Základy podlahového vytápění a chlazení. Část 6. Elektrické podlahové vytápění obecně
Tato část a zbývající dvě části seriálu o podlahovém vytápění se věnují způsobu, který se rovněž využívá mnoho let, a to přímé přeměně elektrické energie na teplo v podlaze. Také technologie podlahového vytápění elektrickou energií je výrobci a dodavateli prvků dobře zpracovaná. V současnosti v této oblasti působí mnoho montážních firem, a není neobvyklé, že si je stavebníci instalují pod dohledem odborníka i svépomocí. O přímé využívání elektrické energie k podlahovému vytápění má zájem nemalý počet příznivců, a to zejména díky snadné a velice přesné regulaci a nízkým pořizovacím nákladům. Tento způsob podlahového vytápění neumožňuje funkci chlazení.
© Fotolia.com
Charakteristika
Vytápěná místnost má v podlaze zabudovány volně ukládané elektrické topné kabely, topné kabely pevně upevněné v rohožích nebo elektrické topné fólie. Instaluje se nejčastěji v interiérech rodinných domů, ale omezeně jsou zabudovány i v dalších budovách. Velikost vytápěné plochy může být třeba jen 1 m2 v koupelně, ale i desítky m2 ve velkých místnostech. Základem topné plochy je elektrický topný kabel, fólie, který musí předat do vytápěné místnosti takové množství tepla, aby byly pokryty tepelné ztráty. Tvar elektrického podlahového vytápění lze přizpůsobit na jakýkoliv půdorys vytápěné místnosti.
Pro vybudování elektrického vytápění je třeba mít dostatečně dimenzovanou elektrickou přípojku a rozvody. Každý elektrický okruh podlahového vytápění se připojuje na samostatný jistič.
Výhody a nevýhody
Elektrické vytápění je značně odlišné proti teplovodnímu, proto jsou i některé výhody a nevýhody jeho zřízení a používání jiné. Společnou výhodou je velká plocha pro předávání tepla do místnosti a vysoký podíl sálavého toku tepla do místnosti.
Výhody v porovnání s teplovodním podlahovým vytápěním jsou následující:
- jednodušší konstrukce bez cirkulace otopné vody,
- nemusí se provádět tlaková zkouška potrubí, provozní zkouška armatur a dalších částí soustavy,
- není odvzdušňování,
- seřizování regulačních armatur atd.,
- vysoká účinnost elektrické otopné soustavy daná přeměnou elektrické energie na teplo v místě potřeby a dosahuje až 99 %.
Obr. 56 Uložení topných kabelů podle velikosti a tvaru rohové vany
Topné kabely lze libovolně přizpůsobit tvaru místnosti a umístění předmětů nebo nábytku spojených s podlahou. „Vliv nábytku na vysokých nohách je možné zanedbat. V ploše pod nábytkem s nízkýma nohama se výkon podlahové otopné plochy snižuje o cca 50 % a u nábytku se soklem se plocha odečítá,“ uvádí například prof. Bašta v článku Podlahové vytápění (III) v případě teplovodního vytápění. Pozdější počítačové CFD simulace ukázaly, že negativní vliv nábytku mohou z větší části kompenzovat již nohy o výšce 20 mm (Peter Buday, konference Vykurovanie 2018). Pro elektrické vytápění platí totéž s tím, je třeba se vyhnout instalaci nábytku bez noh, se soklem, neboť v těchto místech by mohlo dojít k přehřátí elektrických topných prvků.
Stabilní a vyšší odběr elektřiny objektu s elektrickým podlahovým vytápěním umožňuje získat od dodavatele elektřiny příznivější cenový tarif i pro ostatní elektrické spotřebiče.
K nevýhodám patří:
- pro napájení je třeba instalovat správně dimenzované a jištěné elektrické rozvody a připojení na elektrické napětí 230 V,
- vstupní revize elektro.
Z hlediska paušálních nákladů provozovatele je doporučeno provést velmi přesný návrh připojení jednotlivých okruhů na fáze třífázového napojení domu na síť s ohledem na napojení dalších spotřebičů. Například při elektrickém vytápění energeticky úsporného rodinného domu může postačit pro celý dům jistič i jen 3 × 20 A.
Terminologie elektrického podlahového vytápění podle ČSN 33 2000-7-753 ed. 2: [1]
akumulační podlahový topný systém – topný systém, ve kterém v závislosti na stanovené periodě nabíjení se časově omezeně dostupná elektrická energie mění na teplo, které je postupně rozváděno hlavně povrchem podlahy do vytápěného vnitřního prostoru s určeným časovým posunem,
přímotopný systém – topné zařízení, podlahový nebo stropní topný systém, které vyrábí teplo z elektrické energie a rozvádí je do vytápěného vnitřního prostoru s co nejmenším časovým posunem,
nevytápěná plocha – oblast plochy, která je vědomě ponechána bez všech částí topné soustavy,
topný kabel – kabel, který je nebo není opatřen krytem nebo kovovým pláštěm a je určen jako zdroj tepla k vytápění,
ohebný plošný topný prvek – topný prvek sestávající se z desek z elektrického izolantu se zalaminovaným elektrickým odporovým materiálem, nebo základní materiál, na kterém jsou upevněny elektricky izolované topné vodiče,
topná jednotka – topný kabel nebo ohebný deskový topný prvek s pevně připojenými studenými vodiči nebo vývody, které jsou zapojeny do svorek napájecího obvodu,
studený vodič – izolovaný kabel nebo šňůra, určené pro připojení topné jednotky k napájecímu obvodu,
samoomezující topný kabel – topný kabel, jehož teplota nemůže přesáhnout 70 °C a je ho možno připojit přímo k napájení bez potřeby přechodových studených vývodů k připojení k elektrické instalaci.
Bezpečnost
U elektrického vytápění musí skladba podlahy, montáž, zapojení, regulace, zdroj tepla a další části otopné soustavy odpovídat příslušným normám, aby byl zajištěn předpoklad bezpečného provozu tohoto elektrického zařízení.
Pro aplikaci elektrického podlahového vytápění platí ČSN 33 2000-7-753 [1], ve které je předepsáno použití proudového chrániče s vybavovacím proudem IΔn ≤ 30 mA pro topné kabely ve všech prostorách.
V příloze A ČSN 33 2000-7-753 je uvedeno: „Dodavatel topného systému musí předat vhodný počet kopií provozních pokynů majiteli nebo jeho zástupci při dokončení. Jedna kopie provozních pokynů musí být trvale připevněna na vnitřní straně dveří v každé příslušné rozvodnici nebo v její blízkosti.“ Při instalaci musí být dále dodrženy požadavky normy ČSN EN 50559 [2], ČSN 332130 [3], ČSN EN 60335-1 změna A1 [4] a ČSN EN 60335-2-96:2003/A2 (361045) [5].
Elektrický jistič
Obr. 57 Jistič pro elektrické podlahové topení; pro jeden topný okruh (vlevo), pro tři topné okruhy (vpravo)
Velikost jističe pro ochranu proti přetížení musí odpovídat požadavkům podle příslušných norem. Hodnota přímo souvisí s elektrickým příkonem podlahového topení. Jestliže má například rohož příkon 2 500 Watt, bude elektrickým obvodem procházet proud 2 500 : 230 = 11 A. V tomto případě bude stačit jistič o velikosti 16 A. Jistič pro vytápěcí okruh má být umístěn společně s ostatními jističi, určenými pro další elektrické obvody, v rozvodné krabici, která se nazývá elektrický rozvaděč. Přívodní kabel se volí podle velikosti jističe. V tomto případě je to 16 Ampér, tomu odpovídá kabel CYKY 3 × 2,5 mm2. Pro každý topný okruh se navrhuje samostatný jistič.
Proudová ochrana
Zpravidla všude bude nutné při instalaci elektrického podlahového vytápění, zcela zásadně ve vlhkých prostorech, instalovat nejen základní ochranu proti zkratu nebo přetížení proudového okruhu jističem, ale použít i bezpečnostní jištění proudovou ochranou. Ta je založena na snímání velikosti elektrického proudu, pokud jeho část začne unikat mimo elektrický obvod. Například do ochranného opletení kabelu v důsledku jeho mechanického poškození, do i mírně vodivých okolních stavebních konstrukcí, zařizovacích předmětů atp. V případě překročení bezpečné hranice, což může být proud okolo 10 až 30 mA, odpojí elektrické vytápění kompletně od elektrické sítě.
Návrh a projekt elektrického podlahového vytápění
Projekt vypracovává oprávněný projektant, který dostane požadavek od majitele nemovitosti. Majitel má představu, co chce a může si sám udělat i základní návrh. Tyto návrhy (jako vzor) uvádí internetové stránky některých výrobních či montážních firem [6]. Při tvorbě návrhu se zvolí:
- velikost a tvar místnosti, který se nejvíce podobá vytápěné místnosti (2,5 × 2,5 m, čtverec). Pokud se nemá vyhřívat celá plocha místnosti, ale pouze konkrétní plocha (např. před vanou), nakreslí se velikost a tvar požadované topné plochy,
- typ místnosti (koupelna) a povrch podlahy (keramická dlažba),
- topný prvek (rohož pro pravidelnou místnost nebo kabel pro členitou místnost),
- do půdorysu se umístí podle návodu na webové stránce zařizovací předměty a nábytek; zařizovací předměty, pod kterými chce majitel mít podlahové vytápění, se označí (podle návodu na internetu) červeným přeškrtnutým kolečkem – zde umyvadlo. Rovněž velikost zařizovacích předmětů a nábytku lze libovolně v návrhu měnit.
- program na internetové stránce automaticky navrhne podlahové vytápění podle zvolených zařizovacích předmětů a nábytku.
Podle tohoto návrhu pak projektant vypracuje konkrétní přesný projekt pro realizaci.
Základem je výpočet tepelných ztrát pro každou vytápěnou místnost. Podle těchto ztrát se pak navrhuje vytápěcí soustava. Výpočet má provádět odborný projektant. V současnosti jsou pro urychlení výpočtů vypracovány programy. Zájemci o podrobnosti najdou ukázky na internetových stránkách [6].
Návrh elektrického podlahového vytápění je jednodušší než teplovodního. U použitého kabelu je známý příkon kabelu (např. 15 W/m). Pak je třeba vypočítat rozteč uložení kabelu. Výpočet je jednoduchý: vytápěná plocha v m2 se vydělí délkou topného kabelu v metrech. Výsledkem je rozteč (taktéž v metrech). Příklad: Místnost má tepelnou ztrátu 600 W. Použitý kabel má příkon 15 W/m. Vytápí se plocha o velikosti 4 m2.
Výpočet délky kabelu: tepelná ztráta / příkon = 600 W / 15 W.m−1 = 40 metrů.
Výpočet rozteče: plocha / délka = 4 m2 / 40 m = 0,1 m = 10 cm.
Rovněž při použití topné fólie není výpočet složitý. Běžný metr fólie má při šířce 100 cm příkon 80 W.
Pokud je tepelná ztráta 800 W, vychází délka fólie 10 m. Montážní pracovníci při práci využívají hlavně výkresovou dokumentaci s technickou zprávou.
Základní typy elektrických topných soustav
Rozdělení je podle výšky betonu na akumulační, poloakumulační a přímotopné. Hlavní rozdíl je v rychlosti předávání tepla do místnosti od zapnutí vytápění.
| parametr | typ vytápění | ||
|---|---|---|---|
| akumulační | poloakumulační | přímotopné | |
| výška betonu | 8–12 cm | 5–8 cm | nivelační potěr |
| prodleva vytápění | 6–9 hod | 3–6 hod | do 30 min |
| plošný příkon | 160–200 W/m2 | 120–160 W/m2 | 60–120 W/m2 |
Z tabulky 9 si lze udělat základní představu o některých parametrech tohoto druhu vytápění. Údaje platí pro obvyklé typy vytápění. Občas se mohou vyskytnout extrémní případy, např. akumulační vytápění s vrstvou betonu 15 cm nebo poloakumulační s vrstvou jen 3 cm. Výšku betonové vrstvy navrhuje projektant na základě požadavku majitele nemovitosti.
Vysvětlení údajů v tabulce 9:
Výška vrstvy betonu závisí na tom, jaký typ vytápění chceme používat. Čím je výška větší, tím déle trvá, než se beton prohřeje a začne předávat teplo do vytápěné místnosti. U přímotopného vytápění se na rohože pokládá jen velmi malá vrstva potěru nebo se podle projektu beton nepokládá, nebo se provede jen zálivka samonivelační vrstvy.
Prodleva vytápění představuje dobu, než se vrstva betonu prohřeje po celé ploše podlahy, teplo projde přes nášlapnou vrstvu a začne se ohřívat vzduch v místnosti. U přímotopného vytápění jsou topné rohože pokryty tenkou vrstvou pružného tmelu. Tato vrstva má za úkol zakrýt rohože a vytvořit rovnou plochu, na kterou se pokládá nášlapná vrstva – nejčastěji se doporučují dlaždice. Dochází jen k malé akumulaci tepla a je jen velmi malá časová prodleva vytápění.
Plošným výkonem se uvádí, jak velký tepelný výkon má topná rohož ve vztahu k ploše betonu. Aby se prohřála u akumulačního typu vytápění vysoká vrstva betonu, musí být výkon vyšší než u ostatních typů vytápění. Zvýšení plošného výkonu se dosáhne použitím kabelů o vyšším výkonu nebo menší vzdáleností kabelů od sebe. V místech, kde je třeba zvýšit plošný výkon, se mohou zmenšit rozteče kabelů na polovinu. Takovými místy jsou oblasti, kde je chladněji, nejčastěji u oken.
U akumulačního vytápění se doporučuje výška tepelné izolace 8–10 cm a vrstva betonového potěru 8–12 cm. V případě poloakumulačního vytápění jsou tyto výšky 4–8 cm, resp. 5–8 cm. Různé montážní firmy na základě svých zkušeností doporučují poněkud odlišné výšky jak tepelné izolace, tak i betonového potěru.
Použitá a doporučená literatura
- ČSN 33 2000-7-753 ed.2 Elektrické instalace budov, Část 7: Požadavky na speciální instalace nebo umístění Oddíl 753: Podlahové a stropní topné systémy
- ČSN EN 50559 (361060) Elektrické vytápění místností, podlahové vytápění, charakteristiky funkce - Definice, metody zkoušení, stanovení rozměrů a značení.
- ČSN 332130 ed.3 Elektrické instalace nízkého napětí - Vnitřní elektrické rozvody.
- ČSN EN 60335-1 ed.3 Bezpečnost elektrických spotřebičů pro domácnost a podobné účely. Část 1: Všeobecné požadavky
- ČSN EN 60335-2-96 (361045) Elektrické spotřebiče pro domácnost a podobné účely - Bezpečnost - Část 2-96: Zvláštní požadavky na tenké ohebné topné články pro vytápění místností.
- https://vytapeni.tzb-info.cz/podlahove-vytapeni/3449-podlahove-vytapeni-iii
Zdroje obrázků
- https://www.podlahove-topeni.tv/elektricke-podlahove-topeni-montaz.php
- http://www.moje-elektro.cz
This section and the remaining two parts of the underfloor heating series are dedicated to a method that has also been used for many years, namely direct conversion of electrical energy into heat in the floor. Also, underfloor heating technology is well processed by component manufacturers and suppliers. Many assembly companies are currently operating in this area, and it is not unusual for builders to install them under the supervision of an expert and self-help. A considerable number of supporters are interested in direct use of electric power for floor heating, especially thanks to the easy and very precise regulation and low purchase costs. This type of underfloor heating does not allow cooling.
