaniu kabli.

Jeszcze cieńsze (0,2 mm) są poliestrowe folie grzewcze, z wtopionymi przewodami aluminiowymi. Można je przycinać do potrzebnej długości lub kupić gotowy zestaw do układania o wymiarach (0,4–0,8) x (1,4–5) m. Moc jednostkowa folii grzewczej wynosi od 40 do 200 W/m².

• Czytaj też: Mata grzewcza. Montaż elektrycznej maty grzewczej

Wszystkie elementy powinny być dopuszczone do stosowania w budownictwie, czyli mieć znak CE. Instalacja musi być wyposażona w wyłącznik różnicowoprądowy. Czas odłączenia napięcia nie może przekroczyć 0,2 s.
Rozmieszczenie przewodów pod posadzką zależy od przeznaczenia pomieszczenia oraz rozplanowania ustawienia mebli i innego wyposażenia. W miejscach, gdzie mają stać meble oraz urządzenia sanitarne, nie prowadzi się przewodów grzewczych, ponieważ przykrycie powierzchni grzewczej może doprowadzić do ich przegrzania. Aby zapewnić sobie swobodę ustawiania mebli po zainstalowaniu ogrzewania podłogowego, najlepiej jest wcześniej przewidzieć wzdłuż ścian, w ich bezpośrednim sąsiedztwie strefy bez kabli, szerokości około 60 cm.

Powietrzne ogrzewanie podłogowe

Instaluje się w stropie lub płycie fundamentowej. Źródłem ciepła jest ogrzane powietrze krążące w rurach. Rury grzewcze z ocynkowanej stali umieszcza się w płycie żelbetowej, między jej dolnym i górnym zbrojeniem. Powietrze jest ogrzewane nagrzewnicą, której moc jest dostosowana do zapotrzebowania na ciepło dla budynku. Ciepło jest magazynowane w płycie betonowej (stropowej lub fundamentowej), skąd jest przekazywane do pomieszczeń. Temperatura w pomieszczeniach jest regulowana za pomocą termostatów. Projekt ogrzewania musi być wykonany łącznie z projektem budynku.

• Czytaj też: Ogrzewanie nadmuchowe - zasada działania, wady i zalety systemu

Elementy systemu ogrzewania podłogowego – rury do ogrzewania wodnego

Powinny być trwałe, odporne na odpowiednią temperaturę i ciśnienie. W praktyce oznacza to, że rury muszą być przystosowane do pracy w temperaturze do 70°C i ciśnieniu roboczym do 0,3 MPa. Muszą też być szczelne na dyfuzję tlenu, który może powodować korozję stalowych elementów instalacji, np. kotłów.

Do ogrzewania podłogowego stosuje się: rury z tworzyw sztucznych z barierą antydyfuzyjną, wielowarstwowe z wkładką aluminiową, miedziane oraz stalowe. Najczęściej używane tworzywa to polibutylen oraz polietylen sieciowany, rzadziej – polipropylen z uwagi na jego sztywność i trudności związane z montażem systemu. Średnice przewodów to 12, 14, 16, 17 i 22 mm (najczęściej używane 16,17). Zwykle jeden producent oferuje przewody w dwóch, trzech wielkościach. Rury sprzedawane są w zwojach różnej długości.

Montaż ogrzewanie podłogowego

Pętle mogą mieć kształt spirali (rura powrotna i zasilająca ułożone są równolegle obok siebie) lub meandrów. Zaletami ułożenia w spiralę jest to, że rury są gięte tylko pod katem 90° oraz na przemian występują rury o wyższej i niższej temperaturze. Pozwala to na uzyskanie w pomieszczeniu najbardziej równomiernego rozkładu temperatury. W praktyce spotyka się oczywiście kombinacje tych układów dostosowane do indywidualnych potrzeb. Często w strefach brzegowych, pod ścianą zewnętrzną lub oknami, rury układa się gęściej (odstępy mogą wynosić wówczas 7,5 cm a nawet 5 cm). W miejscach tych są bowiem większe straty ciepła.

Rury mocuje się do izolacji cieplnej za pomocą uchwytów utrzymujących je w stałym położeniu, a następnie zalewa gładzią cementową. Rury grzewcze z miedzi mogą być układane w izolacji termicznej w odpowiednio wyprofilowanych kanałach i muszą być przykryte płytami prefabrykowanymi. Na rynku dostępne są maty ze styropianu lub pianki z naklejoną folią aluminiową lub specjalnym tworzywem z nadrukowaną na wierzchniej powłoce siatką, ułatwiającą układanie przewodów (rurę grzewczą rozwija się od razu wzdłuż nadrukowanego rastera – siatki). Przed zalaniem rur gładzią cementową przeprowadza się próbę ciśnieniową (przy ciśnieniu 6–10 barów, przez 24 godziny), poprzedzoną odpowietrzeniem instalacji.

Ogrzewanie podłogowe - izolacja cieplna

Właściwe przygotowanie stropu jest bardzo istotnym elementem. Układ warstw podłogowych na stropie, na którym przewidujemy ogrzewanie podłogowe powinien być taki, aby zapewniony był właściwy kierunek przepływu ciepła, to znaczy do góry. Ilość ciepła przekazywanego w dół nie może przekraczać 10% całkowitej ilości ciepła. Bezpośrednio na stropie układa się izolację cieplną ze styropianu, płyt z twardej wełny mineralnej lub z polistyrenu. Jej grubość i rodzaj dobiera projektant na podstawie wymagań cieplnych budynku oraz przewidywanych obciążeń.

Izolacja cieplna musi mieć dostateczną gęstość i wytrzymałość na obciążenia tak, aby zapewnić odpowiednią sztywność, zapobiegającą przesuwaniu się rur grzejnych i zmianie ich położenia. Przy przewidywanych większych obciążeniach można zastosować zbrojenie siatką stalową. Grubość warstwy izolacji zależy od tego, czy pomieszczenie znajdujące się niżej jest ogrzewane. Pomieszczenia nad piwnicami, bramami lub podłogi na gruncie wymagają grubszej warstwy izolacji. Izolację cieplną należy też ułożyć wzdłuż ścian. W przypadku podłogi na gruncie powinno się też wykonać pionową izolację fundamentu.

Grubość warstwy na stropie międzypiętrowym wynosi zwykle około 5 cm. Dla stropów nad piwnicami, nieogrzewanymi pomieszczeniami, nad powietrzem zewnętrznym oraz dla stropów na gruncie - izolacja musi być odpowiednio grubsza – wynosi około 8–9 cm.

Izolacja przeciwwilgociowa przy ogrzewaniu podłogowym

Na izolacji cieplnej należy ułożyć folię polietylenową (to izolacja przeciwwilgociowa). Ma ona zabezpieczać strop przed przedostawaniem się wilgoci z jastrychu, którym pokrywa się rury. Ma ona grubość około 0,2 mm i dostarczana jest w rolkach o szerokości 110 cm. Arkusze foli trzeba układać tak, aby zachodziły na siebie na około 10 cm. Stosowane są też płyty styropianowe pokryte fabrycznie folią polietylenową lub cienką warstwą aluminium z naniesioną podziałką – zwykle co 10 cm.

Ogrzewanie podłogowe - jastrych

Rury przykrywa się warstwą jastrychu. Jest to mieszanka piasku, żwiru, wody i spoiwa (zwykle cementu). Do zaprawy jastrychowej zaleca się dodanie specjalnych emulsji, tak zwanych plastyfikatorów. Zwiększa to jej plastyczność, dzięki czemu jastrych lepiej przylega do rur ze wszystkich stron, również od spodu. Grubość warstwy podkładu powinna wynosić około 5–6 cm, w tym nad rurą 4–5 cm. Grubość warstwy może być mniejsza, jeśli zastosujemy jastrychy płynne, tak zwane samopoziomujące. Mają one zwiększoną wytrzymałość, dlatego warstwa podkładu nad rurą grzejną może być mniejsza i wynosić nawet około 2,5 cm. Całość warstwy podkładu będzie miała wówczas około 4,5 cm. Ma to znaczenie w domach modernizowanych, w których są ograniczenia dopuszczalnych obciążeń stropów – cieńszy podkład to mniejsza masa całej podłogi.

• Czytaj też: Jastrych. Jaki rodzaj jastrychu sprawdzi się przy ogrzewaniu podłogowym? Jak go wykonać?

Jastrych należy układać w dwóch etapach: w pierwszym – do wierzchu rur grzejnych; w drugim, zaraz po rozpoczęciu wiązania – do właściwej wysokości. Podkład trzeba sezonować 20–28 dni. Po okresie wiązania, ale przed pracami wykończeniowymi, podkład podgrzewa się w celu zmniejszenia jego wilgotności.

Dylatacje w ogrzewaniu podłogowym - po co i gdzie stosować?

Między płytą podłogową a konstrukcją budynku musi pozostać szczelina, tzw. dylatacja, o szerokości co najmniej 0,5 cm. Dzięki niej podłoga będzie mogła odkształcać się pod wpływem temperatury, bez ryzyka uszkodzenia (popękania, deformacji czy zarysowania) jastrychu. Dylatacje wykonuje się wzdłuż wszystkich ścian, filarów oraz otworów drzwiowych. Dodatkowe dylatacje należy wykonać w dużych pomieszczeniach, o powierzchni powyżej 30 m². Jeśli długość płyty podłogowej jest większa niż 7–8 m, również trzeba ją podzielić dylatacją. Dotyczy to szczególnie pomieszczeń w kształcie litery U lub L, gdzie na załamaniach mogą powstawać naprężenia. Stosunek długości do szerokości pola dylatacyjnego nie powinien przekraczać 2, a wielkość poszczególnych pól nie może być większa niż 5,5/5,5 m.

Rurę grzejną na odcinku 40 cm (po 20 cm z każdej strony dylatacji) należy prowadzić w karbowanej rurze osłonowej peszla. Zapobiegnie to usztywnieniu dylatacji przez rury grzejne, a także wyeliminuje możliwość działania sił ścinających na rury.

Ogrzewanie podłogowe - rozdzielacze

Oferowane rozdzielacze do ogrzewania podłogowe są wykonane z mosiądzu, rzadziej z tworzywa o przekroju 1". Rozdzielacze są wykonane jako wielo (2–12) wyjściowe segmenty tzw. sekcje.
W rozdzielaczu zasilającym wbudowane są zawory regulacyjne dla każdej pętli grzejnej. Na życzenie użytkownika każdy z tych zaworów może być wyposażony w siłownik sterowany przez termostat pokojowy.
W rozdzielaczu powrotnym dla każdej wężownicy wbudowany jest zawór kompensacyjny (tzw. nastawa wstępna) przepływu umożliwiający dokładną regulację hydrauliczną instalacji.
W zaślepkę wbudowany jest króciec wlotowy do napełniania instalacji wodą oraz istnieje możliwość wkręcenia odpowietrznika ręcznego lub automatycznego. Przed każdym rozdzielaczem należy zainstalować zawory odcinające. Mogą to być zawory kątowe, proste lub inne zawory do centralnego ogrzewania.

Ogrzewanie podłogowe - montaż kabli grzewczych, mat i folii

Można je układać na siatce. Przewody przymocowuje się do siatki metalowej miękkim drutem lub opaskami zaciskowymi i zalewa zaprawą cementową. Maty grzewcze układa się na powierzchni warstwy gładzi cementowej. Bezpośrednio na nich układa się posadzkę. Maty grzewcze można też układać na warstwie zaprawy klejowej (2–3 mm) rozprowadzonej na starej podłodze z płytek lub na podłożu z płyt wiórowo-cementowych. Po rozłożeniu maty pokrywa się ją kolejną warstwą kleju (5–6 mm), do której przykleja się płytki podłogowe (poziom podłogi podnosi się w tym przypadku tylko o 2 cm).
Folie grzewcze można układać na gładzi cementowej. Podłoże nie może przewodzić prądu. Folie przykleja się klejem lub taśmą. Podłączenie ogrzewania podłogowego elektrycznego dokonuje się za pośrednictwem przewodów przyłączeniowych o długości 2–5 m.

Ogrzewanie podłogowe - jaka posadzka?

Posadzka zastosowana w pomieszczeniu z ogrzewaniem podłogowym musi charakteryzować się dobrą przewodnością cieplną, nie może ona pełnić roli izolacji. Najlepiej do tego celu nadają się płytki ceramiczne lub kamienne (terakota, gres, marmur, granit). Dywany i wykładziny nadające się do stosowania przy ogrzewaniu podłogowym mają specjalne symbole. Należy je układać szczególnie starannie, aby uniknąć tworzenia się szczelin powietrznych między wykładziną i warstwą gładzi cementowej, które działałyby jak dodatkowa izolacja cieplna. Wykładziny najlepiej jest przyklejać na całej powierzchni. Do przyklejania wykładzin należy stosować specjalne kleje, odporne na działanie temperatury do 50°C. Zastosowanie nieodpowiedniego kleju może spowodować wydzielanie się pod wpływem ogrzewania szkodliwych dla zdrowia substancji.
Drewno jest dość dobrym izolatorem, dlatego podłoga drewniana nie może być zbyt gruba (od 8 do 10 mm); najczęściej stosuje się mozaikę drewnianą. Wilgotność drewna nie może być większa niż kilka procent; w przeciwnym razie działanie wysokiej temperatury może doprowadzić do odkształceń podłogi wskutek wysychania.