Fotowoltaika do zasilania elektrycznego ogrzewania podłogowego - jak wykonać taką instalację?

Fotowoltaika do zasilania ogrzewania podłogowego to jeden z pomysłów na obniżenie kosztów utrzymania domu. To także dobry sposób na zwiększenie autokonsumpcji energii z własnej instalacji fotowoltaicznej. Jak wykonać takie ogrzewanie?

Spis treści

1. Jaka moc ogrzewania podłogowego z fotowoltaiką?
2. Elementy grzejne - kable, maty i folie
3. Jak podłączyć ogrzewanie elektryczne?
4. Montaż kabli grzejnych
5. Montaż mat grzejnych
6. Montaż folii grzewczych
7. Sterowanie podłogówką elektryczną

Elektryczne ogrzewanie podłogowe, w przeciwieństwie do wodnego, łatwo zainstalować nawet w starym domu, w miejscach, w których wcześniej nie było przewidziane.

Jaka moc ogrzewania podłogowego z fotowoltaiką?

Tam, gdzie ma być uzyskany jedynie efekt ciepłej podłogi, i ma to być uzupełnieniem działania innego systemu grzewczego, moc ogrzewania podłogowego może wynosić 60-80 W/m². Ale jeżeli ma ono działać okresowo, na przykład tylko wtedy, gdy korzysta się z łazienki, lepiej zastosować elementy o większej mocy – 160-200 W/m², bo wtedy krótszy jest czas jej nagrzewania. Trzeba tylko pamiętać, że w przypadku podłogi drewnianej lub z paneli podłogowych moc nie powinna przekraczać 60 W/m², żeby jej nie uszkodzić. Elementy grzejne mogą być umieszczone na warstwie podkładu podłogowego, bezpośrednio pod posadzką, dzięki czemu szybko ją rozgrzewają.

Z kolei wtedy, gdy podgrzewana podłoga ma być jedynym źródłem ciepła, dobrze jest zrobić ją tak, żeby elementy grzejne rozgrzewały wylewkę, bo wtedy będzie ona stanowić masę akumulacyjną stabilizującą temperaturę w pomieszczeniu. Zalecana moc jednostkowa to 80-100 W/m² w pomieszczeniach mieszkalnych o standardowej wysokości, a w łazience, ze względu na potrzebę utrzymywania wyższej temperatury, 100-120 W/m².

Możliwe jest też wykonanie tak zwanego ogrzewania akumulacyjnego, które rozgrzewa podłogę w czasie największej produkcji energii przez fotowoltaikę, czy też w okresie obowiązywania niższej ceny energii pobieranej z sieci w taryfie dwustrefowej, do tego stopnia, że w pozostałym czasie nie trzeba już podłogi dogrzewać. Wtedy masa akumulacyjna musi być większa, więc zalecana grubość wylewki to 12-14 cm, a do odpowiednio szybkiego jej rozgrzania jest potrzebna moc 160-200 W/m².

Elementy grzejne - kable, maty i folie

Elementem grzejnym może być kabel grzejny układany pod wylewką. Składa się on z przewodu grzejnego zakończonego krótkim przewodem zasilającym, tak zwanym zimnym. Przewód grzejny to zwykle druty oporowe w izolacji, ekranowane folią aluminiową oraz oplotem z ocynkowanych drutów miedzianych, umieszczone w powłoce z elastycznego tworzywa sztucznego.

Wygodniejsze do układania są maty grzejne, czyli tak naprawdę przewód grzejny zamocowany w układzie meandrowym do cienkiej siatki o szerokości najczęściej 0,5 m. Sam przewód jest wtedy dwukrotnie cieńszy (2-2,5 mm) niż oferowany luzem (4-5 mm). Maty umieszcza się w warstwie zaprawy klejowej do płytek lub wyrównującej pod parkiet. Do układania bezpośrednio pod panelami podłogowymi i deskami na wcześniej przygotowanym podkładzie są przeznaczone maty z dodatkowym płaszczem aluminiowym, dzięki któremu ciepło jest rozprowadzane bardziej równomiernie.

Wygodna do wykonania nie tylko ogrzewania podłogowego, lecz także ściennego i sufitowego, jest bardzo cienka folia grzewcza, która w ostatnich latach stała się niemal równie popularna co znane dużo wcześniej kable i maty. Produkuje się ją przez nanoszenie na folię PET grafitu przewodzącego prąd, czego efektem jest emitowanie ciepła. Energię do zasilania doprowadza taśma miedziana, a całość zakrywa folia do laminacji. Całkowita grubość folii to zaledwie 0,3 mm, więc nie ma ona wpływu na poziom posadzki. Układa się ją na przygotowanym wcześniej wyschniętym podkładzie podłogowym – bezpośrednio pod panelami podłogowymi, deskami lub płytami gipsowo-włóknowymi.

Równoległe zasilanie grafitowych elementów grzejnych sprawia, że uszkodzenie jednego z nich powoduje brak ogrzewania jedynie na niewielkiej powierzchni – reszta elementów może nadal działać. Taka konstrukcja umożliwia też łatwe tworzenie arkuszy o różnych rozmiarach przez ich docinanie.

Jak podłączyć ogrzewanie elektryczne?

Montaż ogrzewania elektrycznego zaczyna się zawsze od zamocowania w ścianie puszki instalacyjnej, w której będzie umieszczony termostat sterujący ogrzewaniem w danym pomieszczeniu. Należy doprowadzić do niej przewód zasilający instalacji elektrycznej (pamiętając o dopuszczalnym obciążeniu pojedynczego obwodu). Od puszki do podłogi robi się w ścianie bruzdę na rurki ochronne, do których wprowadza się przewód zasilający kabla, maty bądź folii grzejnej oraz przewód czujnika temperatury podłogi. Czujnik powinien być umieszczony mniej więcej 0,5 m od ściany, więc do tego miejsca trzeba doprowadzić jego rurkę ochronną w bruździe.

Między ścianami a elementami grzejnymi należy zachować odległość około 5 cm. Przed ich układaniem mierzy się ich rezystancję (żył grzejnych oraz izolacji) i porównuje z wartościami podanymi przez producenta, żeby sprawdzić, czy nie są uszkodzone.

Montaż kabli grzejnych

Kabel grzejny układa się na warstwie izolacji termicznej, ewentualnie zakrytej folią budowlaną. Prowadzi się go od rurki ochronnej w kierunku najdłuższej ściany pomieszczenia, a kolejne rzędy układa we wcześniej ustalonej odległości – nie mogą się ze sobą stykać ani krzyżować. Co mniej więcej 40 cm kabel mocuje się do podłoża taśmą montażową, można też użyć siatki, do której mocuje się go opaskami zaciskowymi. Po ułożeniu i ponownym zmierzeniu rezystancji układa na nim wylewkę. Należy uważać, żeby się nie zagłębił w warstwie izolacji, bo mogłoby to spowodować jego przegrzewanie. Jeżeli prace są wykonywane w niskiej temperaturze, kabel może być zbyt sztywny. Wtedy podłącza się go do zasilania, a gdy odzyska elastyczność – odłącza i od razu przystępuje do układania.

Montaż mat grzejnych

Matę rozkłada się na przygotowanym wcześniej suchym podkładzie podłogowym, zaczynając od miejsca w pobliżu rury ochronnej przewodu zasilającego. Matę z kablem grzejnym rozwija się na długość całego pomieszczenia, rozcina nożyczkami siatkę, na której jest rozpięty (uważając, by nie uszkodzić przy tym kabla), i układa kolejny pas wzdłuż poprzedniego albo prostopadle do niego. W przypadku maty modułowej po ułożeniu wszystkich jej arkuszy łączy się je przewodami. Układanie kolejnych warstw podłogi należy poprzedzić pomiarem rezystancji mat.

Jeżeli wierzchnią warstwą podłogi mają być płytki, po ułożeniu maty zakrywa się ją ostrożnie zaprawą klejową przeznaczoną do podgrzewanych podłóg (elastyczną), rozprowadzaną równomiernie za pomocą plastikowej pacy. Płytki można ułożyć po 24 godz., na kolejnej warstwie zaprawy grubości 5-7 mm. Jeżeli podłoga ma być z innego materiału, maty zakrywa się cienką warstwą wylewki samo- poziomującej.

Montaż folii grzewczych

Folię układa się na warstwie izolacji termicznej. Po pocięciu folii na odcinki zgodnie z projektem należy zabezpieczyć powstałe po tym krawędzie taśmą izolacyjną. Do każdego odcinka mocuje się złączki do przewodów zasilających, po czym izoluje je taśmą wulkanizacyjną. Złączki i przewody zasilające nie mogą wychodzić ponad poziom folii, więc w podłożu (izolacji) potrzebne są bruzdy do ich umieszczenia. Układając folię, trzeba zwracać uwagę, żeby nie dostały się pod nią żadne przedmioty (wkręty, śruby, gwoździe).

Po ułożeniu przykleja się ją do podłoża taśmą klejącą, aby się nie przesuwała, i sprawdza jej rezystancję. Następnie zakrywa się folią z PCW o grubości co najmniej 0,2 mm układaną na zakładkę minimum 20 cm. Brzegi tej folii powinny zachodzić na ściany na wysokość mniej więcej 3 cm. Na tak przygotowanym podłożu można ułożyć parkiet, deski lub panele podłogowe – tak jak na zwykłym podkładzie podłogowym, uważając oczywiście, żeby nie uszkodzić folii i połączeń elektrycznych.

Ostatnim etapem montażu wszystkich elementów grzejnych jest podłączenie termostatu przez umieszczenie w jego zaciskach odpowiednich przewodów zgodnie z instrukcją i zamocowanie go w puszce – ze względu na ryzyko porażenia prądem powinien to zrobić fachowiec.

Sterowanie podłogówką elektryczną

Elementy grzejne stosowane w elektrycznym ogrzewaniu podłogowym są zwykle stałooporowe, a to znaczy, że podczas przepływu przez nie prądu osiągają zawsze tę samą temperaturę. Dlatego do regulacji temperatury w pomieszczeniu jest potrzebny termostat. Ustawia się na nim żądaną wartość temperatury, a on utrzymuje ją przez cykliczne włączanie i wyłączanie zasilania elementów grzejnych. Termostaty do elektrycznego ogrzewania podłogowego mogą reagować na temperaturę w pomieszczeniu, ale także na temperaturę podłogi – po dołączeniu zdalnego czujnika umieszczonego pod posadzką. Umożliwia to ograniczenie jej temperatury w celu jej ochrony przed przegrzaniem (to ważne, jeśli jest na przykład drewniana). Przy braku takiego zabezpieczenia temperatura wokół kabla może przekraczać 60ºC, a to grozi odkształceniem posadzki.

Zwykłego termostatu sterującego elektrycznym ogrzewaniem podłogowym nie można umieszczać w pomieszczeniach ze zwiększoną wilgotnością powietrza, na przykład w łazienkach, dlatego w tych pomieszczeniach stosuje się zdalne czujniki podłogowe dołączone do termostatu zamontowanego przed wejściem.