Jak działa wodne ogrzewanie podłogowe i jak je zaplanować? Rozstawu rur nie zmienisz po wylaniu jastrychu

Czego dowiesz się z artykułu?

Wodne ogrzewanie podłogowe jest dość proste. W najpopularniejszej wersji to pętle z rur zalane warstwą jastrychu podłogowego. Gdy przez rury przepływa ciepła woda, całość promieniuje ciepłem. Jednak ta prostota jest złudna. Ogrzewanie podłogowe trzeba starannie zaplanować. Długość rur w poszczególnych pętlach, ich średnica, ilość i temperatura przepływającej wody, sposób wykończenia podłogi, sposób sterowania, a nawet to jakie meble ustawimy ma znaczenie. O ile dobrze wykonane ogrzewanie podłogowe zapewnia komfortowe warunki, a w układzie z pompą ciepła pozwala obniżyć rachunki, to zrobione źle może się okazać niewydolne w czasie dużych mrozów i wcale nie przynosić oszczędności. W pewnym stopniu zawsze można je poprawić. Jednak na etapie planowania trzeba się wystrzegać zasadniczych błędów, bo takich rzeczy jak gęstość rozmieszczenia rur już później nie zmienimy. Dlatego naprawdę warto znać najważniejsze zasady wykonania ogrzewania podłogowego.

Jak działa ogrzewanie podłogowe?

Pytanie może wydawać się banalne, jednak w rzeczywistości wcale takie nie jest. Wiele błędów i późniejszych problemów bierze się właśnie z niezrozumienia tak podstawowych kwestii. Najpopularniejszy wariant ogrzewania podłogowego to pętle z rur zatopione w warstwie jastrychu cementowego lub anhydrytowego (wylewki). To właśnie jastrych z zatopionymi rurkami staje się faktycznie ogromnym grzejnikiem, o powierzchni równej metrażowi pomieszczenia. Jednak jest to grzejnik różniący się diametralnie od zwykłego kaloryfera. Ma on skrajnie niską temperaturę, poniżej 30°C, podczas gdy normą dla grzejnika ściennego jest ok. 50°C. Co bardzo ważne, tej temperatury nie wolno bardziej podnosić. Jeżeli podłoga jest wyraźnie ciepła w dotyku, to znaczy, że jej temperatura jest już zbyt wysoka. Dłuższe chodzenie po takiej podłodze powoduje dyskomfort i wcale nie jest zdrowe.

Rury pokryte warstwą jastrychu to najpopularniejszy wariant ogrzewania podłogowego, fot. Afriso

Kolejną cechą ogrzewanej podłogi jest jej ogromna masa. Nawet żeliwny kaloryfer wraz ze znajdującą się w nim wodą waży najwyżej kilkadziesiąt kilogramów. Natomiast 10 m2 typowego jastrychu z zatopionymi rurkami to przynajmniej 1300-1500 kg (przy grubości 6,5 cm). Różnica jest więc kolosalna i ma daleko idące konsekwencje. Taka masa bardzo powoli zarówno nagrzewa się jak i stygnie. Co z kolei wymaga zupełnie innego sposobu sterowania instalacją z podłogówką. Przy czym samo w sobie nie jest to ani zaletą, ani wadą. Dużą bezwładność tej podgrzanej masy trzeba po prostu uwzględnić oraz umiejętnie wykorzystać. Jednak o podgrzaniu pomieszczenia w pół godziny trzeba zapomnieć.

Z czego składa się wodne ogrzewanie podłogowe?

Rury zalane warstwą jastrychu grubą na 5-10 cm, spoczywające na folii oraz warstwie ocieplenia (styropianu). Tak w jednym zdaniu można opisać budowę najpopularniejszego wariantu wodnego ogrzewania podłogowego. Reszta to już szczegóły, chociaż ważne, to nie zmieniające jednak istoty rzeczy. Rury mogą być więc różnego typu, jastrych może być cementowy lub anhydrytowy, wykończenie podłogi może być rozmaite. Natomiast w tzw. lekkich systemach rury umieszcza się w rowkach fabrycznie wyfrezowanych w rozmaitych płytach systemowych. Najczęściej płyty wykonuje się głównie z twardych odmian styropianu, ale są i takie, gdzie stosuje się płyty drewnopochodne. Następnie całość pokrywa się tzw. suchym jastrychem. Pod tym określeniem kryją się płyty cementowo-włóknowe lub gipsowo-włóknowe. Znacznie rzadziej płyty systemowe pokrywa się warstwą jastrychu, ma się rozumieć, cieszą niż w układzie tradycyjnym. W lekkich systemach całość (płyty systemowe, rury, suchy jastrych) jest ostatecznie znacznie lżejsza od warstwy tradycyjnej wylewki podłogowej. Jeżeli korzysta się z suchego jastrychu, to nie ma również prac mokrych, nie trzeba więc czekać aż wszystko zwiąże i wyschnie. Z tych względów systemy lekkie stosowane są głównie przy remontach i na stropach o ograniczonej nośności.

Od temperatury wody płynącej przez rury oraz gęstości ich ułożenia będzie zależeć ilość ciepła oddawanego przez podłogę, fot. RWC

Jaką temperaturę powinna mieć woda zasilająca podłogówkę?

Instalacji podłogowej nie można zasilać zbyt gorącą wodą. W typowych konstrukcjach jako maksymalną temperaturę zasilania przyjmuje się 55°C. Przekroczenie tej granicy grozi przegrzaniem jastrychu i nawet jego uszkodzeniem. Natomiast typowa temperatura zasilania wynosi:

40°C w układzie z kotłem;
35°C w przypadku pomp ciepła.

Ze względu na zdrowie i komfort nie zaleca się, aby temperatura powierzchni podłogi długotrwale przekraczała 26°C, fot. Adobe Stock

Wykorzystywanie wody cieplejszej niż 55°C jest dopuszczalne tylko w przypadku specjalnych konstrukcji. Mogą to być np. rury z wodą na całej długości umieszczone nie bezpośrednio w jastrychu, ale w peszlach, czyli karbowanych rurach z tworzywa sztucznego. Jednak stosowanie takich rozwiązań jest rzadkością. Wykorzystuje się je, gdy np. mamy w całym domu grzejniki zasilane przez kocioł na węgiel lub pellety, a ogrzewanie podłogowe robimy wyłącznie w łazience. W ten sposób unikamy komplikowania układu c.o. Jednak zdecydowanie częściej stosuje się zawory mieszające żeby obniżyć temperaturę wody w wybranym obiegu. Ewentualnie używa się tzw. zaworów RTL obniżających temperaturę powrotu przez zmniejszenie przepływu gorącej wody w danej pętli.

Jak temperatura podłogi zapewni komfort?

Przyjmuje się, że w pomieszczeniach mieszkalnych temperatura powierzchni podłogi nie powinna długotrwale przekraczać 26°C. Piszemy tu o temperaturze elementów, z którymi bezpośredni kontakt mają nasze stopy, czyli górnej powierzchni płytek, paneli itp. Niewiele głębiej, w samym jastrychu, jest to nawet o kilka stopni więcej. Powyżej granicy 26°C wiele osób zaczyna uskarżać się na dyskomfort, obrzęki nóg itp. Trzeba przy tym uprzedzić, że normy dopuszczają wyższe wartości maksymalne. Jest to odpowiednio do:

29°C w pokojach;
33°C w łazienkach;
35°C w tzw. strefach brzegowych, czyli w pobliżu (do 1 m) ścian zewnętrznych, okien, drzwi.

Jednak te wysokie wartości z założenia są potrzebne jedynie sporadycznie, w czasie największych mrozów sięgających ok. -20°C. To ważne zastrzeżenie, nie tylko ze względu na komfort i aspekt zdrowotny ogrzewania podłogowego. Zaledwie kilka stopni zasadniczo zmienia bowiem również ilość ciepła oddawanego przez podłogę.

Ile ciepła oddaje ogrzewana podłoga?

Jeżeli temperatura powietrza w pomieszczeniu wynosi 20°C, to przy temperaturze powierzchni podłogi równej 29°C jej moc cieplna wynosi 100 W/m2, ale przy 26°C spada już do 64 W/m2. W nowych domach, wybudowanych zgodnie ze standardami WT 2021, a więc bardzo dobrze ocieplonych i wyposażonych w okna o niskim współczynniku U (nie więcej niż 0,9 W/(m2 ·K)) nie stanowi to problemu. Straty ciepła są bowiem na tyle niskie, że ok. 60 W/m2 wystarcza, aby je zrównoważyć. Jednak w starszych budynkach ogrzewanie podłogowe może się okazać niewydolne w czasie dużych mrozów. Dlatego, zanim zapadnie decyzja o jego wykonaniu, fachowiec powinien wykonać stosowne obliczenia. Uwzględniając powierzchnię podłogi i sposób jej wykończenia w danym wnętrzu powinien obliczyć ile ciepła może ona przekazać. Następnie musi to zestawić ze stratami ciepła, jakie w tym wnętrzu występują.

Przeczytaj

Może cię zainteresować

Czy wodny grzejnik łazienkowy może być zasilany... Siłowniki w ogrzewaniu podłogowym – jak wybrać najlepsze... Czy rura PEX nadaje się do centralnego ogrzewania?

Dowiedz się więcej

Zobacz więcej Zobacz mniej

Czy podłogówka ogrzeje dom do 23°C?

Temperatura 20°C we wnętrzach mieszkalnych - salonie czy sypialni - to normowy standard. Co się jednak stanie, jeżeli domownicy są „ciepłolubni” i chcą mieć tam nie to przepisowe 20°C lecz np. 23°C? Niestety, ilość ciepła trafiającego z podłogi do pomieszczenia bardzo mocno zależy od różnicy temperatury pomiędzy posadzką (czyli powierzchnią podłogi) oraz powietrza. W takiej sytuacji to już podłoga o maksymalnej dopuszczalnej temperaturze (29°C) dostarcza ok. 64 W/m2. Gdyby zaś miała 26°C to jej moc wynosiłaby w tych warunkach zaledwie 30 W/m2. To już, niestety, śmiesznie mało. Z tych wszystkich względów koniecznie uprzedźmy projektanta i instalatora, jeżeli lubimy mieć w domu cieplej, niż przewidują to normy. Inaczej może się okazać, że wprawdzie całą instalację wykonano w pełni zgodnie z przepisami oraz ze sztuką budowlaną, ale my i tak marzniemy.

Jakie rury do ogrzewania podłogowego?

We współczesnych instalacjach spotykane są trzy rodzaje rur do podłogówki:

wielowarstwowe PEX-Al-PE;
wielowarstwowe z samych tworzyw sztucznych z warstwą antydyfuzyjną (EVOH);
miedziane z płaszczem z tworzywa sztucznego.

Te pierwsze, popularnie nazywane PEX lub ALUPEX, zdecydowanie dominują. Łączą bowiem umiarkowaną cenę z dobrymi parametrami technicznymi i łatwością układania. Rury tworzące pętle ogrzewania podłogowego muszą bowiem spełniać szereg warunków. Poza tak oczywistymi jak odporność na ciśnienie i temperaturę wody używanej w układach centralnego ogrzewania, muszą koniecznie być możliwe do układania bez wykonywania połączeń, czyli tak aby dało się na nich formować łuki. Z zasady nie robi się bowiem połączeń w miejscach, które potem zostaną zalane jastrychem. Dlatego właśnie nie używa się sztywnych rur, dostępnych tylko jako sztangi. Tu dobrym przykładem są chociażby rury z polipropylenu (PP oraz PP-stabi). Chociaż są bardzo popularne w instalacjach grzewczych i wodociągowych, to pętli z nich nie ukształtujemy. Z kolei rury miedziane nie cieszą się popularnością przede wszystkim ze względu na wysoką cenę. Ponadto i tak muszą to być rury w wersji z fabrycznie naniesionym płaszczem z tworzywa sztucznego, gdyż jastrych działa korozyjnie na miedź i nie może się z nią stykać. Sens stosowania takich rur zamiast innych warstwowych jest więc tym bardziej wątpliwy.

Jaka powinna być długość pętli grzewczej?

Standardowo przyjmuje się, że jedna pętla ogrzewania podłogowego nie powinna mieć więcej niż 100 m długości. Jednak trzeba podkreślić, że to ogólna wytyczna. Czyli przyjmuje się ją w typowych warunkach i są od niej wyjątki. Przede wszystkim nie będzie problemem, jeżeli do tego samego rozdzielacza podłączone będą np. cztery pętle po 95 m każda oraz jedna 105 m. O ile cały układ zostanie prawidłowo policzony pod względem przepływu wody oraz ilości przenoszonego ciepła. Tak naprawdę bowiem podstawą wszystkiego powinien być dobry projekt, oparty na wykonanych obliczeniach. Przez każdą z pętli powinna bowiem przepływać założona w projekcie ilość ciepłej wody, nie powodując przy tym nadmiernej straty ciśnienia. Zwykle można to osiągnąć na różne sposoby. Optymalnym rozwiązaniem może być zarówno podzielenie wyjątkowo długiej pętli na dwie krótsze, jak i zwiększenie średnicy rur w jednej nietypowo długiej pętli, albo nawet wymiana zaworów na inne (o mniejszych oporach przepływu). Nie ma jednego idealnego rozwiązania, dlatego fachowo przygotowany i potem zrealizowany projekt jest tak ważny.

Pętle o długości do 100 m to standard w przypadku najpopularniejszych rur o średnicy 16 mm. fot. RWC

Jak połączyć ogrzewanie podłogowego z kotłem na pellet, drewno, węgiel?

Kotły na węgiel, pellety lub drewno z założenia powinny pracować przygotowując wodę o wysokiej temperaturze. Orientacyjnie można przyjąć, że nie powinno to być mniej niż 75°C na zasilaniu oraz 55°C na powrocie. Wtedy osiągają najwyższą sprawność i czystość spalania. Jednak od razu widać, że są to wartości o wiele za wysokie, jak na potrzeby „podłogówki”. W układzie z kotłem typowe parametry wody to 40/30°C (zasilanie/powrót). Na szczęście, od lat projektanci i instalatorzy doskonale wiedzą jak można rozwiązać ten problem. Najpopularniejsze jest zastosowanie tzw. zaworów mieszających. Ich działanie polega na tym, że gorąca woda opuszczająca kocioł jest mieszana z tą już ochłodzona, powracającą z instalacji. Dzięki takiemu zmiksowaniu jej temperatura na zasilaniu instalacji podłogowej zostaje obniżona do 40-55°C, czyli wartości pożądanych i bezpiecznych. Dobre wykonanie układu mieszającego wymaga uwzględnienia różnych czynników, jednak ogólna zasada działania jest bardzo prosta.

Dlaczego ogrzewanie podłogowe polecane jest do pompy ciepła?

Powody są zarówno techniczne, jak i ekonomiczne. Przede wszystkim pompy ciepła to urządzenia niskotemperaturowe. To oznacza, że większość z nich w ogóle nie jest w stanie podgrzewać wody bardziej niż do 55°C. Taka niezbyt gorąca woda doskonale sprawdza się w przypadku niskotemperaturowego ogrzewania podłogowego. Jednak w przypadku typowych grzejników ściennych 55°C to bardzo mało. Drugi powód, ten ekonomiczny, jest taki, że pompa zasilając instalację podłogową wodą o temperaturze ok. 35°C zużywa w ciągu sezonu grzewczego w przybliżeniu o 1/4 energii elektrycznej mniej, niż zasilając grzejniki wodą o temperaturze 55°C. Oczywiście, to tylko wartość orientacyjna, lecz pozwalająca zrozumieć z jak dużymi różnicami trzeba się liczyć.