Talno ogrevanje Fenix

Regulacija toplotne moči

Ponudbo najdete v kategoriji električno talno ogrevanje – grelne preproge, kabli in termostati.

Za uravnavanje moči električnih ogrevalnih sistemov, na primer talnega ogrevanja Fenix, se uporablja dvotočkovna regulacija, ki temelji na prekinitvi oziroma ponovni vzpostavitvi dovoda električne energije v ogrevalni krog, ko je dosežena mejna vrednost, nastavljena na regulatorju.

Ogrevalna površina se v večini primerov deli na bivalne in robne cone, v katerih so površinske temperature tal različne. V takem primeru je treba vsak ogrevalni krog regulirati posebej. Naprave, s katerimi se regulacija izvaja, so v močnostnem delu praviloma veliko zanesljivejše od končnih regulacijskih elementov toplovodnega sistema (pogoni z regulacijskimi armaturami).

Pri izbiri primerne regulacijske tehnike je treba upoštevati:

• ali ogrevalni sistem, naj bo to talno ogrevanje Fenix ali kateri drug, deluje kot dodatni ali kot osnovni vir toplote;

• način delovanja sistema (akumulacijski, neposredni);

• vrsto objekta;

• zahteve uporabnika.

Najnatančnejšo regulacijo je mogoče doseči z vgradnjo ločenih regulatorjev v vsakem prostoru. Uporabljajo se elektronski termostati, ki imajo običajno funkcijo nočnega znižanja temperature, pri čemer je to znižanje določeno ali pa ga lahko nastavi uporabnik. Termostate je mogoče dopolniti s stikalno uro s časovnim programom, sodobnejši izdelki pa imajo časovnik že vgrajen. Izbira krmilnih elementov je široka – od preprostih analognih do celovitih digitalnih krmilnih enot z različnimi pametnimi funkcijami.

Regulacija glede na temperaturo prostora

To je osnovni način uravnavanja moči katerega koli električnega talnega ogrevanja, na primer talnega ogrevanja Fenix, zasnovanega kot osnovni vir toplote. Uporablja se termostat s tipalom temperature tal in tipalom temperature zraka v prostoru.

Tipalo temperature tal je vgrajeno v ravnini, v kateri je položen grelni kabel, najbolje na njeni sredini, v presečišču diagonal, vendar najmanj 0,5 m od njenega roba, in sicer vzporedno z grelnimi vodniki, tako da se z njimi ne križa. Da ga je mogoče zamenjati, je položeno v kovinsko cevko, katere konec se zatesni.

Tipalo temperature zraka je vgrajeno neposredno v ohišje termostata, nameščenega v ogrevanem prostoru, lahko pa je zunanje in nameščeno na steni. Namesti se približno 1 200 do 1 500 mm nad tlemi, tako da daje čim bolj objektivne podatke o dejanski temperaturi. Ne sme ga zakrivati pohištvo, prav tako ne sme biti izpostavljeno prepihu ali toplotnim dobitkom iz notranjih ali zunanjih virov. Termostati z zunanjim tipalom temperature so primerni za objekte, kjer je treba preprečiti, da bi z njimi upravljale nepooblaščene osebe (na primer v šolah, hotelih, objektih javne uprave ipd.). Vgradijo se v elektro omarico.

Vsak termostat, ki uravnava temperaturo tal, mora imeti omejevalnik temperature tal, ki grelne elemente varuje pred neželenim zvišanjem temperature v ravnini, v kateri je položen grelni kabel. Nameščen je v priključni dozi v steni. Deluje tako, da sistem izklopi, ko je v grelni ravnini dosežena najvišja temperatura .

Želena temperatura zraka v ogrevanem prostoru in najvišja površinska temperatura tal se nastavita na termostatu. Regulacijska naprava deluje tako, da z uravnavanjem temperature tal vzdržuje temperaturo zraka na nastavljeni vrednosti. Ko je dosežena nastavljena vrednost temperature zraka ali temperature tal, prekine dovod električne energije v krog.

Regulacija glede na temperaturo zunanjega zraka

Ta način je primeren za prostore z velikimi zastekljenimi površinami, kjer se sobni termostat prepozno odzove na toplotne dobitke zaradi sončnega obsevanja, zaradi toplotne vztrajnosti sistema pa pride do pregrevanja. V takem primeru se tipalo temperature zunanjega zraka namesti na južno fasado, ustrezna regulacijska tehnika sončno obsevanje zazna vnaprej in pravočasno zniža temperaturo tal.

Regulacija na stalno vrednost

V prostorih s toplotnimi dobitki ali tam, kjer osnovne toplotne izgube pokriva drug ogrevalni sistem, je lahko talno ogrevanje, naj bo to talno ogrevanje Fenix ali katero drugo, zasnovano kot dodatni vir, ki zagotavlja prijetno temperaturo tal (kuhinje, hodniki, veže, kopalnice). Za regulacijo moči se uporablja termostat s tipalom temperature, vgrajenim v ravnini, v kateri je položen grelni kabel, temperatura tal pa se vzdržuje na stalni vrednosti. Tipalo temperature je položeno v kovinsko cevko v višini grelnih elementov, vzporedno z njimi, tako da se z njimi ne križa.

Regulacija toplotne moči akumulacijskega talnega ogrevanja

Pri akumulacijskem načinu je med fazo odjema energije in njene pretvorbe v toploto ter fazo oddajanja toplote v prostor časovni zamik, pri čemer praznjenje sistema poteka samodejno in ga je z regulacijsko tehniko težko uravnavati. Zato je regulacija moči zahtevnejša kot pri neposrednem načinu, pa tudi toplotno ugodje ni vedno optimalno. Primerna rešitev je dopolnitev osnovnega talnega ogrevanja, na primer talnega ogrevanja Fenix, z dinamičnim sistemom (električni konvektorji, radiatorji, neposredno ogrevanje v robni coni).

Za uravnavanje moči se uporablja vremensko vodena regulacija, ki polnjenje sistema krmili glede na zunanjo temperaturo in preostalo toploto v tleh. Regulatorji imajo hkrati omejevalnik temperature tal, ki grelne elemente varuje pred prekoračitvijo dovoljene temperature v ravnini, v kateri je položen grelni kabel. Za namestitev tipala temperature tal veljajo enaka načela kot pri neposrednem sistemu. Tipalo temperature zunanjega zraka se namesti na severno stran objekta, na mesto, zaščiteno pred sončnim sevanjem, približno 2 do 3 m nad terenom. Tipalo se vstavi v inštalacijsko dozo. Da bi se ogrevalni sistem bolje prilagodil toplotni vztrajnosti objekta, se lahko tipalo vgradi v zunanji zid (omet).

Polnjenje je mogoče krmiliti ročno ali samodejno. Pri ročnem krmiljenju je treba različne parametre nastavljati ročno glede na vreme in čas odjema energije. Pri samodejnem krmiljenju imajo regulatorji vgrajeno funkcijo, ki prilagaja značilnosti polnjenja ter začetek polnjenja, čas znižanja in čas praznjenja samostojno uskladi s trenutnim vremenom. Krmiljenje je lahko vnaprejšnje ali naknadno. Pri vnaprejšnjem krmiljenju sistem dobi ukaz za polnjenje ob začetku nižje tarife, in sicer za potreben čas. Pri naknadnem krmiljenju se potreben čas polnjenja v obdobju nižje tarife računa od konca nižje tarife nazaj. Vnaprejšnje krmiljenje je primerno, kadar so časi polnjenja enaki ali kadar so začetki in konci obdobij polnjenja časovno nepravilni. Naknadno krmiljenje je mogoče izbrati v drugih primerih.

Regulatorji nove generacije delujejo po načelu mehke logike (fuzzy logic). Nastavljena temperatura za vklop/izklop sistema se lahko giblje v določenem intervalu. Regulator zna na primer prepoznati začasen padec temperature zaradi odprtega okna in presoditi, ali ga bo izravnala toplota, shranjena v tleh. Regulatorji starejše generacije moč ogrevanja uravnavajo z vklapljanjem/izklapljanjem dovoda električne energije v krog, ko je dosežena nastavljena vrednost temperature, zato lahko ob kratkotrajnih nihanjih prihaja do občasnega pregrevanja.

Krmiljenje s signalom daljinskega krmiljenja porabe (HDO)

Odjem električne energije iz elektroenergetskega sistema čez dan ni enakomeren, pojavljajo se obdobja konic in obdobja presežkov energije. Odvisen je od številnih dejavnikov, ki izhajajo iz navad ljudi in tehnoloških procesov v proizvodnji, nanj pa vplivajo tudi vremenske razmere (zunanja temperatura, oblačnost ipd.). Z vidika gospodarnosti je treba ustvariti take razmere, da so razdelilne naprave in elektrarne optimalno izkoriščene, torej odjem energije čim bolj izenačiti, hkrati pa poskrbeti, da v proizvodnji ne nastajajo izgube in da odjemalci niso omejeni.

Elektroenergetska podjetja vplivajo na odjem električne energije s cenovnimi tarifami, ki so sestavni del pogojev dobave energije in spodbujajo odjem zunaj konic, ter operativno, z daljinskim krmiljenjem porabe. Daljinsko krmiljenje porabe omogoča, da se električni porabniki sproščajo ali blokirajo na daljavo iz dispečerskega centra glede na konkretne razmere v distribucijskem omrežju (sl. 5.39 in 5.40) . V preteklosti so se s HDO krmilili le akumulacijski porabniki, danes pa se je krog razširil na male in velike odjemalce, kot so npr. akumulacijski grelniki vode v gospodinjstvih in industriji, akumulacijsko in neposredno električno ogrevanje, toplotne črpalke, naprave za pripravo krme v kmetijstvu, klimatske naprave, električne peči v industrijski in živilski proizvodnji, črpalne naprave vodovodov, zdravilišča, bazeni ipd.

Krmiljenje odjema ugodno vpliva na:

• znižanje stroškov nakupa energije,

• boljšo izkoriščenost elektrarn in čim nižje stroške proizvodnje električne energije,

• boljši izkoristek naložb v razdelilne naprave distribucijskih omrežij, saj je mogoče priključiti večje število akumulacijskih in drugih porabnikov.

Delovanje električnega talnega ogrevanja

Delovanje električnega talnega ogrevanja (ETO) - talnega ogrevanja Fenix in drugih je odvisno od:

• načina delovanja,

• energijske zahtevnosti,

• gradbenega objekta.

Način delovanja električnega talnega ogrevanja

Glede na čas odjema električne energije iz elektroenergetskega sistema ločimo tri osnovne načine delovanja električnega talnega ogrevanja:

• akumulacijski,

• polakumulacijski,

• neposredni.

Talno ogrevanje Fenix ponuja sestave tal za vsak način delovanja.

Akumulacijski način ETO

Delovni cikel tega načina ogrevanja je razdeljen na dve fazi. V prvi fazi (čas polnjenja) poteka neprekinjen odjem električne energije iz elektroenergetskega sistema, ki se pretvarja v toploto in shranjuje v akumulacijski masi tal. To se dogaja v času manjše obremenitve električnega omrežja, najpogosteje ponoči, in sicer 8 do 10 ur (veljavnost nižje tarife). V drugi fazi (čas praznjenja) je sistem blokiran. Shranjena energija se samodejno oddaja v prostor, kar spremlja postopno zniževanje temperature površine tal.

Omejeni čas polnjenja zahteva večjo inštalirano priključno moč, zato je potreben močnejši električni priključek. Velika priključna moč na območjih z majhno zmogljivostjo električnih omrežij povzroča težave pri priključevanju večjega števila odjemalcev.

Akumulacijski način ogrevanja je zahteven glede konstrukcije tal, zmanjšuje svetlo višino prostora in postavlja večje zahteve glede nosilnosti stropne plošče.

Regulacija sistema je težavna. Sistem se ne more prožno odzivati na nenadne spremembe pogojev delovanja (sprememba temperature zaradi spremembe vremena ali toplotnih dobitkov). Težave nastajajo tudi pri zagotavljanju toplotnega ugodja v popoldanskih urah, ko pade temperatura zunanjega zraka, in v prehodnih obdobjih. Zaradi velike toplotne vztrajnosti ga je treba načrtovati za masivne stavbe z enakomernim toplotnim režimom in brez velikih zastekljenih površin.

Čeprav navedene značilnosti akumulacijskemu sistemu niso najbolj v prid, ima ta način ogrevanja nenadomestljivo vlogo kot regulacijski element pri izravnavanju odjema iz električnih omrežij, še v nedavni preteklosti pa je bil akumulacijski odjem cenovno ugodnejši in je imel prednost pri odobravanju vlog za električno ogrevanje.

Polakumulacijski način ETO

Ta način ogrevanja bi lahko opisali tudi kot akumulacijski način z razporejenim časom polnjenja. Delovni cikel sistema je tako kot pri akumulacijskem načinu sestavljen iz dveh faz – faze polnjenja in faze praznjenja. Faza polnjenja sistema je lahko razporejena v več časovnih pasov, pri čemer glavni odjem električne energije poteka ponoči, po potrebi, kar ni vedno nujno, pa se sistem lahko dopolni tudi podnevi, večinoma v popoldanskih urah. Zato so manjše tudi zahteve glede kakovosti toplotne izolacije pod ravnino, v kateri so položeni grelni kabli, in debeline akumulacijske plasti talne konstrukcije. Zaradi krajšega časa odjema energije in možnosti dopolnjevanja se zmanjša potrebna inštalirana priključna moč vira.

V primerjavi z akumulacijskim odjemom so nižji investicijski stroški za konstrukcijo tal, vir toplote in dimenzijo priključka. Elektroenergetski sistem ni obremenjen s tako sunkovitimi odjemi, poveča pa se tudi mogoče število priključenih odjemalcev na dano dimenzijo omrežja na posameznem območju. Sistem je mogoče bolje regulirati, zato so v primerjavi s prejšnjim tipom med delovanjem doseženi tudi prihranki energije. Primeren je za novogradnje s celodnevnim delovanjem. Zaradi še vedno razmeroma velike toplotne vztrajnosti je z njim težko zagotoviti toplotno ugodje v prehodnem obdobju.

Neposredni način ETO

Način delovanja tega ogrevanja se povsem razlikuje od prejšnjih dveh. Vir toplote odjema električno energijo iz omrežja po potrebi ves čas delovanja, razen v času blokade sistema, ki traja najmanj 2 uri na dan.

Za sistem je značilna najmanjša debelina ogrevanih tal, saj ni zahteve po akumulaciji toplote. Ravno nasprotno, zaželeno je povečati dinamiko sistema, kar dosežemo tako, da ravnino z grelnim kablom položimo čim bližje pod zaključno talno oblogo. Če se grelni elementi vgradijo v plast betona, ima ta le zaščitno vlogo. Inštalirana moč je skoraj za polovico nižja kot pri akumulacijskem načinu, zato je manjša tudi dimenzija električnega priključka, na dano zmogljivost električnega omrežja pa je mogoče priključiti za polovico več odjemalcev.

Zaradi najmanjše debeline talne konstrukcije in možnosti, da se ogrevalna površina položi tudi na obstoječa tla brez rušitvenih del, je sistem mogoče uporabiti pri prenovi ogrevalnega sistema. V primerjavi z akumulacijskim in polakumulacijskim načinom ga odlikujejo kratek čas segrevanja (30 do 120 minut, odvisno od uporabljene talne obloge in debeline betonske plasti), boljša regulacija in prožen odziv na spremembo pogojev delovanja, kar pomeni prihranke energije. To ni tipičen neposredni sistem s takojšnjim odzivom na poseg regulatorja. Določena toplotna vztrajnost. ki jo določa površinska masa zaključne talne obloge, je primerna za premostitev časa blokade sistema brez slabšega toplotnega ugodja.

Tudi investicijski stroški so zaradi manjše debeline tal, manjše dimenzije električnega priključka, nižje inštalirane priključne moči vira toplote in manjše statične obremenitve stropnih konstrukcij nižji kot pri drugih načinih.

Uporaba električnega talnega ogrevanja v stavbah

Zaradi različnih načinov delovanja, preproste regulacije toplotne moči (vklop/izklop) in možnosti uporabe znanih regulacijskih strategij se električno talno ogrevanje široko uporablja v objektih različnih vrst za ogrevanje notranjih ali zunanjih površin. Deluje lahko v objektih s stalno uporabo, z občasno uporabo ali kot dodatno ogrevanje.

Objekti s stalno uporabo

Električno talno ogrevanje kot stalni vir toplote se uporablja v stanovanjskih objektih (družinske hiše, večstanovanjske stavbe), bolnišnicah, jaslih in vrtcih, rekreacijskih in zdraviliških objektih, gorskih hotelih in kočah. Ogrevalni sistem se načrtuje kot edini vir toplote in pokriva celotne toplotne izgube ogrevanega prostora. Uporabiti ga je mogoče v neposrednem, akumulacijskem in polakumulacijskem načinu, kar je odvisno od zahtev uporabnika, razmer na gradbišču in zmogljivosti elektroenergetskega omrežja glede potrebne priključne moči na posameznem območju. Kupec lahko izbira med številnimi sistemi, na voljo je na primer talno ogrevanje Fenix.

Da bi ogrevalni sistem deloval optimalno, je treba njegov toplotni režim uskladiti s toplotnim režimom objekta. Akumulacijsko in polakumulacijsko izvedbo je primerno načrtovati za masivne, težke stavbe z najmanjšo mogočo površino prozornih konstrukcij. Neposredna izvedba se zaradi dinamičnega odziva na poseg regulacijske tehnike, odvisnega od časovne konstante, obnese v stavbah s kakršnim koli ovojem.

Akumulacijski sistem ima lahko zaradi omejenega časa odjema energije težave pri zagotavljanju toplotnega ugodja proti koncu časa praznjenja, na primer ob nenadnem poslabšanju vremena. Prostore je najbolje uporabljati takoj po končanem polnjenju sistema. Zato je ta način primeren za objekte s pretežno dopoldansko uporabo ali v kombinaciji z dodatnim konvekcijskim sistemom. Polakumulacijski in neposredni sistem zagotavljata toplotno ugodje ves dan uporabe objekta. Pri prenovi vira toplote, kadar se razmišlja o električnem talnem sistemu, se kot najsprejemljivejša in pogosto edina možnost kaže neposredna izvedba.

Toplotno ugodje se zagotavlja z individualno regulacijo moči posebej za vsak ogrevani prostor. Pri neposrednem načinu se uporablja regulacija temperature zraka na stalno vrednost ali glede na temperaturo zunanjega zraka, pri akumulacijskem in polakumulacijskem načinu pa izključno glede na temperaturo zunanjega zraka. Regulator hkrati poskrbi, da temperatura površine tal (v ravnini, v kateri je položen grelni kabel) ne preseže nastavljenih vrednosti, ki jih glede na vrsto prostora določa higienski predpis. Za regulacijo se uporabljajo termostati, nameščeni neposredno v prostoru ali v elektro omarici. Termostati starejše generacije delujejo po načelu prekinitve/ponovne vzpostavitve dovoda električne energije v sistem, ko je dosežena katera od nastavljenih vrednosti. Za večje bivalno udobje so običajno dopolnjeni s stikalno uro, ki omogoča programiranje načina ogrevanja za več dni vnaprej (delovni dnevi, konci tedna, počitnice). Termostati nove generacije delujejo kot pametne programabilne naprave z vgrajenim časovnikom. Temperaturo zraka in temperaturo tal uravnavajo ob optimalnih stroških delovanja. Toplotno ugodje zagotavljajo na podlagi ocene temperaturnega gradienta v prostoru in znajo določiti čas, potreben za doseganje želene temperature.

Objekti z občasno uporabo

Električno talno ogrevanje kot občasni vir toplote ima široke možnosti uporabe:

• V bivalnih prostorih, ki se ne uporabljajo redno. Mednje sodijo na primer počitniške hišice, garaže, hobi delavnice v stanovanjskih hišah ipd . V obdobju, ko se objekt ali prostor ne uporablja, ogrevalni sistem ne sme zamrzniti, ob začetku uporabe pa je treba zagotoviti hitro segretje prostora. Te zahteve izpolnjuje talni sistem v neposredni izvedbi z najmanjšo časovno konstanto (vgradnja elementov neposredno pod zaključno talno oblogo). Pri udobnejši opremi, ko sistem krmili programabilna regulacijska naprava, ki ga lahko vklopi tako, da je toplotno ugodje zagotovljeno v času uporabe objekta, je mogoče uporabiti tudi druge načine ogrevanja. Ta možnost je redkejša in iz ekonomskih razlogov pride v poštev, če bo uporaba prostora po vklopu sistema dolgotrajnejša (počitniške hišice). Druga možnost je vklop ogrevanja prek telefona, tako da je prostor ob prihodu v objekt že ogret. Toplotna moč se regulira enako kot pri objektih s stalno uporabo.

• V nebivalnih prostorih, ki se uporabljajo občasno. Med take prostore je mogoče uvrstiti templje, cerkve, stadione, tribune, kjer se ljudje zadržujejo kratek čas (1 do 2 h). Ni treba ogrevati celotnega prostora, temveč le njegov del. Od grelnih elementov pridejo zaradi majhne vgradne debeline in preproste montaže v poštev električne grelne preproge in folije. Namestijo se na spodnji del (toplota seva v noge) ali na naslon (toplota seva v hrbet), pod preproge ali tlak, delovne mize (ogrevanje rok) ipd. Regulacijo sistema običajno zagotavlja termostat s tipalom temperature v ravnini, v kateri je položen grelni kabel.

• V nebivalnih prostorih, ki se sicer uporabljajo redno, več dni na teden, vendar bi bil drugačen način ogrevanja negospodaren ali neprimeren. V to skupino sodijo predvsem industrijske proizvodne hale, neogrevana skladišča, delavnice ipd. Ljudje se v njih pogosto zadržujejo tudi 24 ur na dan, vendar bi bilo ogrevanje tako obsežnih prostorov po eni strani zelo zahtevno (velika konstrukcijska višina), po drugi pa negospodarno (skoraj nemogoča regulacija – veliko tuje toplote iz strojev). Ogrevanje se v takih primerih reši z ustvarjanjem toplotnih otokov, tj. ogrevajo se neposredno delovna mesta, mesta, kjer se zadržujejo ljudje, in manipulativne površine. Tudi tu so primerne grelne preproge in folije oziroma talni sistem v neposrednem načinu. Za regulacijo se uporabljajo termostati s tipalom temperature v ravnini, v kateri je položen grelni kabel.

Na trgu je na voljo več sistemov talnega ogrevanja, med njimi tudi talno ogrevanje Fenix.

Dodatno ogrevanje

Električno talno ogrevanje, na primer talno ogrevanje Fenix, se v neposrednem načinu kot dodatni vir toplote načrtuje:

• za prostore s toplotnimi dobitki (veže, hodniki, WC), da se zagotovi prijetna temperatura površine tal;

• za prostore, kjer osnovne toplotne izgube pokriva drug ogrevalni sistem in ne želimo imeti hladnih tal (kuhinje, kopalnice);

• za zagotavljanje toplotnega ugodja v prehodnem obdobju, ko glavni ogrevalni sistem ne deluje.

Delovanje sistema krmili termostat s tipalom temperature tal. Moč ogrevanja se v teh primerih določi glede na namen prostora, sestavo tal in zahteve glede dinamike sistema.

Uporabljena literatura:

Dušan Petráš, Miroslav Kotrbatý: Ogrevanje velikih prostorov in halskih objektov