ELEKTRIČNO PODNO GREJANJE

Karakteristike i prednosti električnog podnog i zidnog grejanja:

Podno grejanje je najoptimalnija vrsta panelnog zagrevanja prostora u pogledu ekonomičnosti grejnog sistema i uslova ugodnosti, te maksimalnog konfora i iskorišćenja grejnih objekata.

U prostorijama koje se zagrevaju podnim grejanjem raspodela temperature vazduha po visini prostorije skoro je idealna.

sl.br.1

Obzirom da se električno podno grejanje ugrađuje po celokupnom ili većem delu površine poda, koja je znanto veća u odnosu na bilo koje drugo grejno telo, za grejanje prostorije iste veličine, prostorija će se ujednačeno zagrejati sa nižom temperaturom grejnog tela (poda).

Ovakav niskotemperaturni grejni sistem, zahvaljujući nižim radnim temperaturama i manjim temeperaturnim razlikama u odnosu na okolinu (ambijent) radi sa znatno manjim toplotnim gubicima nego npr. radijatorski sistemi. Pri tome se obezbeđuju isti efekti grejanja, a utrošak energije je i do 30% manji. Savremena shvatanja i trendovi u gradjni objekata su u funkciji štednje energije, a samim tim i boljim izvođenjem toplotnih izolacija objekata.

U takvim objektima električno podno grejanje u potpunosti zadovoljava normirane gubitke toplote u našim klimatskim uslovima i pored maksimalnih dozvoljenih temparatura podova.

Maksimalna dozvoljena i sistemom električnog podnog grejanja regulisana temperatura površine poda, određene u cilju postizanja ugodnosti i zaštite od mogućeg štetnog pregrevanja nogu su :

• 25 °C – u radnim prostorijama u kojima se boravi duže vreme, uglavnom stajanjem
• 27-28 °C – u stambenim i kancelarijskim prostorima
• 30 °C – u izložbenim i sličnim salama
• 32 °C – u kupatilu i oko plivačkih bazena
• 35 °C – u prostorijama u kojima se kratko boravi, odnosno kroz koje se samo prolazi

IZVOĐENJE ELEKTRIČNOG PODNOG GREJANJA

Električno podno grejanje stambeno-poslovnih i drugih prostorija izvodi se no tri osnovna nacinaa zavisno od namene i funkcije samog grejanja.Moguce je izvodenje akumulacionog podnog grejanja, direktnog podnog grejanja i grejanja poda.
Ovaj način izvodenja pogodan je prvenstveno za stambene objekte, odnosno kao osnovno grejanje celog objekta. Akumulacija toplote stvara se u betonskom sloju poda tokom trajanja isporuke elektricne energije po nižoj tarifi, noću i 2 do 3 sofa popodne (prema vremenu koje odreduje lokalna EDB- a).

NAČIN UGRADNJE JE SLEDEĆI:

Na osnovnu betonsku podlogu (noseću ploču) ugrađuje se toplotna izolacija minimalne debljine 3 em, koefleijenta toplotne provodljivosti λ <= 0,05 W/mK. Preko toplotne izolacije polaze se aluminijumska ili PVC folija, ciji se krajevi međusobno preklapaju minimalno po 0,5 m sa obe strane. Uloga folije je da reflektuje toplotno zračenje premo gore i spreči prodor vlage u toplotnu izolaciju prilikom izlivanja elmentnog sloja (košuljice) na
koji se kada očvrsne polazu grejni kablovi od kojih se formira električni grejni panel. Za pričvršćenje grejnih kablova na podlogu, koriste se montažne trake, koje su izradene taka do se razmak izmedu dve linije grejnog kabla može podešavati u pravilnim razmerama od 2,5 cm  (npr. 1O cm, 12,5; 15; 17,5cm itd.)
Potom se polazu grejni kablovi i utiskuju na obujmice u montažnim trakama.
“Razmak izmedu dve linije grejnog kabla, tj. gustina i količina ugrađenog grejnog kabla zavisi od ukupnih gubitaka toplote za svaku prostoriju posebno. Za svaku prostoriju potrebno je uraditi plan postavljanja podnog akumulacionog grejanja. Površina poda deli se na:

– SLOBODNU POVRŠINU : služi za postavljanje nameštaja, ne greje se, pojas pored unutrašnjih zidova širine 60 cm.
– IVIČNU ZONU: potrebna je samo ako dodatni toplotni kapacitet ne može do se pokrije na neki drugi način grejanja, temperatura površine poda <= 35 °C, širina pojasa 0,5 do 1 m, duž spoljnjih zidova sa prozorima, radi bržeg zagrevanja postavlja se u gornjem sloju estriha kao posebna grejna povrsina (grejni panel) čija se temperatura regulise regulatorom sobne temperature. Za vreme rada grejanja u ivičnoj zoni potrebno je grejne površine (panele) osnovnog akumulacionog grejanja isključiti ill ih uopste ne ugrađivati. Maksimalni specifični toplotni kapacitet za ivicnu zonu treba do bude <=  250W/m2. Površinu ivične zone ne treba pokrivati nameštajem, tepisima i sl. - ZONU BORAVKA : to je preostala površina poda , maksimalni specifični toplotni kapacitet se određuje iz tabele br.1, a zavisi od potrebne toplote premo proračunatim gubicima toplote, temperaturne razlike u odnosu na prostoriju koja se nalazi ispod grejane prostorije, od vremenskog intervala isporuke električne energije za osnovno i dopunsko grejanje i od debljine grejne kosuljice poda. Debljina kosuljice kod akumulacionog električnog podnog grejanja određuje se prema dijagramu na slici br.2.
Primer:
– specificni toplotni kapacitet 70 W1m2,
– vreme napajanja za dopunsko grejanje 2 h,
– itison debljine > 6 mm,
– akumulaciona masa u odnosu na spoljašnju površinu 400 kg 1m2,
Rezultat premo dijagramu na slici br.2 je debljina akumulacionog sloja 3 = 9 cm
Specifični toplotni učinak određuje se iz:
qN = Qn/A u W/m2
gde je :
QN – ukupni gubici toplote za grejanu prostoriju
A – ukupna površina poda grejane prostorije
Maksimalni spečificni toplotni kapacitet se odreduje premo tabeli br.1
TABELA BR 1:

odredivanje specifičnog toplotnog kapaciteta u W/m2
λ1 – sobna temperatura prostorije koja se greje
λ1′ – sobna temperatura prostorije ispod zagrevane prostorije
A = 0,04 W/mK- koeficijent toplotne provodljivosti toplotne izolacije ispod kosuljice
tF – vreme napajanja osnovnog akumulacionog grejnog panela (iz tabele) br.1
tzF – vreme napajanja dopunskog grejnog panela
Tabelarne vrednosti zasnovane su na srednjem toplotnom učinku od ~70 W/m2 ukupne korisne površine.
Primer:
– vreme napajanja osnovnog akumulacionog grejanja tF= 8 h i
– vreme napajanja dopunskog grejanja tzF = 2 h, ukupno 10 h;
– debljina toplotne izolacije poda 8 cm,
– razlika temperature prostorije koja se nalazi ispod λ1 – ‘λ’  = 10 K.
Rezultat premo tabeli je da je potrebno ugraditi grejni panel od 159 W/m2 maksimalnog specifičnog toplotnog kapaciteta.

Primer za proračun akumulacionog podnog grejanja jedne prostorije :

Podaci :

– QN <= 1590 W - ukupni gubici toplote - A = 19,8m2 - ukupna površina poda - (tF tzF) =10 h - ukupno vreme napajanja elektrienom energijom - tzF= 2 h - vreme napajanja za dopunsko grejanje - podge obloga - itison > 6 mm
– teški tip grade akumulacione mase
– λ1 – λ1′ = 20 – 20 K = 0 K
– debljina toplotne izolacije poda = 8 cm
(λ = 0,04W/mK)
1,Specifični toplotni učinak

1,qn = Qn/A = 1590/ 19,8 = 80,3 W/m2
2. Debljina košuljice (estriha) poda određuje se iz slike br.2 i uz date podatke rezultat je daje debljina = 8 em.
(tF tzF) napajanja. .
3.Maksimalni specifični toplotni kapacitet qmax određuje se iz tabele br 1. uz podatke da je λ1- λ1’= 0 K, debljina toplotne izolaeijepoda 8 em, ukupno vreme napajanja;(tF tzF) = lOh, rezultat je da treba odabrati maksimalni specifični toplotni kapacitet 148 W/m.
Sada se određuje površina zone boravka,tj. površina na koju se ugraduje maksimalni specifični toplotni kapacitet za akumulaciono podgo grejanje. Ukupna povrsina poda iznosi A = 19,8 m .Odbija se površina od 3,32 m2 duzina utrasnjeg zida (5,58 x 0,6 m).
Dobija se povrsina A = 16,5 m2 za ugradnju akumulacionog podnog grejanja.
5. Zatim se proračunava ukupni maksimalni specifični toplotni kapacitet
quk = AF * qmax = 16,5 * 148 = 2442W
quk = Pij = 2442 – predstavlja takođe jednovremenu instalisanu snagu i potrošnju
od 24420 Wh za ukupno vreme (tF tzF) napajanja.
6. Premotabeli br.1 srednji toplotni učinak iznosi oko elF= 70 W/m2, pa je : QF= qf’ AF=70′ 16,5 =1175 W obzirom da je QN= 1590W to znači da je potrebno dodatno grejanje u ivičnoj zoni prostorije Qd =QN – QF = 1590 – 1155 = 435 W
7. Soda određujemo površine za dodatno zagrevanje u ivičnoj zoni ispod prozora. Obzirom da imamo dva prozora u prostoriji mogu se ugraditi dva grejna panela:
br. 1

br.1                                        br.2

l1=2 m                                  l2 = 3,5 m
b1, = 0,8m                           b2 = 1,0m

A1 = 1,6 m2                        A2 = 3,5 m2

Pd1 = Pr . Al = 250 . 1,6 = 400 W- dodatni grejni panel 1
Pd2=Pr x A2=250 . 3,5 =895W – dodatni grejni panel 2 , gde je
Pr=250W / m2 – maksimalni toplotni kapacitet za ivičnu zonu
Kako je kod grejanja u ivičnoj zoni toplotni učinak ql < 172W/ m2 dovoljan je grejni panel ispod prozora br.2 za pokrivanje dodatnih toplotnih gubitaka od 435W Qd2 =qd2 * A2 =172 * 3,5 =602 W , odlučujemo se za ugradnju dodatnog grejnog panela ispod prozora br.2 (602W> 435 W).
Dopunsko grejanje koje se ugrađuje u gornju polovinu grejne košuljice treba da pokriva najmanje 20% ukupnih gubitaka toplote. One služi za stabilizaciju sobne temperature za vreme kada nije uključeno akumulaciono grejanje. Akumulaciono grejanje se zagreva noću i dodatno popodne u trajanju najčešće 2 h. Već u toku akumulacije toplote dolazi do
pražnjenja usled zračenja toplote. Tipican tok. podne temperature prikazanje na slici br.5
Kod izvodenja električnog podnog grejanja, (kod akumulacionog i direktnog
grejanja poda) potrebno je da povrđina jednog grejnog polja ne prelazi 40 m2, odnos stranica treba da bude = 1 : 2,a duzina stranice da ne prelazi 8 m.

Za podne površine izvan ovih dimenzija potrebno je predvideti podu-žne i poprečne fuge. Oko svakog polja estriha, pored zidova, stubova ili vrata, potrebno je ostaviti prazan prostor širine 10mm radi pomeranja estriha usled širenja zbog termičkih sila u estrihu.

U ovaj prostor umeće se zaptivač od trajno elastične mase. Grejni kablovi ne smeju da se ukrštaju sa dilatacionim fugama. Regulacija temperature i napajanja obavlja se u zoni boravka  preko digitalnih termostata sa mogucnošću podešavanja
vremena uključivanja i regulacije i ograničenja podne temperature. Regulacija temperature poda obavlja se preko senzora u vidu termosonde koja se ugraduje u pod.
Za regulaciju temperature u ivičnoj zoni ugrađuje se jedan senzor u pod koji ujedno vrši ograničavanje maksimalno dozvoljene temperature u tom delu poda, dok regulaciju napajanja obavlja drugi senzor koji reaguje na podešenu sobnu temperaturu.

DIREKTNO ELEKTRIČNO PODNO GREJANJE

Kod direktnog električnog podnog grejanja toplota se iz poda zračenjem odmah ili sa kratkim vremenskim zadržavanjem odaje sobnom vazduhu. Napajanje električnom energijom vremenski nije ograničeno. Debljina grejne košuljice treba da iznosi od 30 do 50 mm.

Podna površina deli se na :

– SLOBODNU POVRŠINU :

Za postavljanje nameštaja, širine 60 cm duž unutrašnjih zidova.

– IVIČNU ZONU :

Pojas podne površine duž spoljnih zidova sa prozorima, širine 0,5 do 1 m, temperatura poda do < 35 °C, specifični toplotni kapacitet < 250 W/m², a odavanje toplote = 172W/m. Ovu zonu ne treba pokrivati nameštajam, tepisima i sl. jer može doći do nagomilavanja toplote.

– ZONU BORAVKA :

Preostala podna površina : za maksimalni specifični toplotni učinak pogledati tabelu br.1, maksimalno dozvoljena temperatura poda je 3 do 9 °C iznad standardne unutrašnje sobne temperature, za v1° = 20 °C, temperatura poda bila bi 29, °C,  pri tome se prema slici br.6 odaje 100W/m²,  toplotni fluks na dole obično iznosi 10% toplotnog kapaciteta.

sl.br.6

Nadtemperatura grejne površine 20

Primer dimenzionisanja :
Ulazni podaci :

Qn = 1000W- ukupni gubici toplote prostorija
A = 15m2 – ukupna podna površina prostorije
(20 – 5) = 15K- temperaturna razlika grejne prostorije i prostorije ispod

Dimenzionisanje:

– As = 5m² – slobodna površina
– Ai = 3m² – površina ivične zone
– Ab = 7m² – površina zone boravka
– toplotna izolacija ispod košuljice 4cm
– vreme odavanja toplote (tF tZF) = 24h

Rezultat :
Prema tabeli br.1 maksimalni specifični toplotni kapacitet je
qmax = 100 W/m

Ispitivanje toplotnog kapaciteta :

– u ivičnoj zoni

Qi =3 m x 172W/m = 516W
– u zoni boravka

Qb= 7 x (100 x 90%) = 630W = 1146W

Prema tabeli br.l najmanji toplotni kapacitet u zoni boravka bio bi :

Qb =7m x 70WI m = 490 W

Ukupni toplotni gubici pokriveni su u svakom slučaju.

Zakliučak :

U zoni boravka ugrađuje se maksimalni specifični kapacitet (grejni panel) od 100W/m² na površinu 7 m², a u ivičnu zonu maksimalni specifični kapacitet (grejni panel) od < 250 W/m² na površinu 3 m².

Način ugradnje direktnog električnog podnog grejanja:

sl.br.7

ELEKTRIČNO GREJANJE PODA

Svrha ovog načina grejanja je da se pod zagreje, to jest da se kod hladnih podova (keramika, mermer, teraco i sl.) podnoj oblozi povisi temperatura do te vrednosti da se postigne osećaj fiziološke ugodnosti osobama koje borave u tim prostorijama. Način ugradnje je prikazan na slici br.9.

Potrebno je ugraditi od 90 do 100W/m² toplotnog kapaciteta na slobodnu površinu poda (na onaj deo poda koji nije pokriven nameštajem, sanitarnim elementima i slično).
Razmak izmedu dve linije položenog grejnog kabla ne treba da bude veći od 20 cm, jer je moguće da se stvore hladne zone na površini poda.

Način ugradnje grejanja poda izvodi se termoregulatorima koji regulišu i ograničavaju temperaturu poda.Merni senzor je u vidu temperaturne sonde ugrađene u pod između dve linije grejnog kabla, na jednakom odstojanju.

Za konforniju regulaciju temperature i upravljanje grejanjem koriste se elektronski digitalni termostati sa vazdušnim i podnim senzorom.

sl.br.8

ZIDNO ELEKTRIČNO GREJANJE

Jedna od mogućnosti panelnog zagrevanja prostorija je i zidno grejanje ili  kombinacija zidnog i podnog grejanja. Zidno električno grejanje izvodi se takođe električnim grejnim kablovima koji se ugrađuju u zid kao što je i prikazano na slici.br.9

Presek panela zidnog grejanja:

Površina zida na koju se ugrađuje električni grejni panel zavisi od načina izvođenja  i funkcije ove vrste grejanja.
Ako se zidno grejanje izvodi kao osnovno grejanje prostorija ugraduje se grejni panel duž slobodnih zidova u prostoriji u visini do 1m od poda. Specifični toplotni kapacitet ugrađenog električnog panela u tom slučaju zavisi od normiranih gubitaka toplote te prostorije. Na površini zida ispod prozora grejni kapacitet panela pojačava se gušćim polaganjem grejnih kablova da bi se sprečio prodor hladnijeg vazduha u prostoriju.
Ukoliko se zidno grejanje izvodi u kombinaciji sa podnim grejanjem, grejni panel se ugrađuje uglavnom na površini ispod prozora.
Regulacija napajanja izvodi se preko sobnih termostata, temperatura grejnog panela na površini zida kreće se od 30 do 55 °C.