Chodnik bez lodu, rynna bez sopli. Elektryczne przewody grzejne

Elektryczne przewody grzejne najczęściej wykorzystywane są w ogrzewaniu podłogowym. Nie jest to jednak ich jedyne zastosowanie.

Wjazd do garażu, na którym ułożono kable grzejne... Autor: Jacek Szymczyk		...będzie się samoczynnie odśnieżał. Autor: Jacek Szymczyk

Jednym z problemów, z jakimi zimą borykają się mieszkańcy domów jednorodzinnych, jest oblodzenie i zaśnieżenie podjazdów, schodów i chodników. Problem ten można rozwiązać, układając w tych miejscach ogrzewanie elektryczne z przewodami samoregulującymi.
W podobny sposób można zapobiegać zamarzaniu rynien, gromadzeniu się i osuwaniu śniegu z dachu czy wreszcie stygnięciu ciepłej wody w instalacji.

Tak zabezpieczone schody pozostaną czyste i suche nawet podczas mrozu i opadów. Autor: Edward Wichrowski		Kable grzejne zainstalowane w rynnie zapobiegają jej oblodzeniu. Autor: Piotr Mastalerz

Inteligentne przewody
W ogrzewaniu elektrycznym (grzejnikach, ogrzewaniu podłogowym, ściennym) elementem grzejnym jest najczęściej drut stałooporowy. Przez cały czas pracy pobiera on tę samą moc, a więc zużywa taką samą ilość energii elektrycznej.
Bardziej ekonomiczne jest dostosowanie ilości wytwarzanego ciepła, a więc pobieranej mocy, do warunków otoczenia. Tak działają przewody zmiennooporowe (tak zwane samoregulujące) wprowadzone w ostatnich latach do powszechnego użytku.
Przewody takie są stosowane przede wszystkim na zewnątrz budynków. W zmieniającej się temperaturze można najlepiej wykorzystać ich zalety. Jeżeli temperatura otoczenia spada, przewód samoregulujący grzeje mocniej, pobierając odpowiednio więcej energii. Gdy temperatura wokół przewodu podwyższa się, przewód grzeje słabiej i zużywa mniej energii elektrycznej.
Automatyczna regulacja pobieranej przez przewód energii elektrycznej znacznie obniża koszty eksploatacji. Przewody nie przegrzewają się. Można je więc krzyżować, a także układać, nie stwarzając zagrożenia pożarem.
Przewód samoregulujący składa się z dwóch równoległych żył miedzianych i umieszczonej pomiędzy nimi warstwy grzejnej wykonanej z polimeru. Całość jest otoczona izolacją oraz splotem ochronnym z miedzi i płaszczem ochronnym.

Budowa inteligentnego przewodu grzewczego. Autor: Agnieszka Sternicka , Marek Sternicki

Przepływ prądu pomiędzy żyłami miedzianymi, do których podłączone jest napięcie 220 V, odbywa się na całej długości przewodu. Dlatego można go ciąć w dowolnym miejscu na odcinki dowolnej długości (oczywiście, gdy nie jest pod napięciem). W ten sposób można oszczędniej gospodarować materiałem i obniżyć koszty wykonania instalacji.
Obwód grzewczy powinien być zabezpieczony wyłącznikiem nadmiarowoprądowym dobranym między innymi do długości przewodu. Wyłącznik chroni obwód na przykład przed zwarciem lub przeciążeniem. Dodatkowo obwody grzewcze muszą być wyposażone w wyłącznik różnicowoprądowy na prąd różnicowy 30 mA, który chroni przed porażeniem prądem elektrycznym. Wszelkie prace montażowe powinny być wykonane przez fachowca – elektryka.

Podgrzewanie chodników, podjazdów i schodów
Sercem układu jest sterownik z cyfrowym wyświetlaczem i przyciskiem programującym. Sterownik wyposażony jest w czujniki wilgotności i temperatury. Gdy na zewnątrz jest ujemna temperatura, ale nie pada, schody, podjazdy czy chodniki nie muszą być podgrzewane. Dzięki czujnikowi wilgotności układ się nie włącza. Czujnik temperatury pozwala zaprogramować zakres temperatury, w którym ma pracować ogrzewanie.
Aby czujniki łatwo było rozróżnić, zwykle mają obudowy w innych kolorach: na przykład czujnik wilgotności żółtą, a temperatury – niebieską. Oba mają obudowy o stopniu ochrony IP 56.
Sterownik ma funkcję ochrony przed marznącym deszczem, rejestruje czas pracy systemu grzewczego oraz sygnalizuje ewentualne uszkodzenia.
Przewody grzejne połączone są ze sterownikiem tak zwanymi zimnymi przewodami oraz puszkami i zestawami przyłączeniowymi.
Wolne końce przewodów grzejnych zabezpiecza się zestawami zakończeniowymi.

Długość przewodu grzejnego. Oblicza się ją w prosty sposób:

- dla schodów:
L = (2 · d + 0,4) · n + Z
gdzie:
L – potrzebna długość przewodu [m],
d – szerokość schodów [m],
n – liczba stopni,
Z – zapas przewodu na przyłącze – 1 m.
Przykład: do ogrzewania schodów o szerokości 0,8 m i liczbie stopni 20, potrzebny jest przewód o długości:
L = [2 . 0,8 + 0,4] . 20 + 1 = 41 m;

- dla podjazdów i chodników:
L = s/X+ Z · N
gdzie:
L – potrzebna długość przewodu [m],
S – powierzchnia ogrzewana [m²],
X – rozstaw przewodów [m],
N – liczba przyłączy,
Z – zapas przewodu na przyłącze – 1 m.
Przykład: do ogrzania chodnika o szerokości 1,1 m i długości 50 m, przy założeniu, że przewody będą ułożone w odległości 0,25 m od siebie i zasilane z jednego przyłącza, potrzebny jest przewód o długości:
L =  (1,1 · 50/0,25) + 1 = 221 m

Jak układać przewody? Sposób zależy od miejsca, gdzie się je układa. Na schodach przewody układa się na głębokości 5 cm z rozstawem co 15 cm.

Przewody grzejne mogą chronić przed oblodzeniem i śniegiem podjazdy, chodniki i schody. Autor: Agnieszka Sternicka , Marek Sternicki

W podjazdach i pod chodnikami dodatkowo zależy to od rodzaju podłoża:
- w nawierzchni betonowej przewód należy umieścić 5-7 cm pod powierzchnią w odstępach co 30 cm;
- jeżeli na betonie będzie ułożona warstwa asfaltu, jej grubość nie powinna przekraczać 4 cm, a przewody grzejne układa się 2 cm poniżej górnej warstwy betonu (nie wolno umieszczać przewodu w warstwie asfaltu);

Przewody grzejne ułożone w nawierzchni betonowej. Autor: Agnieszka Sternicka , Marek Sternicki		Przewody grzejne ułożone w nawierzchni betonowej pokrytej asfaltem. Autor: Agnieszka Sternicka , Marek Sternicki

- pod chodnikiem z płyt lub kostki brukowej (o grubości maksymalnie 8 cm) przewody układa się w odstępach co 25 cm, 2-3 cm poniżej dolnej powierzchni płyt.

Przewody grzejne pod chodnikiem z płyt. Autor: Agnieszka Sternicka , Marek Sternicki

Przewody mocuje się do siatki zbrojeniowej i układa masę betonową.

Ogrzewanie rynien

Przewody grzejne chroniące rynnę i rurę spustową. Autor: Agnieszka Sternicka , Marek Sternicki

System do podgrzewania rynien chroni dach przed gromadzeniem się i osuwaniem śniegu, a rynny i rury spustowe – przed zamarzaniem. Zapobiega także tworzeniu się sopli.
Przewody montuje się w linii prostej wzdłuż rynien i rur spustowych.
System jest wyposażony w sterownik z czujnikami temperatury i wilgotności. Dzięki samoregulacyjnym właściwościom przewodu pobór mocy dostosowuje się do temperatury otoczenia. Przewód znajdujący się w zamrożonej wodzie pobiera 28 W/m, a ten sam przewód w powietrzu o temperaturze 0°C tylko 16 W/m.
Na rynnach skrzynkowych szerszych niż 30 cm i na dużych powierzchniach układa się równolegle dwa przewody lub więcej. Jeśli woda z rynien jest odprowadzana do kanalizacji deszczowej, przewód powinien sięgać poniżej strefy zamarzania, czyli około 1 m poniżej poziomu terenu.

Długość przewodu grzejnego oblicza się następująco:
L = Σl_poz + Σl_pion + n · Z₁ + m · Z₂
gdzie:
L – potrzebna długość przewodu [m],
Σl_poz – suma odcinków poziomych rynien (z uwzględnieniem odcinków wymagających przewodów ułożonych równolegle) [m],
Σl_pion – suma odcinków pionowych [m],
n – liczba połączeń,
m – liczba odcinków pionowych poniżej poziomu terenu,
Z₁ – zapas przewodu na przyłącze – 1 m,
Z₂ – zapas przewodu na przedłużenie poniżej strefy przemarzania – 1 m.
Przykład: suma długości poziomych odcinków rynien (na wszystkich odcinkach przewody ułożone będą pojedynczo) to 180 m, suma długości pionowych odcinków rur spustowych – 48 m, liczba połączeń – 8, liczba odcinków pionowych poniżej poziomu terenu – 4. Potrzebna długość przewodu to
L= 180 + 48 + 8 · 1 + 4 · 1 = 240 m.

Jak układać przewody? Przewody grzejne można instalować praktycznie w dowolnym czasie, i podczas budowy domu, i w trakcie jego użytkowania. Nie zaleca się montażu w temperaturze poniżej –10°C.

Utrzymanie temperatury wody w instalacji
Innym praktycznym zastosowaniem samoregulujących przewodów grzewczych jest ich montaż na rurach ciepłej wody w celu utrzymywania jej temperatury.

System utrzymania temperatury ciepłej wody. Autor: Agnieszka Sternicka , Marek Sternicki

Zależnie od rodzaju przewodu, może to być 45, 65 lub od 50 do 70°C.
Stosując przewody samoregulujące, można zrezygnować z układu cyrkulacji ciepłej wody (pompy cyrkulacyjnej i rurociągów powrotnych).
Ciepła woda ma zadaną temperaturę w każdym punkcie poboru i mniejsze są jej straty. System zapobiega rozwojowi bakterii Legionella w przewodach ciepłej wody.
Sam przewód ma nieco odmienną budowę niż przewód przedstawiony na rys. 1. Na izolacji, a pod oplotem z siatki miedzianej, ma warstwę folii laminowanej aluminium.
Zastosowanie w układzie sterownika i wyłącznika czasowego pozwala na dowolne programowanie podgrzewania i oszczędzanie energii. Nie trzeba podgrzewać ciepłej wody w czasie nieobecności.

Długość przewodu grzewczego określa się następująco:
L = ΣL_r + n · Z₁ + T · Z₂ + X · Z₃
gdzie:
L – potrzebna długość przewodu [m],
ΣL_r – całkowita długość ogrzewanych rur ciepłej wody [m],
n – liczba złączy,
T – liczba trójników,
X – liczba rozgałęzień krzyżowych,
Z₁ – zapas przewodu na złącze – 0,3 m,
Z₂ – zapas przewodu do zabezpieczenia trójnika –  1 m,
Z₃ – zapas przewodu do zabezpieczenia rozgałęzienia.
Przykład: dla instalacji o długości rur 30 m, z 3 złączami, 5 trójnikami i 2 rozgałęzieniami krzyżowymi, potrzebna długość przewodu wynosi:
L = 30 + 3 · 0,3 + 5 · 1 + 2 · 1,2 = 38,3 m.

Jak układać przewody? Na rurach stalowych przewody grzewcze mocuje się za pomocą taśmy lub opasek. Na rurach z tworzywa sztucznego przyczepia się samoprzylepną taśmą aluminiową, którą nakleja się na całej długości przewodu grzewczego.
Przewody najlepiej układać w trakcie montażu rurociągów.

Przewody do podgrzewania rur. Autor: ELEKTRA		Przewód grzejny trzeba także owinąć wokół zaworów. Autor: ELEKTRA

Ochrona rur przed zamarzaniem

System ochrony przed mrozem rur wodociągowych i kanalizacyjnych. Autor: Agnieszka Sternicka , Marek Sternicki

Samoregulujące przewody elektryczne stosuje się również do ochrony rur przed zamarzaniem. Można w ten sposób chronić przed zamarzaniem rury kanalizacyjne i wodociągowe ułożone powyżej strefy przemarzania.

Długość przewodu grzewczego. Potrzebną długość przewodu grzewczego określa się następująco:
L = ΣL_r + n · 0,3 + T · 1 + X · 1,2 + m · 1gdzie:
L – potrzebna długość przewodu [m],
ΣL_r – łączna długość chronionych rur [m],
n – liczba złącz przewodu,
T – liczba trójników,
X – liczba rozgałęzień krzyżowych,
m – liczba zaworów powyżej 2” i nieizolowanych wsporników rury,
1 – odcinki przewodu do zabezpieczenia trójnika i zaworów powyżej 2” [m],
1,2 – odcinek przewodu do zabezpieczenia rozgałęzienia [m].
Przykład: dla instalacji o długości rur 40 m, z 2 złączami, trójnikiem, czwórnikiem oraz 2 wspornikami i zaworem 3”, potrzebna długość przewodu to:
L = 40 + 2 · 0,3 + 1 · 1 + 1 · 1,2 + 3 · 1 = 45,8 m.

Jak układać przewody? Przewody montuje się identycznie jak te do podtrzymywania temperatury ciepłej wody. Czujnik temperatury należy umieścić w najzimniejszym punkcie chronionej instalacji. Przymocowuje się go samoprzylepną taśmą aluminiową bezpośrednio do rurociągu po przeciwnej stronie rury niż przewód grzejny.

Ochrona zbiorników i przewodów olejowych

System ochrony przed mrozem zbiornika i rurociągu z olejem opałowym. Autor: Agnieszka Sternicka , Marek Sternicki

Samoregulujące przewody grzejne mogą także chronić przed mrozem zbiornik do magazynowania oleju opałowego i rurociąg łączący go z kotłem.
Zużycie energii do ogrzewania jest niewielkie, na przykład dla zbiornika o pojemności do 2000 l wystarcza zestaw o mocy maksymalnej 0,6 kW. Ogrzewanie zapobiega wytrącaniu się parafiny z oleju. Wchodzące w skład systemu przewody nie przegrzewają się, więc zastosowanie ich jest całkowicie bezpieczne. Nie niszczą się pod wpływem oleju.
Długość przewodu grzewczego określa się, dodając do długości podgrzewanych rur 1 metr na podłączenie. Wewnątrz zbiornika montuje się gotowy zestaw.

Jak układać przewody? Przewody układa się wzdłuż rurociągu, pod izolacją. Zestaw umieszczony w zbiorniku zasila się w energię elektryczną odrębnie, niezależnie od zasilania przewodu chroniącego rurociąg.

Ogrzewanie podłogowe
Inteligentne” przewody grzewcze mogą być stosowane także do ogrzewania podłogowego. Tego typu ogrzewanie najłatwiej zainstalować w trakcie budowy domu, można też wykorzystać większy remont. Przewody są niewidoczne i nie wymagają konserwacji.
Prawidłowo wykonana instalacja jest całkowicie bezpieczna.
Przewody grzewcze układa się w odstępach od 10 do 18 cm, zależnie od mocy, jaką chce się uzyskać.
Instalacja może być sterowana termostatem lub wyłącznikiem czasowym, na przykład z programem tygodniowym.
Warstwa betonu pełni funkcję akumulatora ciepła. Termostat może więc wyłączać zasilanie na długie okresy, w których podłoga pozostaje cały czas ciepła.