Elektryczne ogrzewanie płaszczyznowe – kable i maty grzejne

Inwestorzy, zarówno budujący, jak i gruntownie remontujący dom, chętnie sięgają po ogrzewanie płaszczyznowe, głównie podłogowe. Wybierają je ze względów aranżacyjnych (nieobecność grzejników) i użytkowych, związanych z zasilaniem niskimi temperaturami i ogrzewaniem przez promieniowanie (równomierny i komfortowy rozkład temperatury w pomieszczeniu oraz ograniczenie unoszenia się kurzu). Ogrzewanie podłogowe zapewnia wysoki komfort cieplny (cieplej w stopy, a na wysokości 1–2 m temperatura 20°C). Inwestorowi zdecydowanemu na to rozwiązanie – a decyzja może być trudna, gdyż koszt inwestycyjny podłogówki jest o kilkanaście-kilkadziesiąt procent wyższy niż wykonania instalacji grzejnikowej – pozostaje zasadniczy wybór dotyczący medium grzewczego.

Na rynku obecne są dwa rodzaje rozwiązań – niskotemperaturowe ogrzewanie wodne oraz ogrzewanie elektryczne. Na korzyść tego pierwszego przemawia głównie bardziej oszczędna eksploatacja, szczególnie w przypadku zastosowania energooszczędnego źródła ciepła (np. pompa ciepła). Ogrzewanie elektryczne wydaje się natomiast rozwiązaniem bardziej przyjaznym pod względem dostosowania do inwestycji, montażu, bezwładności cieplnej czy regulacji. Jest jednak zależne od dostaw energii elektrycznej – może być ryzykowne stosowanie go jako jedynego źródła ciepła tam, gdzie często zdarzają się przerwy w dostawie prądu.

Głównym ograniczeniem elektrycznego ogrzewania podłogowego pozostaje trudny do oszacowania w dłuższej perspektywie koszt eksploatacji, zależny od aktualnych cen energii elektrycznej – na podstawie obecnych trendów prognozuje się wzrost cen o 3–4% w skali roku. Ostatnio mówi się jednak, że problem ten można znacznie złagodzić dzięki roztropnemu stosowaniu instalacji fotowoltaicznych, m.in. ze względu na możliwość odebrania energii elektrycznej wprowadzonej wcześniej do systemu energetycznego.

Ogrzewanie na etapie projektu

Ogrzewanie podłogowe powinno być zaplanowane już na etapie projektu domu. Jego efektywność jest silnie powiązana z izolacyjnością cieplną budynku – ma ona istotny wpływ na prawidłowy dobór wydajności grzewczej. Określenie wydajności ogrzewania elektrycznego na etapie projektu ma istotne znaczenie, ponieważ konieczne jest przydzielenie przez zakład energetyczny odpowiedniej mocy elektrycznej. Natomiast jeśli inwestor decyduje się na zastosowanie elektrycznego ogrzewania podłogowego podczas remontu, musi wystąpić do zakładu energetycznego o przydzielenie dodatkowej mocy elektrycznej. W przypadku remontu istotne jest też określenie, czy wymiany nie wymaga również istniejąca instalacja elektryczna – ta w starszych budynkach może nie być odpowiednia do współpracy z podłogówką. Ogrzewanie podłogowe pobiera moc elektryczną średnio od 50 do 150 W/m² ogrzewanej podłogi, niemniej dokładna wartość powinna wynikać bezpośrednio z projektu.

Wszelkie zmiany związane z izolacyjnością cieplną budynku – np. liczba czy wielkość okien, dodanie okna dachowego, inna grubość izolacji ściany – będą wpływały na efektywność ogrzewania i powinny być uwzględnione w korekcie projektu. Z punktu widzenia inwestora korekta projektu będzie z pewnością tańsza niż poprawianie już zamontowanego ogrzewania, wymagające (inaczej niż w przypadku systemu grzejnikowego) kucia podłogi.
Niektórzy inwestorzy decydują się na elektryczne ogrzewanie podłogowe jako uzupełnienie instalacji grzejnikowych – tak, by w wybranych pomieszczeniach (łazienka, pokój dziecka czy osoby starszej) zapewnić szczególnie wysoki komfort cieplny związany z przyjemnym dla człowieka efektem ciepłej podłogi.

Bezpieczna instalacja

Elektryczne ogrzewanie podłogowe traktowane jest jak instalacja elektryczna i jako taka musi zostać sprawdzone przez uprawnionego elektryka i podłączone do zasilania przez osobę z odpowiednimi kwalifikacjami – inaczej nie obowiązuje gwarancja producenta na rozwiązanie. Instalacja elektrycznego ogrzewania podłogowego musi zostać zabezpieczona wyłącznikiem nadmiarowym i wyłącznikiem różnicowo-prądowym. W pomieszczeniach wilgotnych należy zapewnić ochronę przeciwporażeniową – daje ją ekran ochronny ułożony koncentrycznie na całym obwodzie i podłączony do uziemienia oraz wyłącznik różnicowo-prądowy w obwodzie zasilania.

O sposobach realizacji podłogówki elektrycznej

Instalację elektrycznego ogrzewania podłogowego można zrealizować na dwa sposoby. Nowa najczęściej wykonywana jest z przewodów grzewczych, które wymagają ułożenia w odpowiednio zaizolowanej wylewce. W przypadku remontu (lub późnej decyzji, gdy wykonanie wylewki betonowej jest już mocno utrudnione) inwestor chętnie sięga po maty lub folie grzejne, ewentualnie cieńsze przewody, których ułożenie nie wymaga ingerencji w konstrukcję posadzki.

Zarówno kable, jak i rozwiązania modułowe mają określoną moc grzewczą, wyrażoną w W/m² ogrzewanej podłogi. Zależy ona od rodzaju wykończenia posadzki, ponieważ każdy materiał ma inny opór cieplny. Dla materiałów pochodzenia drewnianego stosuje się ograniczenia mocy grzewczej – w przypadku pokryć drewnianych nie powinna ona przekraczać 100 W/m², a w podłogach typu „deski na legarach” – 80 W/m².

Przewody grzewcze – głównie nowe inwestycje

Przewody grzewcze układa się w jastrychu, zwykle już po wykonaniu instalacji sanitarnych oraz elektrycznej. Konieczna jest też warstwa izolacji cieplnej, zwłaszcza dla podłogi na gruncie, na stropie pomiędzy kondygnacjami ogrzewanymi wystarczy 3–5 cm. Przy elementach konstrukcyjnych (np. ścianach) należy pozostawić szczeliny dylatacyjne, podobnie jak w przypadku dużych powierzchni podłogi i niekorzystnego stosunku boków. Przez szczeliny dylatacyjne nie może przechodzić kabel grzejny – w każdym oddylatowanym polu powinien się znajdować osobny zestaw kabla grzejnego. Przewody układa się w pętle i mocuje do podłoża specjalną taśmą montażową.

Do prawidłowej pracy ogrzewania konieczne jest odpowiednie ułożenie pętli. Ważne jest zachowanie odległości między równoległymi odcinkami kabla – zależą one od przewidywanej mocy grzewczej instalacji i powinny być wskazane w projekcie.

Na rynku można spotkać dwa rodzaje przewodów:

• stałooporowe, pracujące zawsze z pełną mocą. Regulacja termostatem odbywa się według mechanizmu „włącz/wyłącz”. Na podłodze kryjącej pętle z takich przewodów nie można kłaść dywanów ani stawiać mebli, które przykrywają podłogę dużą powierzchnią (np. szaf bez nóżek albo szafek kuchennych). Zakrycie podłogi utrudnia lub wręcz uniemożliwia odbiór ciepła, co może się przyczynić do nadmiernego nagrzewania podłogi i jej uszkodzenia;
• samoregulujące, pracujące ze zmienną mocą. Regulacja termostatem polega na dostosowaniu mocy kabla do temperatury jego otoczenia. Przewody te są droższe od kabli stałooporowych, ale mają dwie zasadnicze zalety. Eliminują ryzyko przegrzania podłogi – co jest ważne nie tylko z punktu widzenia jej potencjalnego uszkodzenia, ale też komfortu cieplnego, umożliwiają również optymalne dopasowanie ilości oddawanego ciepła do potrzeb, co może się przekładać na spore oszczędności.

Remont lub… późna decyzja

Na rynku dostępne są też rozwiązania umożliwiające wykonanie elektrycznego ogrzewania podłogowego w istniejących pomieszczeniach – dzięki niewielkiej grubości przewodów, mat i folii układanych po demontażu podłogi. Rozwiązania te sprawdzą się także w budynkach nowych, gdzie ogrzewanie podłogowe zostało przewidziane później i nie uwzględniono go w konstrukcji posadzki:

• maty grzewcze, czyli samoprzylepne siatki z tworzywa sztucznego z wplecionymi przewodami, o grubości ok. 2 mm, zwykle dostępne w wersjach różniących się maksymalną mocą grzewczą (90 i 160 W/m2). Można je układać w wylewce samopoziomującej. Współpracują z posadzką wykonaną z płytek ceramicznych lub kamienia naturalnego;
• folie grzewcze z tworzyw sztucznych (np. PET) z naniesionymi elementami grzejnymi, o grubości ok. 0,2–0,4 mm, zwykle o maksymalnej mocy grzewczej 110–120 W/m2. Bardzo dobrze nadają się do zastosowania pod panelami podłogowymi, mogą być też wykorzystywane w ściennych systemach płaszczyznowych;
• cienkie przewody układane w warstwie kleju do płytek lub pod panelami.

Przemyślana regulacja ogrzewania elektrycznego

Elektryczne ogrzewanie podłogowe reguluje się indywidualnie dla każdego pomieszczenia (lub strefy grzania) z zastosowaniem termostatów – regulatorów temperatury. Ich zadaniem jest utrzymanie zadanej temperatury, można też ustawić harmonogram godzinowy. Termostaty mogą otrzymywać sygnał od czujnika temperatury podłogi bądź czujnika temperatury powietrza. Wybór rodzaju czujnika zależy od funkcji ogrzewania. Jeśli elektryczne ogrzewanie podłogowe stanowi główny system grzewczy, należy sterować temperaturą powietrza, ponieważ jest to parametr decydujący o komforcie termicznym. Jeśli ogrzewanie podłogowe ma charakter wspomagający i jego zadaniem jest zapewnienie „ciepłej podłogi”, bardziej odpowiedni będzie czujnik temperatury podłogi. Dostępne jest też rozwiązanie, w którym termostat korzysta z pomiarów zarówno z czujnika temperatury powietrza, jak i podłogi. Czujnik podłogowy pełni wówczas funkcję „limitującą” – traktowany jest jako zabezpieczenie przed przegrzaniem, co przydaje się przede wszystkim w pomieszczeniach okresowo gwałtownie wyziębianych.

Termostaty mogą być włączone do centralnego systemu sterowania przewodowego lub zdalnego – sercem takiego układu jest sterownik centralny. Można dzięki temu tworzyć harmonogramy pracy ogrzewania dla całego domu. Najbardziej popularnym rozwiązaniem programowania czasowego jest ustawienie zmiennej temperatury w ciągu doby – komfortowej (zgodnej z oczekiwaniami domowników) i ekonomicznej (na czas ich nieobecności). Do oszczędności kosztów przyczynia się też wyłączanie ogrzewania w okresach wietrzenia pomieszczenia (funkcja „otwarte okno”). Jeśli ogrzewanie ma pełnić funkcję dogrzewania podłogi, system może być uruchamiany tylko na kilka godzin – np. rano i wieczorem podczas korzystania z łazienki.

Prąd za darmo?

Choć regulacja i sterowanie ogrzewaniem elektrycznym pozwala na zmniejszenie kosztów jego eksploatacji w porównaniu do systemu bez regulacji, koszt eksploatacji systemu zasilanego energią elektryczną pozostaje największym wyzwaniem. Ogrzewanie prądem sieciowym jest kosztowne i obciążające dla środowiska. Otwiera się dziś jednak przed nim nowy rozdział dzięki coraz popularniejszym instalacjom fotowoltaicznym (PV), wytwarzającym „czysty” prąd elektryczny z energii słonecznej.

Zasadniczym problemem związanym z instalacją fotowoltaiczną jest fakt, że produkuje ona prąd tylko wtedy, kiedy świeci słońce. Przyjmuje się, że w polskich warunkach panel PV skierowany na południe, mający 1 kWp, produkuje w ciągu roku ok. 900–1100 kWh energii elektrycznej. Jak na ironię, okresy podaży prądu solarnego w małym stopniu pokrywają się z okresami zużycia prądu na cele grzewcze – zimą nasłonecznienie jest mniejsze i krótkie, a domy ogrzewane są najintensywniej rano, popołudniami i wieczorami. Stąd energia z instalacji PV rzadko bywa zużywana bezpośrednio do zasilania instalacji ogrzewania podłogowego. Różnica między podażą a popytem na prąd z instalacji fotowoltaicznej może zostać zniwelowana przez rozsądny sposób jej magazynowania. Dlatego elementem instalacji PV mającej współpracować z ogrzewaniem elektrycznym powinien być zbiornik (akumulator energii). Pojawiająca się podczas pogodnych dni nadwyżka może być też wprowadzana do sieci energetycznej – wymaga to jednak wcześniejszej umowy z zakładem energetycznym i zainstalowania licznika dwustronnego. Licznik ten daje informację, ile „czystego” prądu wyprodukowano i wprowadzono do sieci. Później można ten prąd odzyskać, ale nie w stosunku 1:1, lecz 1:0,8 lub 0,7, w zależności od wielkości instalacji. Oczywiście opłaty stałe i abonamentowe pozostają bez zmian.

Inwestor zdecydowany na zastosowanie elektrycznego ogrzewania podłogowego, a jednocześnie poważnie traktujący kwestię oszczędności energii i korzystania z czystego prądu, powinien także rozważyć instalację pompy ciepła, której zadaniem będzie wytwarzanie c.w.u. Pompa ciepła wyróżnia się wśród urządzeń grzewczych zasilanych energią elektryczną największą sprawnością, a więc najbardziej energooszczędnym charakterem. Triada instalacja PV – ogrzewanie podłogowe elektryczne – pompa ciepła do centralnej wody użytkowej może wspomóc ekonomiczne i prośrodowiskowe zużycie energii elektrycznej.