Încălzirea electrică a unei clădiri

Soluţia încălzirii exclusiv electrice a unei case nu reprezintă o opţiune ieftină din punct de vedere al investiţiei iniţiale, iar exploatarea unui sistem electric de încălzire poate să nu fie întotdeauna foarte economicoasă, dacă la proiectarea şi instalarea sistemului nu au fost respectate principiile şi rigorile specifice unei astfel de lucrări! Lucrurile trebuie analizate atent, la nivel de detaliu, iar realizarea practică a sistemului trebuie realizată de personal cu experienţă în proiectarea şi executarea unor astfel de sisteme!

Înainte de adoptarea unei hotărâri definitive în privinţa sistemului de încălzire adoptat pentru o clădire este necesară realizarea unui studiu tehnic asupra acesteia şi stabilirea  tipului de sistem de încălzire electrică dorit de beneficiar, sau care poate fi instalat ca urmare a particularităţilor constructive ale clădirii:
- sistem electric de încălzire compus din radiatoare (calorifere) şi una sau mai multe centrale termice electrice, instalate într-un sistem unitar sau mai multe subsisteme independente, de puteri mai reduse, dar mai uşor de controlat şi exploatat.
- sistem electric de încălzire compus exclusiv din cabluri (sau plase) electrice speciale instalate în pardoseală.

Sistemele electrice de încălzire prin pardoseală reprezintă în acest moment cele mai performante posibilităţi de încălzire a unei clădiri şi, chiar dacă investiţia iniţială nu este mică, confortul termic obţinut şi costurile reduse de exploatare le aduc din ce în ce mai mult în prim planul interesului arhitecţilor, constructorilor şi beneficiarilor lor.

                  Fig.1

                  Fig.2

Dacă intenţionaţi să instalaţi un sistem electric prin pardoseală, trebuie ştiut ce fel de sistem de încălzire prin pardoseala doriţi sau se poate instala în casa Dvs.:
1. - ca sursă unică de încălzire
2. - sau ca sursă complementară de încălzire, ocazională, pe lângă un alt sistem instalat şi care "va duce greul" (de exemplu, o centrală termică electrică, sau de alt fel). În acest caz va trebui să abordăm separat discuţia referitoare la centrala termică utilizată, deoarece trebuie să ţinem cont de câteva considerente:

a.- centralele termice electrice în general nu oferă soluţia preparării directe a apei calde de consum, iar cele care o fac au preţuri foarte ridicate, ceea ce creşte preţul litrului de apă caldă, iar acest lucru nu este acceptat de către toţi beneficiarii! Se recomandă în aceste cazuri instalarea separată a unor boilere electrice cu acumulare. În această variantă este foarte uşor să se ataşeze ulterior şi un sistem de încălzire bazat pe captatoare solare.
b.- pentru spaţii mai mari de 250 mc este preferabilă fragmentarea instalaţiei termohidraulice în subsisteme mai mici şi instalarea mai multor centrale termice electrice mai mici, de puteri corespunzătoare, comandate independent de câte un cronotermostat electronic, având ca rezultat obţinerea unui consum electric lunar total, cât mai redus! Programele de lucru la cronotermostatele electronice şi comenzile de funcţionare se realizează astfel încât fiecare centrală termică electrică să funcţioneze strict când şi cât este necesar pentru obţinerea confortului termic dorit!
                        
Pentru a instala sistemul electric de încălzire prin pardoseală în varianta "sursă unică de încălzire" va trebui să puteţi acţiona asupra pardoselii. Să puteţi monta peste pardoseala primară ("oarbă") stratul de izolaţie (minimum 30 mm de polistiren extrudat), folia aluminizată reflectorizantă, plasa sudata + cablurile speciale (aproximativ 15 mm) şi peste acestea să turnaţi o şapă de maximum 60-80 mm. Total, aproximativ 120 mm sau mai mult! Apoi urmează placarea pardoselii, care este preferabil să se realizeze cu gresie specială, cât mai groasă, realizată special pentru încălzirea prin pardoseală. Astfel veţi realiza un sistem de încălzire "cu acumulare", care va consuma cu certitudine o medie de 6 ore / zi, asigurând o temperatură ambientală de minimum 24-26 de grade Celsius, chiar dacă afară temperatura scade la -20 grade Celsius. Nu este obligatoriu să funcţionaţi cu această temperatură interioară, dar trebuie să o luăm în calcul la proiectarea sistemului!
 

Cu partenerii noştri cu care colaborăm în mod constant pentru realizarea unor astfel de sisteme electrice de încălzire (firme de construcţii sau arhitectură din toată ţara), am testat de-a lungul ultimilor ani mai multe tipuri de echipamente de încălzire: cabluri electrice rezistive, panglici din metale amorfe, filme (ribon) cu inserţie de carbon şi alte materiale puse în vânzare de tot felul de firme din ţară, dar rezultatele au fost mai puţin decât nesatisfăcătoare când am procedat la montarea lor sub şapă! În scurt timp s-au degradat şi nu au mai funcţionat! Ori, garanţia pentru un sistem electric de încălzire prin pardoseală nu poate fi sub 10 ani!

                   Fig.3

Un astfel de sistem de încălzire "cu acumulare" vă va oferi garanţia asigurării temperaturii interioare dorite putând funcţiona în cadrul unui sistem de automatizare complex, dar cu costuri minime de exploatare lunară. Stabilirea cotei finale a pardoselii este de asemenea foarte importantă, deoarece are impact asupra dimensiunii şi poziţionării uşilor interioare, sau a celor care sunt uşi de acces în clădire şi se deschid în interior. Practica unor aşa-zişi meseriaşi care ulterior, constatând faptul că uşile nu se mai pot monta, sau că ferestrele vin deja prea jos şi sparg buiandrugii pentru a le încastra mai sus, nu o recomandăm sub nici o formă!
                          
De asemenea, nu este absolut de loc recomandată montarea echipamen-telor de încălzire deasupra şapei, direct sub gresie sau parchet în cazul sistemelor "sursă unică de încălzire", deoarece ne existând stratul pentru acumulare termică se va obţine temperatura dorită, dar cu preţul creşterii semnificative a timpului de funcţionare/alimentare electrică, ceea ce scoate sistemul de sub orice raţiune de exploatare economică la condiţiile din ţara noastră! Aici cred că utilizatorul trebuie să fie foarte bine informat asupra tuturor acestor aspecte, pentru a fi în măsură să hotărască în deplină cunoştinţă de cauză!

Dacă se doreşte instalarea sistemului electric de încălzire ca "sursă complementară", atunci se pot utiliza toate variantele constructive existente pe piaţă (cabluri, plase, filme de carbon, metale amorfe etc. etc.) chiar ca soluţii "de suprafaţă", deasupra şapei direct sub gresie sau parchet, deoarece în această situaţie fiind necesare doar utilizări locale, ocazionale, problema consumului electric se rezolvă de către utilizator prin programarea cronotermostatelor electronice de ambient într-un mod convenabil. Dar şi în acest caz, branşamentul electric trifazat trebuie să asigure aceeaşi putere electrica utilă, deoarece şi în această variantă de montaj pot fi situaţii de coincidenţă a funcţionarii simultane a tuturor consumatorilor importanţi din casă (de exemplu, seara de Crăciun, Anul Nou etc.).
                           
Recapitulând şi concluzionând totodată, constatăm că putem evalua consu-mul electric lunar în funcţie de modul de instalare (cu strat de acumulare, sau fără) şi tipul utilizării (de bază, sau complementară).
Ca suprafaţă (material) de placare a pardoselilor interioare, trebuie reţinut faptul că parchetul (special pentru încălzire prin pardoseală, nu orice alt parchet!), are un coeficient de transfer termic mult mai redus decât al gresiei sau altor materiale ceramice, fapt ce îl recomandă a fi utilizat numai în sistemele complementare. În variantele de placare cu parchet, duşumele de lemn etc. consumul electric creşte considerabil, indiferent de modul de instalare a echipamentelor electrice (sub şapă, sau deasupra acesteia, materiale alternative de încălzire etc. etc.).
                               
Pentru a putea stabili costurile unui sistem electric de încălzire prin pardoseală trebuie lucrat direct pe planul casei! Primim numeroase solicitări din ţară de la firme cu care colaborăm, sau direct de la clienţi finali pentru astfel de calcule. Ei trimit prin e-mail sau fax planurile casei (le preferam în format dwg pentru AutoCAD, dacă se poate, dar la nevoie lucrăm şi pe alte formate), iar noi le facem calculele necesare.Manopera de montaj se poate realiza şi cu lucrători locali aduşi de client, iar noi să trimitem un specialist care să conducă lucrările.
.......................................
Estimarea aproximativă a puterii electrice necesară pentru alimentarea sistemului de încălzire prin pardoseală se face luând în calcul o medie de minimum 150 Wh/m2. Valoarea exactă se va putea stabili numai după stabilirea componentelor ce urmează a fi introduse în sistemul electric de încălzire prin pardoseală.

Echipamentele introduse în sistemele de încălzire electrică prin pardoseală funcţionează pe principiul efectului Joule (încălzirea unor conductoare electrice de rezistivitate controlată) şi sunt realizate în două mari categorii constructive:

- cabluri speciale (monofilare sau bifilare), realizate asemănător cu cablurile TV, dar din alte materiale; sunt destinate realizării sistemelor de încălzire cu acumulare termică.

                   Fig.4

                   Fig.5

Aceste cabluri se realizează la diferite rezistivităţi electrice / metru liniar. Uzual, în limbajul profesional al producătorilor acestor tipuri de echipamente se utilizează valorile de W/m. Astfel, există cabluri cu valori de 10W/m, 15W/m ….. 25W/m, de lungimi diferite, prefabricate ca atare şi disponibile pe role. Modul în care se procedează pentru introducerea într-o lucrare anume a unui tip de cablu sau altul, ţine de munca de proiectare a celui care întocmeşte proiectul de bază şi face calculul estimativ al echipamentelor pe care le utilizează, astfel încât să asigure necesarul termic al zonei respective pentru obţinerea temperaturii ambientale dorite.
Cablurile cu puteri de 25W/m sau mai mari se utilizează şi pentru lucrări de degivrare a rampelor, aleilor de acces pietonal sau auto, pistelor de aeroporturi, terenurilor de fotbal etc. De asemenea, în zootehnie astfel de cabluri mai sunt utilizate şi pentru încălzirea pardoselilor la crescătoriile de porci sau alte animale, iar în agricultură sunt utilizate în sere sau solarii pentru încălzirea răsadurilor de flori sau legume timpurii!....

- plasele de încălzire electrică, realizate din cabluri speciale considerabil mai subţiri, preinstalate pe reţele textile din materiale rezistente la contactul cu cimentul şi alte materiale de construcţii; sunt destinate exclusiv realizării sistemelor de încălzire montate deasupra şapei, direct sub gresie, parchet etc. Sunt considerabil mai scumpe decât cablurile descrise mai sus, iar domeniile de aplicabilitate sunt ceva mai reduse ca posibilităţi, datorită particularităţii de instalare (deasupra şapei).
Aceste plase sunt definite prin două caracteristici: puterea electrică disipată pe metru pătrat şi tipul constructiv (realizate din cablu subţire bifilar sau monofilar).

                   Fig.6

Există plase de încălzire cu puteri de 100W/m2, 150W/m2, 160W/m2, pentru instalaţii de interior şi plase cu puteri de 300W/m2, utilizate mai mult pentru instalaţii de exterior (degivrări) sau de interes zootehnic sau agricol. Datorită preţului ridicat nu sunt utilizate pentru suprafeţe mari.

                   Fig.7

Deoarece atât cablurile, cât mai ales plasele electrice pentru încălzire au dimensiuni fizice (constructive) limitate de producători, este foarte posibil ca unele suprafeţe mai mari (de exemplu, de 25 m2) să poată fi echipate numai cu mai multe cabluri sau plase. În acest caz, zonele respective vor fi dotate cu mai multe cronotermostate, chiar dacă în realitate aparţin aceleiaşi încăperi.
 

Rolul cronotermostatului electronic pentru pardoseală nu este doar pentru asigurarea confortului dorit, ci şi acela de a proteja cablurile sau plasele montate în pardoseală împotriva situaţiilor de supraîncălzire cauzate de acoperirea accidentală a acestor zone, blocând astfel radiaţia de căldură şi implicit, răcirea cablului electric sau a plasei de încălzire.
În practică există la diferiţi producători şi cronotermostate electronice dotate cu doi senzori: unul de pardoseală, care controlează valoarea temperaturii setate de utilizator pentru aceasta şi unul de ambient, care controlează valoarea temperaturii ambientale setate de utilizator. Prioritate are senzorul din pardoseală! Pot apărea astfel situaţii în care într-o încăpere să fie frig dacă pardoseala a fost în mod accidental acoperită pe o suprafaţă mai mare (de exemplu, bona a întins copilului o plapumă pe pardoseală ca să se joace acolo, cu grija de a nu-i fi frig!). Diversitatea tipurilor şi modelelor termostatelor pentru încălzirea prin pardoseală este deosebit de mare: de la modele simple, cu bimetal, fără posibilităţi de reglare a timpului de lucru şi până la modele sofisticate, cu senzor de ambient şi de pardoseală, care permit setarea independentă a valorii temperaturii din şapă şi din cameră, cu programe multiple de lucru la nivelul unei zile şi întindere a duratei de programare pentru 7 zile din 7.
În imaginile de mai jos puteţi vedea o variantă de cronotermostat electronic modern şi o schemă de conexiuni pentru un cronotermostat

                   Fig.8

                   Fig.9

De asemenea, tot în practică sunt situaţii în care se întâlnesc şi alte tipuri de echipamente electrice de încălzire:
- cabluri speciale cu autoreglare a rezistivităţii electrice funcţie de temperatura mediului în care sunt montate;
- benzi (la tambur) de rezistivităţi electrice diferite, realizate din aliaje compozite de metale amorfe;
- şnururi din fibre de carbon, preinstalate pe suport asemănător plaselor din cabluri;
- folii din suport plastic (gen celuloid) cu inserţie din pulbere de carbon, destinate realizării lucrărilor de suprafaţă, foarte subţiri (unde nu există spaţiu de montaj pe înălţime).
Dar, aşa cum am precizat şi mai sus, hotărârea asupra tipului de echipament electric introdus într-o lucrare de încălzire electrică aparţine specialistului care face proiectul lucrării!


Există opinii (eu le numesc folclorice!) conform cărora sistemele electrice de încălzire prin pardoseală produc câmpuri electromagnetice dăunătoare!... Foarte greşit!!! Dacă lucrarea este realizată corect, iar plasele din cupru pentru ecranare, care acoperă atât cablurile, cât şi plasele prefabricate, sunt conectate la protecţia electrică (împământare), nu se produc câmpuri electromagnetice radiante. Noi am realizat astfel de lucrări în obiective aflate sub controlul unor instituţii din Comunitatea Europeană, iar la controlul efectuat de beneficiar asupra pardoselii cu aparate pentru măsurarea câmpului electric radiat de pardoseală, au constatat faptul că valorile obţinute erau mult sub cele standardizate pentru astfel de situaţii. Chiar şi pentru lucrările realizate pe bază de folii cu inserţie de carbon exista posibilitatea aplicării peste acestea a unor plase metalice subţiri, cu rol de ecranare electromagnetică. Acum, ….. că în practică, … lucrătorul care efectuează lucrarea fără a fi calificat sau supravegheat de personal specializat, realizează conexiunile la protecţia electrică, sau instalează şi plasele de ecranare, ….. nu mai ţine de proiectant sau de producător!
 

Sistemele electrice de încălzire prin pardoseală sunt alimentate electric din cofrete (tablouri) electrice proprii, distincte faţă de cele aferente clădirii pe care o deservesc. În aceste cofrete electrice sunt incluse disjunctoare diferenţiale de 30 mA, întrerupătoare automate (siguranţe) calibrate corespunzător puterii electrice, respectiv consumului electric pentru fiecare zonă, contactoare (sau relee, funcţie de curentul electric de lucru) pentru zonele al căror consum depăşeşte curentul de lucru al contactelor termostatelor, lămpi de semnalizare-zone etc.
 

Spre deosebire de alte tipuri de echipamente de încălzire prin pardoseală (furtunuri din plastic, ţevi din diverse materiale etc.) bazate pe agent termic lichid, sistemele bazate pe cabluri sau plase electrice rezistive sunt cele mai sigure în exploatare! Ele pot fi utilizate inclusiv în zonele montane, la cabane, unde chiar dacă lemnul este la îndemână ca sursă de energie termică, aceste sisteme nu îngheaţă în lipsa curentului electric, iar gradul înalt de automatizare în funcţionare (inclusiv comanda de la distanţă prin telefon) le fac de neînlocuit. Prin urmare, pot fi incluse în construcţia clădirii ca sure complementare, iar când este posibil se poate trece pe sursa primară de încălzire (centrala termică).
Dacă lucrarea este realizată cu simţ de răspundere, şapa nu poate fi penetrată de apă, aşa că aceste sisteme pot fi instalate şi în medii preponderent umede: băi, spălătorii, crescătorii de animale zootehnice etc. Practic, sunt indestructibile, iar durata lor de viaţă este dependentă ce calitatea şapei în care sunt înglobate.
Pot exista situaţii accidentale în care un „meseriaş” neatent face o gaură în pardoseală, fără să ţină cont de sistemul înglobat şi distruge astfel cablul sau plasa electrică. Echipamentele electronice de protecţie montate în cofretul electric de alimentare protejează atât instalaţia de alimentare electrică, cât şi personalul uman prin acţiunea manifestată de disjunctorul diferenţial.
Repararea defecţiunii presupune decopertarea locală şi degajarea cablurilor, urmând apoi să fie aplicat un chit special de reparaţii (cabluri similare, sisteme de interconectare şi consolidare etc.) oferit de fiecare producător de echipamente electrice de încălzire prin pardoseală. Peste toate acestea se aplică o nouă placă de gresie sau alt material cu care este placată suprafaţa respectivă.

                   Fig.10

                   Fig.11

                  Fig.12

                   Fig.13

                    Fig.14