Základy podlahového vytápění a chlazení. Část 8. Elektrické podlahové vytápění, kabely, regulace
© Fotolia.com
Touto částí se uzavírá seriál článků, v jehož rámci byly ukázány základní možnosti, které podlahové vytápění, případně i chlazení nabízí, z jakých prvků se skládá, jak se instaluje. Zájemci o podrobnější informace mohou využít řadu pramenů na TZB-info, v podkladech systémových dodavatelů ucelených kompletů prvků, využít jejich bezplatné poradenství, v některých případech i bezplatné výpočtové nástroje k projekci. Je nutné zdůraznit, že i nejlepší projekt lze zkazit chybně provedou instalací, záměnou prvků atp.
Druhy kabelů
Kabely s konstantním příkonem
Vyrábějí se v různých příkonech na běžný metr. Rozsah je poměrně velký, od 20 W/m do 50 W/m. Jejich materiál a konstrukce zajišťují vysokou teplotní odolnost (se silikonovým pláštěm až 200 °C). Kabely lze krátit po střižných délkách, příkon na běžný metr je však stále stejný. Topný kabel je složen z řady metrových kusů, které jsou spojeny, takže tvoří „nekonečný“ návin. Technické vlastnosti i konstrukce kabelů se opět promítá do ceny, proto se používají především pro speciální a průmyslové aplikace.
Jednožilové a dvoužilové kabely
Obr. 68 Topný kabel jednožilový a dvoužilový
Je-li uvnitř kabelu jen jeden vodič (žíla), jde o jednožilový kabel. Jeden konec kabelu se připojuje na fázi, druhý na pracovní vodič. Kabel má pak na obou koncích připojovací vodič (studený konec). Obvykle je instalován tak, aby začínal a končil na stejném místě.
Dvoužilový kabel má pod pláštěm dva vodiče. Na jednom konci kabelu je připojovací vodič, který se zapojí do instalační krabice, druhý konec je opatřen spojkou, která propojí oba vodiče kabelu do uzavřeného elektrického okruhu. Při instalaci tak není nutné vracet se s kabelem zpět k místu připojení.
Pro výrobu topných rohoží se používají jak jednožilové, tak dvoužilové topné kabely.
Jednoduché a slaněné vodiče
Toto členění se týká pouze odporových topných kabelů a odlišuje použití vodičů jen z jednoho drátu, nebo vytvořených slaněním více drátů do lanka.
Kabely s jednoduchými vodiči jsou obvykle tenčí, mají výkon přibližně do 20 W/m. Kabely ze slaněných vodičů mají obvykle vyšší výkon, až 40 W/m.
Kabely bez a s ochranným opletením
Elektricky vodivé ochranné opletení jemnými drátky nebo i vodivou fólii chrání uživatele před úrazem elektrickým proudem. Pokud je topný kabel narušen vodivým předmětem (např. hřebík, nůž, nebo do něj vnikne voda), dojde k elektrickému propojení ochranného opletení a aktivního vodiče kabelu. Tímto spojením začne protékat elektrický proud, který způsobí rozpojení ochranného proudového jističe. Proto se výrobky z kabelů bez ochranného opletení nesmějí používat ve vlhkých prostorech, typicky v koupelnách.
Kabely s různým příkonem na běžný metr
Topné kabely jsou vyráběny s různou konstrukcí, ale i jeden typ konstrukce může být nabízen s různými výkony na běžný metr, například 10 W/m nebo 15 W/m. Důvody pro toto členění jsou zejména tyto dva:
- Potřebná délka kabelu.
Má-li se instalovat například podlahové vytápění s plošným příkonem 150 W/m2, je možné použít kabel, který má příkon 10 W/m, přičemž na jeden m2 vytápěné plochy je potřeba 15 m kabelu a kabel bude položen s roztečemi cca 6,6 cm. Při použití kabelu 15 W/m, je třeba na jeden m2 pouze 10 m kabelu; rozteče smyček přitom budou 10 cm. - Rovnoměrnost rozložené povrchové teploty.
Okruh s kratším a výkonnějším kabelem může být levnější, ale zejména při uložení jen pod dlažbu budou na podlaze znatelné teplotní rozdíly. V takovém případě je vhodnější použít delší kabel s menším výkonem a uložený v menších roztečích. Pokud bude kabel uložen ve vrstvě 4–6 cm anhydridu nebo betonu, pak rozteč 10 cm není na závadu.
Kabely s proměnlivým výkonem
Tyto tzv. samoregulační kabely nemají elektrický odpor, a tedy příkon, respektive výkon konstantní. Jejich odpor se s rostoucí teplotou kabelu se zvyšuje. Tím samočinně omezuje velikost protékajícího elektrického proudu a tepelný výkon kabelu.
Obr. 69 Příklad samoregulačního kabelu složeného ze dvou vodičů, mezi kterými protéká elektrický proud přes materiál s teplotně proměnlivým elektrickým odporem
Obr. 70 Složení samoregulačního kabelu; V – vodiče, TJ – odporové topné jádro samoregulační, IZ – izolace z modifikovaného polyolefinu, HF – hliníková fólie laminovaná, O – elektrické ochranné opředení z pocínované mědi, OP – mechanický ochranný plášť z modifikovaného polyolefinu
Graf 4 Příklad křivky závislosti výkonu samoregulačního kabelu na teplotě okolí
Samoregulační kabel lze libovolně zkracovat až na minimální délku určenou výrobcem, takže jeho výkon, případně délku, lze velmi přesně přizpůsobit potřebě. Samoregulační kabely se nemohou přehřát, mohou se dotýkat, křížit, případně procházet prostředími o různé teplotě. Cena těchto kabelů je vyšší.
Elektrická bezpečnost
Elektrické podlahové vytápění je zařízení, které musí s ohledem na možnost úrazu elektrickým proudem splňovat předepsaná kritéria.
1) Na trhu jsou nabízeny kompletované sady elektrických topných rohoží, které jsou již připraveny pro napojení na elektrickou síť běžnou třípólovou zástrčkou do zásuvky. Tyto sady jsou typicky určeny pro instalaci v koupelnách, například i dodatečně pod novou dlažbu atp. Mají malý výkon, takže je pro ně plně postačující elektrické zabezpečení zásuvek (jistič 16 A), pokud je provedeno podle aktuálních norem, tj. včetně tzv. proudové ochrany.
2) Elektrické podlahové vytápění, které není dodáváno jako kompletní výrobek ad 1), vyžaduje odbornou instalaci a provedení revize elektrických zařízení. Tyto instalace dělají technici s kvalifikací podle Vyhlášky č. 50/1978 Sb. [15].
| Část vyhlášky | Název kvalifikačního stupně | |
|---|---|---|
| § 3 | pracovník | seznámený |
| § 4 | poučený | |
| § 5 | znalý | |
| § 6 | pracovník znalý s vyšší kvalifikací | pro samostatnou činnost |
| § 7 | pro řízení činnosti | |
| § 8 | pro řízení provozu | |
| § 9 | pro provádění revizí | |
| § 10 | pracovník | pro projektování |
Elektrické zapojení podlahového vytápění může samostatně provádět pracovník, který splňuje požadavky § 6 a vyšší. Práce může provádět také pracovník s odbornou způsobilostí podle § 5 (mnozí absolventi elektrotechnicky zaměřených středních nebo vysokých škol), avšak „pod dohledem“ pracovníka, který splňuje § 6 a výše. Tento druhý způsob se často využívá při instalaci svépomocí. Při provádění montážních prací je třeba dodržet platné normy ČSN.
Regulace elektrického podlahového vytápění
Regulace slouží pro nastavení provozu. Úkolem regulátoru je vypínat a zapínat otopnou soustavu podle požadovaného tepelného komfortu v místnosti. Pro regulaci může být použito několik druhů regulátorů teploty. Základní rozdělení podle počtu teplotních čidel je na dva druhy. První typ provádí zapínání a vypínání vytápění podle teploty vzduchu v místnosti, druhý typ pracuje s teplotou podlahy, a jsou i regulátory kombinující oba typy.
U všech systémů podlahového vytápění se snímá teplota podlahy, obvykle pomocí termostatu s podlahovou sondou. Snímání teploty podlahy má dva účely: umožňuje udržovat podlahu na požadované teplotě a brání jejímu nežádoucímu přehřívání. Podlahová sonda se umisťuje do vytápěné plochy co nejblíže nášlapné vrstvě podlahy. Čidlo má být umístěno uprostřed vzdálenosti mezi sousedními kabely. Pokud by bylo příliš blízko, měřilo by teplotu v blízkosti topného kabelu, která může být až cca 50 °C a ještě než by se podlaha stačila prohřát, taky by termostat podlahové vytápění vypínal a vytápění by nemohlo dosáhnout předpokládaný výkon.
Podlahové sondy různých typů termostatů obvykle nejde zaměňovat.
U doplňkového vyhřívání podlahy, například dodatečně instalovaného v koupelně, postačuje snímání pouze teploty podlahy. U hlavního podlahového vytápění i teploty vzduchu. Termostat s integrovaným snímáním teploty vzduchu se umisťuje do výšky cca 120 cm. Umísťuje se do prostoru, kde není ovlivňován jinými zdroji tepla (krb, varné spotřebiče, oslunění, apod.) ale ani zdroji chladu (nezateplené obvodové zdi, netěsněné otvory s průvanem).
Obr. 71 Příklad regulátoru teploty s teplotní sondou
Moderní regulátory pracují s počítačovými procesory, které dokáží vyhodnotit dobu odezvy na regulační zásah on nebo off, množství tepla akumulovaného v podlaze, a podle toho reagují.
U místností vytápěných topnými okruhy/rohožemi je nutné použít termostaty s podlahovou sondou instalovanou v topné části podlahy, min. 30 cm v topné ploše, někteří výrobci uvádějí 50 cm.
Teplotní sonda umístěná v podlaze má rozsah snímání teplot od cca 20 do 60 °C. Z bezpečnostních důvodů přehřátí kabelu není obvykle možné překročit teplotu 60 °C.
K novým výrobkům v oblasti regulace výkonu elektrického podlahového topení patří termostaty vybavené wifi modulem pro bezdrátové připojení do lokální sítě [16]. Termostat je vybaven vstupem podlahového senzoru pro regulaci podlahového topení. Je možné jej ovládat a nastavovat přes tablet nebo telefon se systémy Android nebo iOS. Možné je provozovat i více termostatů na jedné lokální síti a na jednom tabletu nebo telefonu.
Informace pro uživatele [17]
Při dokončení vytápěcího systému musí být dodavatelem poskytnut objednateli popis systému, který musí obsahovat nejméně tyto informace:
- popis konstrukce topného systému, zvláště hloubku topných jednotek,
- schéma rozmístění s informací týkající se rozdělení topných okruhů a jejich stanovený příkon,
- umístění topných jednotek v každém vnitřním prostoru,
- podrobnosti, které byly vzaty v úvahu při instalaci topných jednotek, například nevytápěné plochy, doplňková topná pásma, nevytápěné vymezené plochy pro upevnění prostředků pronikajících do krytiny podlah,
- údaje o použitém regulačním zařízení s příslušnými schématy a s rozměry polohy čidel pro teplotu podlahy a podmínky počasí, pokud jsou použity,
- údaje o typu topných jednotek a jejich maximální provozní teplotě.
Dodavatel topného systému musí informovat majitele, že popis systému zahrnuje všechny potřebné informace, například pro opravy. Dále musí předat vhodný počet kopií provozních pokynů majiteli nebo jeho zástupci při dokončení. Jedna kopie provozních pokynů pro použití musí být trvale připevněna na vnitřní straně dveří v každé příslušné rozvodnici nebo v její blízkosti.
Instrukce pro použití musí obsahovat nejméně tyto údaje:
- popis topného systému a jeho funkce,
- provoz topné instalace v prvním období vytápění v případě nové budovy, například s ohledem na vysychání,
- provoz regulačního zařízení pro topný systém na obytné ploše a rovněž na doplňkových topných pásmech, pokud nějaká jsou,
- informace o omezení umístění nábytku apod.,
- užití přídavných podlahových krytin, např. koberců s tloušťkou > 10 mm může vést ke snížení předávání tepla,
- požadavek na použití nábytku s nožičkami, vestavěné skříně mohou být umístěny pouze na nevytápěných plochách,
- vnitřní zařízení, jako koberce, sedací a odpočívací nábytek s přehozy, které zčásti pevně nezakrývají podlahu, se nemohou umisťovat na doplňkové topné plochy, pokud nějaké jsou,
- omezení týkající se výšky vnitřního zařízení v případě stropních topných systémů. Skříně s výškou stejnou jako má vnitřní prostor, se mohou umisťovat pouze pod tu plochu stropu, kde nejsou instalovány topné prvky,
- rozměry umístění doplňkových topných pásem a ploch umístění,
- výstrahu před mechanickými zásahy do podlahy, které by mohly narušit topné kabely.
Pořizovací a provozní náklady
Pořizovací náklady silně závisí na tom, zda jde o instalaci na klíč nebo svépomocí.
Provozní náklady závisí na tepelné ztrátě místnosti, domu, na zvoleném tepelném komfortu, a proto je nelze ani orientačně stanovit, pokud by nešlo o konkrétní případ. Rovněž silně závisí na cenách za odběr elektřiny, neboť na trhu je mezi výrobci rozptyl přibližně až 20 %.
Pro konkrétní případ lze provést orientační výpočet například s využitím pomůcky Porovnání nákladů na vytápění, teplou vodu a elektrickou energii – TZB-info [18].
Pro elektrické podlahové vytápění lze využít příznivější sazbu cen elektrické energie. V současné době již prakticky není rozdíl mezi sazbou v době nízkého a vysokého tarifu.
Poruchy
Graf 5 Četnost poruch
Příčiny poruch topných kabelů [19] se rozdělují následovně: konstrukční, aplikace, výrobní, montážní, mechanické.
Nejčastější příčinou poruch je mechanické poškození (65 %) nevhodným zásahem do podlahy během doby provozu, následuje chyba montáže (20 %), dále výrobní chyba (12 %) a chyba konstrukce (3 %).
Chybu konstrukce a výrobní chybu zachytí kvalitní výrobce, neboť provádí 100% kontrolu a takový výrobek nepustí na trh. V praxi se tak nejvíce vyskytuje vada vzniklá nevhodnou manipulací a postupem při montáži a/nebo následné mechanické poškození.
Při řešení poruch jsou tyto možnosti:
- kabel nechat v podlaze a nepoužívat jej. Do místnosti osadit jiný zdroj tepla,
- pomocí infrakamery nebo jiné metody najít místo přerušení kabelu a chybu odstranit, pokud to konstrukce kabelu umožňuje,
- zvážit novou instalaci tenkého systému jen pod podlahovou krytinu,
- vybourat podlahu a vše instalovat znova.
Místo poruchy s moderními diagnostickými přístroji nalézt lze, a to s přesností od cca jednotek centimetrů do 15 cm.
K opravě některých typů kabelů lze použít opravné kity. Jde o sadu, která obsahuje lisovací dutinky, propojovací vodiče a smršťovací izolace. Sad je několik, podle toho, pro jaký typ kabelů jsou určeny. Vzhledem k tomu, že jde o elektrické zařízení, není povoleno, aby opravu prováděla osoba bez požadované elektrotechnické kvalifikace.
Shrnutí
Elektrické podlahové vytápění má ve srovnání s jinými způsoby nízké pořizovací náklady. Jednotkové náklady na energii jsou sice vyšší, ale tuto nevýhodu kompenzuje stálé snižování tepelných ztrát domů, jednoduchá instalace jak v novostavbě, při modernizaci, tak i dodatečně.
Závěr
Toto je poslední díl seriálu popisujícího základy podlahového větápění ve smyslu umístění prvku, ze kterého je teplo distribuováno do vytápěné místnosti, a to do konstrukce podlahy. Jak bylo ukázáno, jde o spolehlivý a instalačně příznivý způsob. V případě využití teplonosné látky vody za určitých podmínek umožňuje rozšíření funkce vytápění o funkci chlazení. Zdánlivá jednoduchost svádí některé stavebníky k instalaci svépomocí. Pokud dodrží požadované postupy a zajistí si odborný dozor, tak mohou dosáhnout dobrých výsledků. U teplovodních variant je zásadní správný návrh hydraulických parametrů a využití materiálů s vysokou difúzní těsností proti pronikání plynů do otopné vody. Podcenění a vzniklé chyby již zpravidla nelze po dokončení montáže napravit. Mohou se projevovat nadměrnou spotřebou energie oběhovým čerpadlem, hlukovými projevy, nemožností optimálně regulovat teploty v místnostech, korozí aj.
Použitá a doporučená literatura
- Vyhláška č. 50/1978 Sb. Vyhláška Českého úřadu bezpečnosti práce a Českého báňského úřadu o odborné způsobilosti v elektrotechnice.
- https://www.zabezpecovaci-zarizeni.cz/wifi-ovladani
- https://vytapeni.tzb-info.cz/elektricke-vytapeni/13822-elektricke-vytapeni-topnymi-kabely-i
- https://vytapeni.tzb-info.cz/tabulky-a-vypocty/138-porovnani-nakladu-na-vytapeni-teplou-vodu-a-elektrickou-energii-tzb-info
- https://vytapeni.tzb-info.cz/podlahove-vytapeni/4753-provoz-a-poruchy-topnych-kabelu
Internetové stránky firem devi, v-systém, hst-zichlinek, raychem.
Zdroje obrázků
- http://www.fenixgroup.cz
- http://www.fenixgroup.cz
- vlastní
- http://www.fenixgroup.cz
This section, focusing on the types and characteristics of cables and general information on the issue of electric underfloor heating, closes the series of articles, which showed the basic possibilities that underfloor heating, possibly cooling, offers, what elements it consists of, how it is installed. Those interested in more detailed information can use a number of sources both on TZB-info and on the basis of system suppliers of complete sets of elements, using their free advice, in some cases also free software tools for projection. It is necessary to emphasize at the end that even the best project can be wrongly done by installation, replacement of elements etc.