Încălzire prin pardoseală Fenix

Reglarea puterii termice

Pentru reglarea puterii sistemelor electrice de încălzire, de exemplu încălzirea prin pardoseală Fenix, se folosește o reglare bipozițională, bazată pe principiul întreruperii, respectiv reluării alimentării electrice în circuitul de încălzire la atingerea valorii limită stabilită pe regulator.

Suprafața de încălzire se împarte în mod obișnuit în zone de locuire și zone periferice, unde temperaturile suprafeței pardoselii sunt diferite. În acest caz, fiecare circuit de încălzire trebuie reglat separat. Dispozitivele cu ajutorul cărora se realizează reglarea sunt în mod obișnuit mult mai fiabile în partea de putere decât elementele finale de reglare ale sistemului de încălzire cu apă caldă (executori cu robinete de reglare).

Pentru alegerea tipului adecvat de tehnică de reglare este necesar să se țină cont de:

• dacă sistemul de încălzire, fie că este vorba despre încălzirea prin pardoseală Fenix sau altul, funcționează ca sursă suplimentară sau ca sursă principală de căldură;

• regimul de funcționare al sistemului (acumulativ, direct);

• tipul clădirii;

• cerințele utilizatorului.

Cea mai precisă reglare se poate obține prin montarea reglatorilor separați în fiecare cameră. Se folosesc termostate electronice, care sunt în mod obișnuit echipate cu funcția de scădere noaptea, al cărei volum este fix sau poate fi reglat de utilizator. Termostatele pot fi completate cu ceasuri de comandă cu program orar, produsele mai moderne având dispozitivul orar deja integrat în construcție. Posibilitățile de alegere a elementelor de comandă sunt largi - de la simplele dispozitive analogice până la complexe unități de comandă digitale echipate cu diferite funcții inteligente.

Reglarea temperaturii camerei

Este metoda de bază pentru reglarea puterii oricărui sistem electric de încălzire prin pardoseală, de exemplu încălzirea prin pardoseală Fenix, concepută ca sursă principală de căldură. Se folosește un termostat echipat cu un senzor de temperatură al pardoselii și un senzor de temperatură al aerului din interior.

Senzorul de temperatură al pardoselii este montat în planul de amplasare al cablului de încălzire, cel mai bine în centrul său la intersecția diagonalelor, cel puțin însă la 0,5 m de marginea sa, paralel cu cablurile de încălzire, astfel încât să nu se intersecteze. Pentru a putea fi înlocuit, este montat într-o țeavă metalică, ale cărei capete sunt etanșate.

Senzorul de temperatură al aerului este montat fie direct în cutia termostatului instalat în încăperea încălzită, fie poate fi extern, montat pe perete. Se amplasează la o înălțime de aproximativ 1 200 până la 1 500 mm deasupra pardoselii, astfel încât să ofere informații cât mai obiective despre temperatura reală. Nu trebuie să fie acoperit de mobilier, expus curgerii de aer sau câștigului termic din surse interioare sau exterioare. Termostatele cu senzor extern de temperatură se aplică corespunzător în clădiri, unde este necesar să se prevină manipularea lor de către persoane neautorizate (de exemplu în școli, hoteluri, clădiri publice etc.). Se montează în tablou.

Fiecare termostat care reglează temperatura pardoselii trebuie să fie echipat cu un limitator de temperatură al pardoselii, care protejează elementele de încălzire împotriva creșterii necontrolate a temperaturii în planul de amplasare al cablului de încălzire. Este montat în cutia de conexiune din perete. Funcționează astfel încât la atingerea temperaturii maxime în planul de încălzire, sistemul este oprit.

Temperatura dorită a aerului în încăperea încălzită și temperatura maximă a suprafeței pardoselii se reglează pe termostat. Dispozitivul de reglare funcționează astfel încât menține temperatura aerului la valoarea reglată prin reglarea temperaturii pardoselii. La atingerea valorii reglate a temperaturii aerului sau a temperaturii pardoselii, alimentarea electrică în circuit este întreruptă.

Reglarea temperaturii aerului exterior

Această metodă este potrivită pentru încăperi cu mari suprafețe vitrate, unde termostatul spațial reacționează târziu la câștigurile termice din iradierea solară și, din cauza inerției termice a sistemului, apare supraincălzirea. În acest caz, senzorul de temperatură al aerului exterior se montează pe fațada sudică, tehnica reglatoare corespunzătoare captează cu anticipație iradierea solară și reduce în prealabil temperatura pardoselii.

Reglarea pe o valoare constantă

Pentru încăperi în care câștigurile termice sau pierderile termice de bază sunt acoperite de un alt sistem de încălzire, încălzirea prin pardoseală, fie că este vorba despre încălzirea prin pardoseală Fenix sau altul, poate fi proiectată ca sursă suplimentară pentru asigurarea unei temperaturi plăcute a pardoselii (buclat, holuri, hale, băi). Pentru reglarea puterii se folosește un termostat cu senzor de temperatură montat în planul de amplasare al cablului de încălzire, temperatura pardoselii fiind menținută pe o valoare constantă. Senzorul de temperatură este montat într-o țeavă metalică la nivelul elementelor de încălzire, paralel cu acestea, astfel încât să nu se intersecteze.

Reglarea puterii termice a încălzirii prin pardoseală acumulativă

În regimul acumulativ există un decalaj între faza de preluare a energiei și transformarea ei în căldură și faza de transfer a căldurii în spațiu, iar descărcarea sistemului se desfășoară spontan și poate fi influențată greu de tehnica de reglare. Prin urmare, reglarea puterii este mai dificilă decât în regimul direct și nici calitatea confortului termic nu este întotdeauna optimă. O soluție potrivită este completarea încălzirii prin pardoseală de bază, de exemplu încălzirea prin pardoseală Fenix, cu un sistem dinamic (convectoare electrice, radiatoare, încălzire directă în zona periferică).

Pentru reglarea puterii se folosește o reglare ekitermică, care comandă încărcarea sistemului în funcție de temperatura exterioară și de căldura reziduală din pardoseală. Regulatoarele sunt echipate în același timp cu un limitator de temperatură al pardoselii pentru protecția elementelor de încălzire împotriva depășirii temperaturii permise în planul de amplasare al cablului de încălzire. La montarea senzorului de temperatură al pardoselii se aplică aceleași reguli ca la sistemul direct. Senzorul de temperatură al aerului exterior se montează pe partea de nord a clădirii, într-un loc protejat împotriva iradiării solare, la o înălțime de aproximativ 2 până la 3 m deasupra solului. Senzorul se introduce în cutia de instalare. Pentru a se adapta mai bine inerției termice a clădirii, poate fi îngropat în peretele exterior (tencuială).

Încărcarea poate fi reglată manual sau automat. La reglarea manuală este necesar să se regleze manual diferite parametri în funcție de vreme și de momentul preluării energiei. La reglarea automată, regulatoarele au o funcție integrată care ajustează caracteristicile încărcării, adaptează începutul încărcării, durata scăderii și durata descărcării individual, în funcție de vremea actuală. Se poate trata de reglare cu anticipație sau reglare ulterioară. La reglarea cu anticipație, sistemul primește comanda de încărcare de la începutul perioadei de tarif redus pe durata necesară. La reglarea ulterioară, durata necesară de încărcare în cadrul perioadei de tarif redus se calculează de la sfârșitul perioadei de tarif redus. Reglarea cu anticipație este potrivită pentru cazurile în care duratele de încărcare sunt egale sau dacă începuturile și sfârșiturile perioadelor de încărcare sunt neregulate în timp. Reglarea ulterioară poate fi aleasă în celelalte cazuri.

Regulatoarele noii generații funcționează pe principiul logicii fuzzy. Temperatura reglată pentru pornirea/oprirea sistemului poate varia într-un anumit interval. Regulatorul poate distinge, de exemplu, o scădere temporară a temperaturii cauzată de deschiderea unei ferestre și poate evalua dacă căldura acumulată în pardoseală va compensa această scădere. Regulatoarele vechi de generație comandă puterea de încălzire pornind/oprinând alimentarea electrică în circuit la atingerea valorii reglate a temperaturii, astfel încât la fluctuații scurte poate apărea o supraincălzire alternativă.

Comanda prin semnal de comandă la distanță colectivă (HDO)

Consumul de energie electrică din rețeaua de distribuție nu este uniform în timpul zilei, existând intervale de vârf și intervale de surplus de energie. Acesta depinde de mai mulți factori care rezultă din obiceiurile oamenilor, din procesele tehnologice din producție și sunt influențați de factorii meteorologici (temperatura exterioară, norii etc.). Din punct de vedere economic, este necesar să se creeze condițiile în care echipamentele de distribuție și centralele electrice să fie utilizate optimal, adică să se echilibreze cât mai bine consumul de energie, dar și să se creeze condițiile pentru a nu apărea pierderi în producție și pentru a nu apărea restricții pentru consumatori.

Companiile energetice influențează consumul de energie electrică atât prin tarifele de preț, care reprezintă condiții ale livrării energiei și generează presiune asupra consumului în afara perioadelor de vârf, dar și operațional, prin comanda la distanță colectivă. Comanda la distanță colectivă permite deblocarea sau blocarea consumatorilor electrici la distanță dintr-un centru de dispecerizare, în funcție de condițiile specifice din rețeaua de distribuție (fig. 5.39 și 5.40). În trecut, HDO controla doar consumatorii cu acumulare, în prezent fiind extinsă sfera de acțiune și asupra consumatorilor de mică și mare putere, cum ar fi încălzitoarele cu acumulare de apă în gospodărie și în industrie, încălzirea electrică cu acumulare și directă, pompele de căldură, echipamentele de preparare a furajelor în agricultură, instalațiile de climatizare, cuptoarele electrice în producția industrială și alimentară, instalațiile de pompare a apei în stații de apă, băi, piscine etc.

Controlul consumului are un efect favorabil asupra:

• reducerea costurilor de achiziție a energiei,

• utilizării mai bune a centralelor electrice și minimizării costurilor de producție a energiei electrice,

• utilizării mai eficiente a investițiilor în echipamentele de distribuție ale rețelelor electrice, deoarece se poate conecta un număr mai mare de consumatori cu acumulare și alți consumatori.

Funcționarea încălzirii electrice prin pardoseală

Funcționarea încălzirii electrice prin pardoseală (IEP) - Încălzirea prin pardoseală Fenix și a altor tipuri depinde de:

• regimul de funcționare,

• cerințele energetice,

• clădirea.

Regimul de funcționare al încălzirii electrice prin pardoseală

În funcție de momentul consumului de energie electrică din rețeaua de distribuție, se deosebesc trei regimuri de bază ale încălzirii electrice prin pardoseală:

• cu acumulare,

• semi-accumulativ,

• direct.

Încălzirea prin pardoseală Fenix oferă soluții pentru fiecare dintre aceste regimuri de funcționare.

Regimul cu acumulare al IEP

Ciclul de funcționare al acestui tip de încălzire este împărțit în două etape. În prima etapă (etapa de încărcare) are loc un consum continuu de energie electrică din rețeaua de distribuție, care se transformă în căldură și este stocată în masa de acumulare a pardoselii. Acest lucru are loc în momentul în care rețeaua de distribuție este mai puțin solicitată, cel mai adesea noaptea, timp de 8-10 ore (perioada cu tarif redus). În a doua etapă (etapa de descărcare) sistemul este blocat. Are loc o eliberare spontană a energiei acumulate în spațiu, ceea ce este însoțit de o scădere progresivă a temperaturii suprafeței pardoselii.

Durata limitată a încărcării are ca rezultat o creștere a puterii instalate, ceea ce implică o cerință de dimensiune mai mare a conexiunii electrice. O mare putere de conectare generează probleme în zonele cu capacitate redusă a rețelelor electrice în ceea ce privește conectarea unui număr mare de consumatori.

Tipul de încălzire cu acumulare este cerut din punct de vedere al construcției pardoselii, reduce înălțimea liberă a încăperii și impune cerințe sporite privind rezistența planșeului.

Reglarea sistemului este problematică. Sistemul nu este capabil să reacționeze elastic la schimbările bruște ale condițiilor de funcționare (schimbarea temperaturii ca urmare a schimbărilor climatice sau a câștigurilor termice). În plus, apar probleme în asigurarea confortului termic în orele de după-amiază în cazul scăderii temperaturii aerului exterior și în perioadele de tranziție. Din cauza marii inerții termice, este necesar să fie proiectat pentru clădiri masive cu același regim termic și fără suprafețe mari vitrate.

Deși caracteristicile menționate mai sus nu sunt foarte favorabile pentru sistemul cu acumulare, acest tip de încălzire are un rol iremplinibil ca element de reglare în echilibrarea consumului de la rețelele electrice și, în trecut, consumurile cu acumulare erau avantajate din punct de vedere al prețului și preferate în aprobarea cererilor pentru încălzire electrică.

Regimul semi-accumulativ al IEP

Acest regim de încălzire poate fi caracterizat și ca un regim cu acumulare cu o durată de încărcare distribuită. Ciclul de funcționare al sistemului este același ca în cazul regimului cu acumulare, fiind format din două etape - etapa de încărcare și etapa de descărcare. Etapa de încărcare a sistemului poate fi distribuită în mai multe intervale de timp, iar consumul principal de energie electrică are loc noaptea, iar în cazul în care este necesar, ceea ce nu este întotdeauna obligatoriu, sistemul poate fi reîncărcat și în timpul zilei, în special în orele de după-amiază. Din acest motiv, cerințele privind calitatea izolației termice sub planul de amplasare al cablurilor de încălzire și grosimea stratului de acumulare al pardoselii sunt mai mici. Din cauza duratei reduse a consumului de energie și a posibilității de reîncărcare, puterea instalată a sursă este mai mică.

În comparație cu consumul cu acumulare, scad cheltuielile de investiții pentru pardoseală, sursa de căldură și dimensiunea conexiunii electrice. Rețeaua de distribuție nu este solicitată atât de puternic și crește numărul de consumatori care pot fi conectați la o anumită dimensiune a rețelei dintr-o anumită zonă. Sistemul este mai ușor reglabil, ceea ce implică și economii de energie în funcționare comparativ cu tipul anterior. Este potrivit pentru clădiri noi cu funcționare pe durata întregii zile. Din cauza inerției termice destul de mari, este problematică asigurarea confortului termic în perioadele de tranziție.

Regimul direct al IEP

Regimul de funcționare al acestui tip de încălzire este diametral diferit de cele două tipuri anterioare. Sursa de căldură consumă energie electrică din rețea în funcție de nevoi pe durata întregii funcționări, cu excepția perioadei de blocare a sistemului, care este minim 2 ore pe zi.

Sistemul este caracterizat de o grosime minimă a pardoselii de încălzire, deoarece nu este necesară acumularea căldurii. Dimpotrivă, este dorită o creștere a dinamicii sistemului, ceea ce se obține prin amplasarea planului de instalare al cablurilor de încălzire cât mai aproape de stratul de suprafață al pardoselii. Dacă elementele de încălzire sunt instalate într-un strat de beton, acesta are doar o funcție de acoperire. Puterea instalată este aproape cu jumătate mai mică decât în cazul regimului cu acumulare, ceea ce implică și o dimensiune mai mică a conexiunii electrice și o capacitate de conectare a unui număr de consumatori de două ori mai mare la aceeași capacitate a rețelei electrice.

Datorită grosimii minime a pardoselii și posibilității de a amplasa suprafața de încălzire chiar și pe o pardoseală existentă fără lucrări de demolare necesare, sistemul poate fi utilizat în reconstrucția instalației de încălzire. În comparație cu regimul cu acumulare și semi-accumulativ, se caracterizează printr-un timp de pornire scurt (30-120 minute, în funcție de tipul pardoselii și grosimea stratului de beton), o reglare mai bună, o reacție elastică la schimbarea condițiilor de funcționare, ceea ce înseamnă economii de energie. Nu este un sistem tipic direct cu reacție imediată la intervenția regulatorului. O anumită inerție termică, determinată de greutatea specifică a stratului de suprafață, este utilă pentru a acoperi perioada de blocare a sistemului fără a reduce calitatea confortului termic.

Cheltuielile de investiții, datorită grosimii mai mici a podeței, dimensiunii mai mici a conexiunii electrice, puterii instalate mai mici a surselor de căldură și sarcinii statice mai mici a structurilor de tavan, sunt mai mici decât în alte regimuri.

Folosirea încălzirii electrice prin pardoseală în clădiri

Datorită flexibilității regimurilor de funcționare, reglării simple a puterii termice (pornire/oprire) și posibilității de a folosi metodele cunoscute de strategii de reglare, încălzirea electrică prin pardoseală găsește o largă utilizare în clădiri de diferite tipuri pentru încălzirea spațiilor interioare sau exterioare. Poate fi folosită în clădiri cu regim de utilizare permanentă, cu regim de utilizare ocazională sau ca încălzire suplimentară.

Clădiri cu regim de utilizare permanentă

Încălzirea electrică prin pardoseală ca sursă permanentă de căldură se aplică în clădiri de tip rezidențial (case de familie, construcții de apartamente), spitale, grădinițe și școli maternale, instalații recreative și de baie, hoteluri de munte și cabane. Sistemul de încălzire este proiectat ca singura sursă de căldură și acoperă pierderea totală de căldură a încăperii încălzite. Poate fi aplicat în regim direct, acumulativ sau semi-acumulativ, în funcție de cerințele utilizatorului, condițiile clădirii și posibilitățile rețelei electrice de distribuție în ceea ce privește puterea necesară într-o anumită zonă. Clientul are la dispoziție multe sisteme, de exemplu este disponibil încălzirea prin pardoseală Fenix.

Pentru ca sistemul de încălzire să funcționeze optimal, este necesar să se potrivească regimul termic al acestuia cu regimul termic al clădirii. Versiunile acumulativă și semi-acumulativă se recomandă pentru clădiri masive, grele, cu o suprafață minimă a construcțiilor transparente. Versiunea directă, datorită reacției dinamice la intervenția tehnicii de reglare în funcție de constanta temporală, se aplică în clădiri cu peretele exterior de orice tip.

Datorită perioadei limitate de consum de energie, sistemul acumulativ poate întâmpina probleme în asigurarea confortului termic la sfârșitul perioadei de descărcare, de exemplu în cazul unui agravit brusc al vremii. Este mai bine să se folosească încăperea imediat după terminarea încărcării sistemului. Prin urmare, această metodă este potrivită pentru clădiri cu funcționare predominantă diminețică sau în combinație cu un sistem suplimentar de convecție. Sistemul semi-acumulativ și direct asigură confortul termic pe durata utilizării zilnice a clădirii. În cazul reabilitării sursei de căldură, dacă se ia în considerare un sistem electric de pardoseală, cea mai acceptabilă și adesea singura alternativă este versiunea directă.

Confortul termic este asigurat prin reglare individuală a puterii pentru fiecare spațiu încălzit. În cazul regimului direct se folosește reglarea temperaturii aerului la o valoare constantă sau în funcție de temperatura aerului exterior, în cazul regimului acumulativ și semi-acumulativ exclusiv în funcție de temperatura aerului exterior. Regulatorul asigură, în același timp, ca temperatura suprafeței podelei (la nivelul cablului de încălzire) să nu depășească valorile stabilite prin normele igienice în concordanță cu tipul încăperii. Pentru reglare se folosesc termostatele, care sunt montate fie direct în încăpere, fie în tablou. Termostatele vechi de generație funcționează pe principiul întreruperii/relansării energiei electrice în sistem atunci când se atinge una dintre valorile stabilite. Pentru creșterea confortului de trai, sunt adesea completate cu cronometre care permit programarea regimului de încălzire pe mai multe zile înainte (zile lucrătoare, weekenduri, vacanțe). Termostatele de generație nouă funcționează ca dispozitive inteligente programabile, care au un element de timp construit în structura lor. Reglează temperatura aerului și temperatura podelei cu cheltuieli optime de funcționare. Asigură confortul termic pe baza evaluării gradientului termic din încăpere și pot determina timpul necesar pentru atingerea temperaturii dorite.

Clădiri cu utilizare ocazională

Încălzirea electrică prin pardoseală ca sursă ocazională de căldură are largi posibilități de aplicare:

• În spații de tip rezidențial, care nu sunt utilizate în mod regulat. La aceste spații se numără, de exemplu, cabane de sâmbătă, garaje, încăperi pentru hobby-uri în casele rezidențiale etc. În perioadele în care clădirea sau spațiul nu este utilizat, sistemul de încălzire nu trebuie să înghețe și la începutul funcționării trebuie să se asigure încălzirea rapidă a spațiului interior. Aceste cerințe le îndeplinește sistemul de pardoseală în versiunea directă cu o constantă temporală minimă (instalarea elementelor direct sub stratul de pasare). În cazul unui echipament mai confortabil, când sistemul este condus de un dispozitiv reglabil programabil, care permite pornirea acestuia astfel încât să asigure confortul termic în timpul utilizării clădirii, se poate folosi și alte regimuri de încălzire. Această posibilitate este mai rară și, din motive economice, este luată în considerare doar dacă utilizarea spațiului după pornirea sistemului va fi mai lungă (cabane de sâmbătă). O altă posibilitate este pornirea încălzirii prin telefon, astfel încât spațiul interior să fie încălzit deja în momentul sosirii în clădire. Puterea termică se reglează ca în cazul clădirilor cu regim de utilizare permanentă.

• În spații de tip ne-rezidențial, utilizate ocazional. La aceste spații se pot include biserici, stadione, tribune, unde oamenii se află scurt timp (1-2 ore). Nu este necesar să se încălzească întreg spațiul interior, ci doar o parte. Din elementele de încălzire, datorită grosimii mici de construcție și instalării simple, se iau în considerare plăci și plase electrice. Acestea se montează pe partea inferioară (căldura se radiază către picioare) sau pe spătare (căldura se radiază către spate), sub covor, pardoseală, mese de lucru (încălzirea mâinilor) etc. Reglarea sistemului este asigurată de obicei de un termostat echipat cu un senzor de temperatură la nivelul cablului de încălzire.

• În spații de tip ne-rezidențial, care sunt utilizate în mod regulat câteva zile pe săptămână, dar alte metode de încălzire ar fi neeconomice sau inadecvate. În această grupă se încadrează în special hale industriale, depozite neîncălzite, ateliere etc. Oamenii se află aici adesea 24 de ore pe zi, dar încălzirea unor astfel de spații extinse ar fi atât foarte dificilă (o înălțime constructivă mare), cât și neeconomică (aproape imposibilă de reglat - o mare cantitate de căldură străină din mașini). În astfel de cazuri, încălzirea se rezolvă prin crearea de insule termice, adică se încălzesc direct locurile de muncă, locurile de ședere a oamenilor, suprafețele de manipulare. În mod corespunzător se aplică plăci și plase de încălzire, sau sistemul de pardoseală în regim direct. Pentru reglare se folosesc termostate echipate cu senzor de temperatură la nivelul cablului de încălzire.

Pe piață sunt disponibile mai multe sisteme de încălzire prin pardoseală, de exemplu și încălzirea prin pardoseală Fenix.

Încălzire suplimentară

Încălzirea electrică prin pardoseală, de exemplu încălzirea prin pardoseală Fenix, în regim direct ca sursă suplimentară de căldură se proiectează:

• în spații, unde există câștiguri termice (hale, holuri, toalete) pentru asigurarea unei temperaturi plăcute a suprafeței podelei;

• în spații, unde pierderea termică de bază este acoperită de alte sisteme de încălzire și nu dorim o pardoseală rece (bucluc, băi);

• pentru asigurarea confortului termic în perioada tranzițională, când sistemul principal de încălzire este în afara funcționării.

Functionarea sistemului este condusă de un termostat echipat cu un senzor de temperatură a podelei. Puterea de încălzire se determină în aceste cazuri pe baza scopului încăperii, compoziției podelei și cerințelor privind dinamica sistemului.

Bibliografie:

Dušan Petráš, Miroslav Kotrbatý: Încălzirea clădirilor spațioase și a halelor