Elementy wodnego systemu ogrzewania podłogowego

Niskotemperaturowe systemy grzewcze cieszą się rosnącą popularnością. Ma to związek między innymi z coraz bardziej efektywnym wykorzystaniem pomp ciepła oraz rozwojem techniki kondensacji w kotłach gazowych. Idąc tym tropem dochodzimy do ogrzewania płaszczyznowego, które najlepiej zdaje egzamin we współpracy z tymi urządzeniami.

Ogrzewanie płaszczyznowe najczęściej stosowane jest w formie ogrzewania podłogowego, rzadziej ściennego czy sufitowego. Do kształtowania ciepła w pomieszczeniu wykorzystuje ono w około 70% zjawisko promieniowania oraz, w pozostałym procencie, efekt przejmowania ciepła. Ogrzewana podłoga, bo tą najpopularniejszą formą ogrzewanie płaszczyznowego się zajmiemy, oddaje ciepło do powietrza w pomieszczeniu oraz przegrodom budowlanym (ścianom i sufitom). Powietrze przejmuje ciepło z ogrzewanej podłogi na zasadzie konwekcji, czyli ruchów powietrza. Przegrody budowlane ogrzewają się poprzez promieniowanie. Występowanie obu tych zjawisk (proporcje zależą od bryły budynku) praktycznie gwarantuje równomierny rozkład temperatur w całym pomieszczeniu, co z kolei w znacznym stopniu wpływa na komfort mieszkańców.

 

Elementy systemu

Na rynku jest wiele systemów gwarantujących szybki i wygodny montaż ogrzewania podłogowego. Różnią się one sposobem montażu i mocowania rur grzejnych oraz materiałem izolacyjnym. Producenci, wprowadzając na rynek nowe rozwiązania, dążą do zminimalizowania ilości czasu potrzebnego na ułożenie instalacji, zmniejszenie grubości całego systemu oraz na zagwarantowaniu jego bezawaryjności. Bez względu jednak na zastosowane materiały większość grzejników podłogowych składa się z typowych elementów, które muszą być ułożone zgodnie z obowiązującą normą europejską PNEN 1264 oraz dokumentami prawnymi: – Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz. U. 2002 nr 75 poz. 690) z późniejszymi zmianami. – Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 31 lipca 1998 r. w sprawie systemów oceny zgodności, wzoru deklaracji zgodności oraz sposobu znakowania wyrobów rantujących szybki i wygodny montaż ogrzewania podłogowego. Różnią się one sposobem montażu i mocowania rur grzejnych oraz materiałem izolacyjnym.

Producenci, wprowadzając na rynek nowe rozwiązania, dążą do zminimalizowania ilości czasu potrzebnego na ułożenie instalacji, zmniejszenie grubości całego systemu oraz na zagwarantowaniu jego bezawaryjności. Bez względu jednak na zastosowane materiały większość grzejników podłogowych składa się z typowych elementów, które muszą być ułożone zgodnie z obowiązującą normą europejską PNEN 1264 oraz dokumentami prawnymi: – Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz. U. 2002 nr 75 poz. 690) z późniejszymi zmianami. – Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 31 lipca 1998 r. w sprawie systemów oceny zgodności, wzoru deklaracji zgodności oraz sposobu znakowania wyrobów

Izolacja

Warstwa izolacji jest szczególnie ważna w pomieszczeniach na gruncie, lub nad nieogrzewanymi pomieszczeniami. Grubość i rodzaj izolacji dobieramy każdorazowo do warunków panujących w pomieszczeniu z uwzględnieniem wymagań dotyczących ochrony cieplnej, wysokości możliwej do wykorzystania na grzejnik oraz obciążeń stropu. Funkcja izolacji na stropie, zwłaszcza między ogrzewanymi kondygnacjami, związana jest również z tłumieniem dźwięków uderzeniowych. Dla budownictwa wielomieszkaniowego należy przestrzegać normy PN-B-02151-3:1999, zgodnie z którą odpowiedni będzie podłogowy styropian akustyczny o pierwotnej grubości (przed wykonaniem wylewki) 27 mm. Zaleca się jednak, w celu poprawienia parametrów izolacyjności akustycznej, jeśli pozwala na to rezerwa wysokości, zastosować styropian o grubości 38 mm. Należy przy tym podkreślić, że wymagania te odnoszą się do wszystkich budynków, bez względu na zastosowany tam system grzejny.

Zamiast tradycyjnych płyt styropianowych godne polecenia są rozwiązania systemowe oferowane przez niemal wszystkich producentów ogrzewania płaszczyznowego. Do najpopularniejszych należą płyty styropianowe pokryte folią z siatką kotwiącą lub klipsami, czy listwami mocującymi, płyty styropianowe z wypustkami dla rur oraz płyty z pianki poliuretanowej.

Decydując się na płyty styropianowe warto wybrać takie, które mają nadrukowany raster – linie siatki ułatwiające prawidłowe rozłożenie rur i równe przycinanie samej izolacji. Transport i samo rozłożenie takiego podłoża ułatwiają np. fabryczne nacięcia ukośne od spodu na całej grubości. Dzięki temu izolację taką łatwo zwinąć w rulon.

Dużym ułatwieniem podczas układania rur grzejnych są styropianowe płyty z wypustkami. Producenci tego systemu deklarują, że dzięki tej technologii możliwe jest sprawne i właściwe ułożenie instalacji przez jedną osobę przy jednoczesnym zredukowaniu ilości wylewki o około 20%. Jednak decydując się na ten system należy wziąć pod uwagę, że konieczne będzie zastosowanie dedykowanych komponentów niezbędnych do między innymi łączenia płyty z dylatacją, mocowania rur ułożonych ukośnie i elementów spinających poszczególne płyty.

Alternatywą dla styropianu, polecaną do pomieszczeń o małej rezerwie wysokości przy konieczności zachowania parametrów cieplnych, są płyty z pianki poliuretanowej. Ze względu na dużą wytrzymałość tego materiału można je stosować w pomieszczeniach o zwiększonym nasileniu ruchu i większym obciążeniu.

Rury grzejne

Ciepło do powietrza i przegród oddawane jest z wody przepływającej przez meandry rur. Bezpośrednie ułożenie rur na izolacji ułatwia i przyspiesza budowę grzejnika. Co prawda przy skrupulatnych obliczeniach wyjdzie nam, że zatopienie rury w jastrychu nad izolacją poprawia moc cieplną, jednak wartość ta jest na tyle niewielka, niemalże znikoma, że koszty robocizny takiego zabiegu nie zostałyby zrekompensowane. A jakie rury najlepiej zdadzą egzamin w ogrzewaniu podłogowym? Bezwzględnym wymogiem jest bariera antydyfuzyjna uniemożliwiająca przenikanie tlenu do wnętrza instalacji. Pierwiastek ten, jest bowiem, przyczyną korozji stalowych elementów systemu takich jak na przykład rozdzielacze, czy zestawy mieszające.

Powszechnie stosuje się, do budowy grzejników podłogowych, rury z tworzyw sztucznych. Są one wytrzymałe na temperatury i ciśnienie pracy instalacji oraz pozwalają na stosunkowo łatwe kształtowanie. Ich elastyczność i mały promień zgięcia ograniczają niezbędną ilość kształtek.

Ogrzewanie podłogowe, ze względu na zastosowanie wylewki jastrychowej posiada duży ciężar. W związku z tym dążenie do zminimalizowania obciążeń na strop jest kolejnym argumentem świadczącym na korzyść rur z tworzyw sztucznych. Oprócz tego, że są lekkie i trwałe, to jeszcze nie ulegają korozji. Stosowany do produkcji rur polietylen usieciowiony sprawia, że są one wyjątkowo wytrzymałe i zapewniają stałe parametry pracy przy wysokich temperaturach przez 50 lat.

Coraz większym zainteresowaniem cieszą się rury wielowarstwowe powstałe z połączenia warstw polietylenu i aluminium. Pojawiły się jako odpowiedź na problem związany z wydłużalnością termiczną tworzyw sztucznych, która jest od kilku do kilkunastu razy większa niż rur metalowych i wymaga częstszej kompensacji wydłużeń przewodów grzejnych. Przy zastosowaniu połączenia tworzywa i aluminium otrzymujemy produkt, którego wydłużenie podobne jest do parametrów rury aluminiowej.

Jastrych

Wylewka, potocznie zwana jastrychem, to kolejny element grzejnika podłogowego. Choć to zwykła, mogłoby się wydawać, wylewka, ma w systemie bardzo ważną funkcję. Przede wszystkim odpowiedzialna jest za równomierną dystrybucję ciepła. Przejmuje również wszelkie obciążenia mechaniczne i termiczne. Trzeba pamiętać, że warstwa ta podlega rozszerzalności termicznej i w związku z tym nie może być związana na stałe z elementami konstrukcyjnymi budynku. Płyty jastrychu muszą być ułożone w formie podłogi pływającej umożliwiającej swobodne się przemieszczanie płyt we wszystkich kierunkach.

Wcześniej wspominaliśmy o rozszerzalności cieplnej rur. Wynikające z niej naprężenia przejmuje właśnie jastrych, w którym te rury są zatopione. O ile obciążenia w centralnej części pomieszczenia nie stanowią większego problemu, bo są przekazywane równomiernie na warstwę izolacji i powodują niewielki wzrost sił rozciągających w dolnej strefie przekroju jastrychu, o tyle obciążenia brzegów płyty jastrychu, a szczególnie narożników, wywołujących naprężenia rozciągające w górnej strefie przekroju płyty mogą być niebezpieczne.

Rozwiązaniem tego problemu mogłoby być zbrojenie górne, które jednak jest praktycznie niemożliwe do zastosowania ze względu na grubość wylewki. Dlatego zaleca się, w miejscach brzegowych, gdzie zaplanowane są duże obciążenia miejscowe zaleca się stosowanie jastrychu i izolacji o lepszych parametrach mechanicznych.

Warto pamiętać, że jastrychy stosowane w ogrzewaniu podłogowym podlegają normie PN-EN 13813 „Podkłady podłogowe oraz materiały do ich wykonywania – Materiały – właściwości i wymagania” z uzupełnieniem w nowej wersji DIN 18560.

Dylatacje

Jak wspominaliśmy wcześniej, rozgrzewające się płyty jastrychu potrzebują miejsca na swobodne przesuwanie, zgodnie z normą 5 mm w każdą stronę. Aby to zapewnić niezbędne jest zastosowanie dylatacji, które przejmują wydłużenia od jastrychu (taśmy brzegowe), zapobiegają dylatacjom pozornym, czyli ewentualnym pęknięciom w czasie schnięcia jastrychu, redukują transmisję dźwięków.

Ponieważ „pływanie” jastrychu nie przebiega jednakowo we wszystkich kierunkach (jest to uzależnione między innymi od jego nierównomiernego obciążenia) szczeliny dylatacyjne muszą być odpowiednio rozplanowane i wykonane. Szczeliny dylatacyjne muszą być wykonane na głębokość całego jastrychu, aż do poziomu izolacji. Często w wylewkach cementowych wykonuje się nacięcia kielnią aby pęknięcie jastrychu podczas schnięcia nastąpiło właśnie w tym miejscu w sposób kontrolowany.

To jednak nie jest wystarczające, ponieważ wykonane w ten sposób szczeliny są zbyt wąskie aby były w stanie przyjąć wydłużenia jastrychu. Bezwzględnie należy przestrzegać zaleceń dotyczących wykonania dylatacji w miejscach:

• w otworach drzwi wewnętrznych,
• na powierzchni płyty jastrychu większej niż 40 m2,
• jeśli jedna z krawędzi płyty jest dłuższa niż 8 m,
• przy stosunku długości krawędzi płyt większym niż 2:1,
• w pomieszczeniach o kształcie litery L.

Przy niezachowaniu powyższych zasad niemożliwe będzie przemieszczanie się wylewki, co w konsekwencji spowoduje popękanie płyty jastrychu, a w szczególnych wypadkach może doprowadzić do pęknięcia rur.

Powierzchnia wykończeniowa

Jednym z argumentów przemawiających za stosowaniem ogrzewania podłogowego są względy estetyczne, czyli wyeliminowanie z architektury wnętrza grzejników. Dlatego tak ważne jest wykończenie podłogi. Praktycznie każdy materiał nadaje się na powierzchnię posadzki. Trzeba tylko pamiętać, aby miał on mały opór przewodzenia ciepła (R<0,15 m2K/W). W innym przypadku spowoduje to konieczność zwiększenia temperatury pracy systemu i niepotrzebne straty ciepła.

A na koniec nowości rynkowe…

Alternatywą dla opisanego powyżej systemu mokrego jest nowość na polskim rynku, system suchy oparty na styropianie kształtowanym lub, również wyposażonym w wypustki ułatwiające układanie rur, wzmocnionych płytach gipsowych. W tym przypadku jako przykrycie instalacji stosuje się suchy jastrych oparty na płytach gipsowo-włóknowych, kartonowo-gipsowych lub drewnianych wiórowych. Zaletą tego systemu jest szybkość montażu (brak oczekiwania na schnięcie wylewki) oraz lekkość konstrukcji, która pozwala na stosowanie ogrzewania podłogowego w budynkach ze stropami drewnianymi o niskiej nośności, na przykład starych remontowanych lub nowych o konstrukcji szkieletowej.

Karolina Pawlicka