podłoga z drewna na ogrzewanym podłożu

p.pl
POSADZKI DREWNIANE NA PODKŁADACH OGRZEWANYCH – CO JAK I
DLACZEGO?
Ogrzewanie podłogowe ze względu na ekonomikę eksploatacji oraz najbardziej
optymalny rozkład temperatury w pomieszczeniach jest najlepszym rozwiązaniem
technicznym w zakresie ogrzewania pomieszczeń. Budynki energooszczędne oraz pasywne to
najlepsze miejsce na zastosowanie podłogówki. Zastosowanie drewna na podłogówce poza
tym, że cieszy oko to daje komfort dla ciała i satysfakcję dla kieszeni. Jednak należy wiedzieć,
że posadzka drewniana na ogrzewanym podkładzie, należy do najtrudniejszych w wyborze,
przygotowaniu i wykonaniu.
Wykorzystanie drewna - materiału o właściwościach termoizolacyjnych, jako przekaźnika
ciepła, jest zadaniem trudnym i złożonym. Szczególnie w kontekście zachowań drewna
wynikających ze zmian temperatury z przeniesieniem na zmiany wilgotności, różnicy temperatury
po przeciwległych płaszczyznach jak i anizotropii w jego budowie. Do wykonania takiej podłogi
niezbędna jest dogłębna znajomość tematu, umożliwiająca dobór i zastosowanie odpowiednich
materiałów wraz z techniką wykonania.
Ogrzewanie podłogowe należy do ogrzewań płaszczyznowych, gdzie ciepło przekazywane
jest do otoczenia poprzez promieniowanie z całej powierzchni grzejnej – podłogi. Podłogówka
ogrzewa pomieszczenie w 70% poprzez promieniowanie – fale elektromagnetyczne, a jedynie 30%
konwekcyjnie – ciepło przenoszone przez powietrze będące w ruchu.
Ogrzewanie podłogowe możemy bez problemu zainstalować w budynku o współczynniku
przenikania ciepła określonym normą PN-EN ISO 6946;1999 ( ściany < 0,3 W/m2K, dach lub strop
na poddaszu < 0,25 WW/m2K). Jednak podejmując decyzję o okładzinie drewnianej musimy
wiedzieć, że najistotniejszy jest jej opór cieplny i kurczliwość drewna i temu podporządkowany
jest wybór w zakresie wyglądu.
Możliwości w zakresie wyboru rodzaju okładziny drewnianej wzrastają wraz ze spadkiem
obciążenia cieplnego podłogi, co wynika z mniejszych strat ciepła w budynku.
Lepsze ocieplenie budynku, rekuperacja to niższa temperatura podłogi a tym samym większe
możliwości w jej wyborze. Dodatkowo dla ograniczenia jej obciążenia podczas silnych mrozów,
wskazane jest zainstalowanie dodatkowego - uzupełniającego rodzaju ogrzewania, dla zachowania
bilansu cieplnego w tym trudnym dla niej okresie.
1.Rodzaje ogrzewania podłogowego.
- pompa ciepła czerpiąca ciepło z gruntu lub z powietrza. Ze względu na dużą bezwładność i niską
temperaturę czynnika grzewczego, jest to najbezpieczniejszy rodzaj ogrzewania dla posadzek
drewnianych, jednak ze względu na ograniczoną moc, wymaga zastosowania okładzin o małym
oporze cieplnym.
- ogrzewanie wodne z kotła ma mniejszą bezwładność cieplną a przy automatycznym sterowaniu
temperaturą, nie stanowi zagrożenia dla okładzin z drewna.
- ogrzewanie elektryczne, ze względu na wyższą temperaturę elementów grzejnych
i stosunkowo niską bezwładność jest zaliczane do najtrudniejszych dla okładzin z drewna.
2. Zalety ogrzewania podłogowego.
- ogrzewanie podłogowe jest najbardziej zbliżone do optymalnego co mówi o równomiernym
rozkładzie temperatur dzięki któremu odczuwamy lepszy komfort cieplny.
- prezentowany rodzaj ogrzewania w porównaniu do ogrzewania konwekcyjnego, umożliwia
obniżenie średniej temperatury w pomieszczeniach o około 2oC, co przekłada się na oszczędność
energii około 10 -12%.
- niższa temperatura to wyższa wilgotność powietrza a to w okresie zimy podwyższa komfort
mikroklimatu wnętrza.
- w porównaniu z ogrzewaniem konwencjonalnym (grzejnikowym) istnieje możliwość
wykorzystania niekonwencjonalnych źródeł ciepła: energia słoneczna, pompy ciepła.
- samoregulacja, polegająca na samoczynnej zmianie wydajności w wyniku zmiany temperatury
wewnętrznej w pomieszczeniu.
- mniejszy ruch powietrza nie powoduje spadku wilgotności drewna w takim stopniu jaki występuje
przy ogrzewaniu konwekcyjnym.
- brak niekorzystnej dodatniej jonizacji powietrza.
3. Wady ogrzewania podłogowego.
- duża bezwładność cieplna i związane z tym problemy z szybką regulacją temperatury
pomieszczeń.
- wyższe (średnio o 30% koszty inwestycyjne).
- ograniczenia w aranżacji pomieszczeń. Powierzchnia podłogi musi być aktywna
- odsłonięta, meble na nóżkach min 10 cm nad podłogą.
- ograniczona temperatura powierzchni grzewczej, co w niektórych sytuacjach zmusza do
zainstalowania uzupełniającego źródła ciepła w pomieszczeniach.
- konieczność zastosowania okładziny podłogowej określonej w projekcie.
- trudność i wysoki koszt napraw instalacji wewnątrz podłogi.
4.Optyka podłogi. Jeżeli podłoga jest podstawowym elementem wystroju wnętrza to jej
optyka jest sprawą podstawową. Rodzaj okładziny w tej sytuacji jest rozwiązaniem
kompromisowym, które pozwoli połączyć wygląd z funkcjonalnością w zakresie efektywności
ogrzewania pomieszczeń, w których się znajduje.
5.Koszt ogrzewania podłogowego jest pochodną wielu składników, które możemy
podzielić na dwie grupy:
- koszty materiałowe i wykonawcze, które są wyższe od ogrzewania tradycyjnego o ponad 30%.
- koszty eksploatacyjne są tu niższe o kilkanaście procent. Ponieważ eksploatacja to czas i ciągły
wzrost cen energii więc w efekcie ogrzewanie podłogowe jest bardziej opłacalne.
6.Trwałość. Na korzyść ogrzewania podłogowego wpływa niższa temperatura eksploatacji.
Niekorzystnie na trwałość wpływa zastosowanie materiałów niskiej jakości zainstalowanych w
wylewkach betonowych, gdzie naprawa jest uciążliwa i kosztowna.
7. Izolacje. Hydroizolacje powinny być wykonane zgodnie z ogólnie przyjętymi zasadami w
budownictwie. Poprawne działanie ogrzewania podłogowego zależy między innymi od
prawidłowego wykonania izolacji cieplnej. Izolacja ta powinna być tak dobrana, aby straty
strumienia ciepła skierowane ku dołowi nie przekraczały 10%.
Termoizolacje należy wykonać ze styropianu o gęstości 30kg/m3.
Opór cieplny tak wykonanej izolacji cieplnej powinien wynosić:
- dla stropu nad ogrzewanym pomieszczeniem R> 0,75 m2K/W co daje minimum 3 cm styropianu.
- dla stropu nad nieogrzewanym pomieszczeniem R> 2,0m2K/W co daje minimum 8 cm styropianu.
- dla podłogi na gruncie R> 2,5m2K/W co daje minimum 10 cm styropianu, w praktyce 15cm.
Grubość izolacji z innych materiałów powinna być odpowiednia do ich współczynnika
przewodzenia ciepła.
Na izolację cieplną podłogi na gruncie w istotny sposób wpływa ocieplenie zewnętrznych
ścian fundamentowych.
8. Podkład grzewczy. Powszechnie w ogrzewaniu podłogowym stosuje się podkłady
pływające wykonane z betonu lub anhydrytu. Bardzo ważnym zagadnieniem jest zapewnienie
dylatacji płyty grzejnika podłogowego od wszystkich ścian. Współczynnik rozszerzalności
jastrychu stanowiącego górną warstwę konstrukcji grzejnika podłogowego budowanego
metodą mokrą wynosi 0,012 mm/(m x K). Oznacza to, że płyta warstwy jastrychu o
długości około 8 m wskutek ogrzania od 8 °C do 50 °C wydłuży się o 4 mm. Zgodnie z
normą warstwa jastrychu grzejnika podłogowego winna mieć możliwość swobodnego
przemieszczania o 5 mm we wszystkich kierunkach.
Pole powierzchni jastrychu bez dylatacji nie powinno być większe niż 30m2 (bok pola nie
dłuższy niż 6m). Zastosowanie siatki stalowej umożliwia powiększenie powierzchni do 40m2 (max
dł. boku 8m).
Dylatacje wykonujemy w przypadku:
- styku z przegrodą pionową.
- ograniczeń powierzchni (30m2, 40m2).
- ograniczenia długości boku (6m, 8m).
- ograniczenia proporcji boków większej niż 1:2.
- wydzielenia kształtnych powierzchni z niekształtnej płyty podłogi ( przejścia w drzwiach itp.).
Dylatacje powinny być wykonane z pasów pianki polietylenowej grubości 8 mm.
Wylewka anhydrytowa powinna być wykonana zgodnie z zaleceniami jej producenta,
natomiast wylewka betonowa zgodnie z ogólnymi zasadami wykonania jastrychów. Wylewka
betonowa powinna być wykonana z betonu piaskowego (lepszy kontakt z wężownicą), o niskim
W/C (zastosować plastyfikator), solidnie zagęszczona i pielęgnowana stosownie do rodzaju
zastosowanego cementu i wilgotności powietrza w trakcie wiązania.
Optymalna grubość wylewki betonowej wynosi 70mm. Zwiększenie grubości skutkuje
zwiększoną bezwładnością ogrzewania oraz podwyższeniem temperatury czynnika grzewczego
adekwatnie do wzrostu oporu cieplnego w podkładzie oraz wzrostu gęstości strumienia ciepła.
Zmniejszenie grubości to spadek bezwładności i sztywności podkładu z jednoczesnym spadkiem
temperatury zasilania, ale i niejednorodny rozkład temperatury na powierzchni podkładu.
Przed ułożeniem okładziny drewnianej podkład musi być dokładnie wysuszony. Osuszanie
jastrychu rozpoczyna się po pełnym związaniu betonu tzn. po 28 dniach od wykonania wylewki.
Temperatura czynnika grzewczego w trakcie osuszania nie powinna przekraczać 50oC, a jej skoki
dzienne nie powinny być większe niż 5oC. Po 20 dniach wygrzewania należy wyłączyć ogrzewanie
na kilka dni, co pozwoli na równomierne rozproszenie wilgoci resztkowej. Po tym czasie należy
ponownie włączyć ogrzewanie utrzymując temperaturę czynnika około 50 oC przez kilka dni. Po
wyłączeniu ogrzewania i ostudzeniu wylewki należy sprawdzić wilgotność wylewki. Dopuszczalna
zawartość wolnej wody w jastrychu zależna jest od jego grubości oraz grubości drewna a jej ilość,
w interakcji podkład – drewno, nie powinna uszkodzić okładziny drewnianej. Pewność w działaniu
dają wyniki pomiarów CM w przedziale od 1%CM do 1,5%CM, natomiast wagowo od 1,5% do 2%.
Jeżeli wylewka nie osiągnie właściwej wilgotności po pierwszym cyklu, wygrzewanie w cyklach
kilkudniowych należy prowadzić do skutku.(przyczyna - duży odstęp między przewodami).
Przed przystąpieniem do montażu w systemie klejowym, należy sprawdzić twardość betonu
oraz jego odporność na odrywanie lub ścinanie. Wyniki pomiarów na ścinanie > 2,0 N/mm2 lub 1.5
N/mm2 w odporności na odrywanie upoważniają do bezpośredniego klejenia elementów
drewnianych - litych do podkładu. Gorsze wyniki zobowiązują do zastosowania odpowiedniego
systemu klejowego (klej + grunt) a w jeszcze gorszym przypadku zmuszają do naprawy
powierzchniowej jastrychu.
Nie dopuszcza się stosowania gruntów zaporowych dla wilgoci w celu przyśpieszenia
montażu podłogi.
Mniejsze wymagania wytrzymałościowe stawiane są przed podłogami warstwowymi, gdzie
drewno jest „ujarzmione” w swojej konstrukcji.
Podłogi pływające stawiają jeszcze mniejsze wymagania wytrzymałościowe, istotna jest
równość podkładu oraz jego strukturalna i powierzchniowa spójność.
Po ułożeniu okładziny pływającej temperatura podłogi nie powinna ulegać zmianom przez
okres 3 dni, po tym czasie temperatura zasilania może być podnoszona o 5oC dziennie do czasu
osiągnięcia maksymalnej temperatury roboczej. W systemie klejowym czas włączenia ogrzewania
określa karta techniczna produktu.
Materiały użyte do układania podłogi na płycie grzewczej powinny być dopuszczone przez
producenta do stosowania w ogrzewaniu podłogowym i posiadać właściwy dla tych materiałów
znak – piktogram.
9. Łączenie klejowe czy okładzina pływająca.
Połączenie klejowe umożliwia przemieszczanie ciepła w znacznej większości poprzez
przewodzenie i jest bardziej efektywne od systemu podłóg pływających, gdzie dochodzi opór
cieplny warstwy wygłuszającej oraz opór warstwy powietrza. W przypadku podłogi pływającej
wartość oporu cieplnego jest podwyższona od 0,025 do ok. 0,05 m2K/W.
Ponadto, wadą podłóg pływających jest ich niekorzystna akustyka.
Klejenie okładzin ma zastosowanie zarówno w przypadku podłóg warstwowych jak i
okładzin z litego drewna. Podłogi drewniane wymagają elastycznej spoiny pozwalającej na
zachowanie spójności w stosunku do zmienności zachowań łączonych elementów przy zmianach
ich temperatury, gdzie beton się rozszerza a drewno kurczy lub odwrotnie przy spadku temperatury
i wzroście wilgotności.
Podłogi warstwowe ze względu na swoją konstrukcję nie stawiają tak dużych wymogów
wytrzymałościowych od spoiny klejowej, tu bardziej liczy się jej elastyczność.
Podłogi lite to dodatkowe wymogi związane z ograniczeniem naprężeń na styku z
podkładem, ponieważ nie posiadają ograniczeń naprężeń w swojej konstrukcji, jak w przypadku
podłóg warstwowych.
Powyższe wymagania określają właściwości kleju, który powinien zespolić okładzinę
drewnianą z podkładem zachowując swoją elastyczność w zmiennych i podwyższonych
temperaturach przez cały czas użytkowania podłogi(podwyższona odporność na starzenie).
10. Okładzina drewniana na podkładzie grzewczym.
Zasadniczo wybór rodzaju okładziny i gatunku drewna należy postrzegać w kilku aspektach.
- aspekt optyczno-użytkowy, kiedy wybór wynika z przeznaczenia pomieszczenia oraz
planowanego wystroju jego wnętrza.
Powyższy wybór ograniczają właściwości higroskopijne drewna oraz jego twardość.
Twardość drewna wzrasta wraz z jego gęstością ale wraz z gęstością wzrasta współczynnik
kurczliwości drewna i w tej sytuacji mamy bardzo ograniczony wybór. Do wyjątków należy drewno
merbau i doussie gdzie higrofobowe właściwości tkanek drewna przyczyniają się do zmniejszonej
kurczliwości pomimo wysokiej gęstości i twardości tych gatunków drewna.
Inną zależnością jest kurczliwość drewna w odniesieniu do jego barwy. Wszystkie jasne,
twarde gatunki mają wysoki, niekorzystny współczynnik kurczliwości co też ogranicza wybór.
Dodatkowo jasne drewno bardziej eksponuje swoją kurczliwość – bardziej widoczne szczeliny.
Modne ostatnio duże formaty drewnianych elementów podłogowych to kolejne ograniczenie
w przypadku podłóg ogrzewanych. W prostym przekazie, im większy element tym bardziej
widoczne efekty „pracy drewna”. W przypadku podłóg litych można zastosować rozwiązanie
kompromisowe stosując elementy z łamaną krawędzią co maskuje odkształcenia skurczowe przy
deskach średniej
szerokości do 10 cm.
Modna jest również rustykalność podłogi z drewna, jednak tu należy wziąć pod uwagę
pewną zależność, iż rustykalność wynika z niejednorodności struktury drewna co w trudnych dla
drewna warunkach, może się przełożyć na niejednorodność naprężeń a to z kolei, może być
przyczyną miejscowych odkształceń lub uszkodzeń-pęknięć drewna.
Równie modne termo drewno ma pewne ograniczenia w zastosowaniu. Pomimo, że jest ono
bardzo stabilne pod względem kurczliwości to jednak kilkuprocentowy ubytek masy podczas
modyfikacji jak również niższa wilgotność równoważna przekłada się na niższą przewodność ciepła.
Tę słabość drewna należy korygować (do pewnego stopnia) grubością elementów okładzinowych.
- aspekt techniczny, gdzie istotna jest pełna efektywność tego typu ogrzewania. Przewodność
cieplna drewna jest pochodną jego gęstości w związku z tym im gęstsze – twardsze drewno tym
pełniejsza satysfakcja z jego zastosowania na podkładzie grzewczym. Przełożenie to jest zbyt proste
żeby było w pełni prawdziwe, tym bardziej w odniesieniu do naturalnego produktu o
anizotropowych właściwościach. Twarde, gęste drewno to trudne drewno (wyjątek merbau i
doussie), które nie lubi zmian klimatycznych i napręża lub odkształca się stosownie do każdej
zmiany wilgotności. Drewno grabu, buka czy akacji bardzo dobrze przewodzi ciepło jednak ze
względu na swoją kurczliwość nie nadaje się na okładzinę podkładu grzewczego.
Stabilność odkształceniowa elementów z drewna wynika również z zachowania proporcji
wymiarowych grubości do szerokości. Najlepszym rozwiązaniem jest mozaika podłogowa o
proporcjach 1:1. Im bardziej odbiegamy od tych proporcji tym bardziej musimy akceptować
odkształcenia drewna.
Mnogość elementów w 1m2 podłogi przekłada się na ilość drobnych szczelin, które
kompensują „pracę drewna”. Tu najlepszym przykładem jest klasyczna mozaika podłogowa.
Każde drewno lepiej i to prawie dwukrotnie, przewodzi ciepło wzdłuż słoi. Tę właściwość
można by zagospodarować, gdyby nie brać pod uwagę podwojonej pracy drewna. Coś za coś. Bruk
drewniany pomimo bardzo dobrych właściwości w zakresie przewodzenia ciepła ma ograniczone
zastosowanie na podkładach grzewczych ze względu pęcznienie w czterech kierunkach.
Nieprawdziwym jest twierdzenie, że na podłogówkę należy dobierać drewno o spowolnionej
reakcji na zmianę wilgotności otoczenia. Ogrzewanie podłogowe to ciągła podwyższona
temperatura przez cały okres grzewczy. Z wilgotnością jest analogicznie, tyle że w niższym
wartościach. Pozostaje kwestia czy podłoga rozeschnie się za tydzień, czy za dwa tygodnie, ale jak
ma się rozeschnąć, to się rozeschnie bo ma na to dużo czasu.
- okładziny techniczne pozwalają wykonać cienką podłogę z drewna o dobrych właściwościach w
przewodzeniu ciepła, przy zachowaniu stabilności wymiarowej elementu z jednoczesnym,
większym wyborem w zakresie kolorystyki i faktury drewna. Te właściwości posiadają podłogowe
elementy z drewna klejone krzyżowo, tzw. podłogi warstwowe. Jednak i tu nie ma pełnego
szczęścia. Przy wyborze należy zwrócić uwagę na kilka szczegółów mających wpływ na trwałość
podłogi:
a. elementy klejone wyłącznie z twardego drewna posiadają lepsze parametry w zakresie
przenikania ciepła, jednak zmiany wilgotności podłogi powodują powstawanie naprężeń
objawiających się w postaci „żeberkowania”(cienka warstwa powierzchniowa < 2mm) ewentualnie
z osłabieniem dosyć sztywnego połączenia poszczególnych elementów między warstwowych
(gruba warstwa powierzchniowa > 4mm).
b. elementy trójwarstwowe z wewnętrzną warstwą wykonaną z delikatniejszego drewna
(sosna, świerk) posiadają nieco gorsze parametry w przewodzeniu ciepła jednak ich konstrukcja jest
odporniejsza na zmiany mikroklimatu.
c. na podkładzie grzewczym najbardziej stabilne są elementy wielowarstwowe wykonane z
warstw o zbliżonej gęstości i grubości a tym samym jednorodności w generowaniu naprężeń
podczas zmiany ich wilgotności.
Do nich należą elementy podłogowe wykonane z
cienkowarstwowej sklejki oklejonej fornirem z drewna okładzinowego. Jednak produkt taki należy
traktować jako jednorazowy, ze względu na brak możliwości cyklinowania.
d. elementy warstwowe, gdzie warstwa wewnętrzna lub podkładowa wykonana jest z HDF
lub prasowanych i sklejanych włókien drzewnych posiadają nadmiernie dobrą rekomendację
marketingową bez potwierdzenia technicznego co budzi pewną nieufność do prezentowanej
wartości produktu.
e. podłogi z prasowanego i klejonego bambusa charakteryzują się wysoką twardością oraz
dobrą przewodnością cieplną. Egzotyczność pochodzenia i wykonania zmusza do szukania
produktu wykonanego przez dobrego producenta.
f. elementy podłogowe z zamkami mają swoją przewagę w zakresie powstawania szczelin
przy typowych zmianach mikroklimatu, jednak warstwówki bez zamków są bardziej odporne na
ekstremalne warunki klimatyczne ponieważ nie posiadają zamka a jest on i jego okolice najbardziej
narażony na uszkodzenia przy znacznych zmianach wilgotności.
g. elementy wykonane z produktów drewnopochodnych (klasyczne panele) posiadają dobrą
przewodność cieplną a ich niewielka grubość sprzyja przenikaniu ciepła. Ponieważ są to podłogi
pływające ich minusem jest dodatkowy opór dla przenikania ciepła z tytułu przestrzeni powietrza i
warstwy podkładowej oraz nieprzyjemna akustyka.
f. Ze względu na istotne znaczenie wykładziny na wydajność ogrzewania
podłogowego, rodzaj wykładziny winien być znany już w fazie projektowania instalacji.
Nie zawsze jednak na tym etapie jest już on ustalony. Wówczas zgodnie z wytycznymi DIN
EN 1264 dla pomieszczeń stałego pobytu ludzi zakłada się opór cieplny wykładziny na
poziomie Rw = 0,10(m2 x K)/W.
- aspekt cenowy: ten aspekt pomimo swojej wymierności, częstokroć ma charakter subiektywny,
jednak dokładna lektura tego opracowania powinna wyzwolić bardziej racjonalne wybory.
11. Typowe założenia techniczne.
a. Budynek. Współczynnik przenikania ciepła „U”.
- dla ścian zewnętrznych < 0,30 W/m2K
- dla stropu pod poddaszem lub dachu < 0,25 W/m2K
- dla podłogi < 0,45 W/m2K
b. Podłoga. Parametry funkcjonowania ogrzewania podłogowego.
Do ogrzewania podłogowego najbardziej nadają się okładziny o małym oporze cieplnym.
Zalecany opór okładziny = 0,1m2k/W, maksymalny to 0,15 m2K/W.
Maksymalne, dopuszczalne temperatury powierzchni podłogi:
+ 27oC – pomieszczenia , w których ludzie przebywają w bezruchu (np. praca stojąca).
+ 29oC – pomieszczenia mieszkalne i biurowe (zalecane max 27oC, optymalne 24 – 26oC).
+ 30oC - przejścia, korytarze, hole.
+ 33oC – pomieszczenia łazienek oraz pomieszczenia o krótkim czasie przebywania.
+ 35oC – strefy wydzielone, strefy brzegowe pod oknami, balkonami w pasie szerokości nie
większej niż 1m.
Temperatura cieplnego komfortu w kontakcie z posadzką drewnianą mieści się w zakresie
od 23oC do 28oC, natomiast w kontakcie z kamienną lub ceramiczną jest wyższa i mieści się w
przedziale od 28oC do 29,5oC.
Powyższe ograniczenia powodują ograniczenia maksymalnej wydajności ogrzewania
podłogowego:
– pomieszczenia mieszkalne
– strefy brzegowe pomieszczeń mieszkalnych
– łazienki
Jeżeli zakładane straty ciepła budynku są większe od wydajności cieplnej podłogi to dla
zachowania bilansu cieplnego należy zainstalować dodatkowe grzejniki.
Podłoga o mocy grzewczej 100 W/m2 w budynku współczynnikach przenikania ciepła
„U” podanych powyżej w pełni zabezpieczy jego wnętrze w taką ilość ciepła, która pozwoli na
utrzymanie temperatury pomieszczeń na zakładanym poziomie nawet przy niekorzystnych
warunkach zewnętrznych. Przy przeciętnych temperaturach zimowych wydatek grzewczy
podłogi jest na poziomie 40% - 50%.
12. Co nas najbardziej interesuje przy wyborze okładziny drewnianej na „podłogówce”?
To co nas najbardziej interesuje przed wykonaniem podłogi ogrzewanej, to czy w czasie
najniższej temperatury na zewnątrz nasza podłoga poradzi sobie z ogrzaniem naszych pomieszczeń,
bez żadnych skutków ubocznych dla jej jakości oraz bez większych uszczerbków dla naszej
kieszeni.
Ilość ciepła emitowana z podłogi musi pokryć straty ciepła wynikające z różnicy
temperatur między wnętrzem budynku a jego otoczeniem.
Tę zależność możemy odnieść do gęstości strumienia ciepła w Wat, emitowanego z każdego
m2 podłogi pełniącej funkcje grzejnika. Jeżeli ocenimy, że nasza podłoga drewniana w optymalnym
wydaniu nie poradzi sobie z zachowaniem bilansu cieplnego, to powinniśmy wziąć pod uwagę
zainstalowanie stref brzegowych z okładziną ceramiczną (większa gęstość strumienia + wyższa
temperatura = większa ilość ciepła) lub zaprojektować dodatkowe ogrzewanie np. w formie
grzejników konwekcyjnych.
Obciążenie cieplne podłogi – gęstość strumienia ciepła w W/m2 obliczamy dzieląc
maksymalne zapotrzebowanie ciepła budynku (pomieszczenia) w Wat przez aktywną grzewczą
powierzchnię podłogi tegoż pomieszczenia w m2.
Obciążenie cieplne budynku w Watach
Jednostkowe obciążenie podłogi w W/m2 = --------------------------------------------------Powierzchnia grzejna podłogi w m2
Współczynnik przejmowania ciepła dla powietrza nad podłogą wynosi 10,8
W/m2K, natomiast współczynnik oporu przejmowania ciepła , będący odwrotnością
powyższego wyniesie:
1/10,8 = 0,093 m2K/W dla powietrza nad podłogą ogrzewaną
przykłady: (xoC - 20oC) = 100W/m2x 0,093 ( xoC - 20oC) = 9,3oC
(xoC – 20oC) = 50W/m2 x 0,093 (xoC – 20oC) = 4,65oC
W trudnych warunkach zimowych (-20oC) gęstość strumienia cieplnego osiąga
wartość maksymalną 100W/m2, co pozwala na utrzymanie temperatury w
pomieszczeniach 20oC przy temperaturze powierzchni podłogi drewnianej ok. 29,3oC,
przy zapotrzebowaniu na ciepło wielkości 50W/m2 temperatura podłogi będzie wyższa
od temperatury powietrza w pomieszczeniu o 4,65oC i wyniesie 24,65oC.
Dla uproszczenia powyższa zależność ujęta jest w tabeli lub na wykresie.
Układ zależności temperatury podłogi od temperatury zewnętrznej przy założonej
temperaturze powietrza w pomieszczeniu 20oC :
Temperatura zewnętrzna [0C]
Temperatura pow.podłogi [0C]
-20
29
Obciążenie cieplne okładziny podłogowej:
-10
26,8
-5
25,6
0
24,5
5
23,4
Ilość ciepła służąca do ogrzania pomieszczeń, przepływająca przez każdy 1m2
powierzchni okładziny podłogowej jest wprost proporcjonalna do różnicy temperatur
nad i pod okładziną a odwrotnie proporcjonalna do jej oporu w przenikaniu ciepła.
Znając jednostkową ilość ciepła (q) jaka jest niezbędna do ogrzania mieszkania przy
trudnych warunkach zewnętrznych, możemy sprawdzić czy powstała różnica nie zaszkodzi
wybranej okładzinie podłogowej z drewna. Możemy też sprawdzić na ile zmiana okładziny wpłynie
na rozkład temperatur wewnątrz podłogi i na jej powierzchni.
Mława
Powyżej graficzny układ trzech zależności:
- gęstości strumienia ciepła.
- oporu cieplnego okładziny podłogowej.
- różnicy temperatur nad i pod okładziną.
W oparciu o powyższe możemy graficznie pokazać zależności i ich wpływ na rozkład
temperatur w poszczególnych warstwach podłogi.
a. Maksymalnie obciążony układ grzewczy oraz okładzina drewniana. Należy wziąć pod
uwagę straty ciepła w kierunku gruntu oraz niższą sprawność urządzeń grzewczych.
Temperatura podłogi wskazuje na konieczność nawilżania pomieszczeń. Różnica temperatur
po obu stronach okładziny (10oC) narzuca zastosowanie podłóg warstwowych,
mozaikowych ewentualnie litych elementów z jednorodnego drewna w o małym formacie.
Ponadto w trosce o dobrą kondycję podłogi litej, w przypadku bardzo niskiej temperatury
zewnętrznej, należy uwzględnić alternatywne źródło ciepła. Jednokrotne kilkudniowe
przegrzanie podłogi, grozi trwałym uszkodzeniem spoiny klejowej. Ze względu na wyższą
temperaturę czynnika grzewczego, wzrastają straty w kierunku gruntu, stąd szczególna
dbałość o wykonanie termoizolacji pod płytą grzewczą. Uważne przyjrzenie się przekrojom
podłogi prowadzi do wniosku, że duży opór cieplny okładziny powierzchniowej, przy
ograniczonej mocy cieplnej, prowadzi do spadku temperatury podłogi. Natomiast przy
większej mocy ogrzewania, która potrafi sprostać stratom ciepła w budynku, wyższa
temperatura podłogi przyczynia się do wzrostu temperatury jastrychu i przegrzaniaszybszego starzenia spoiny.
Jeżeli jednak zapotrzebowanie na ciepło jest większe, to należy zastosować inny
system grzewczy, połączyć ogrzewanie podłogowe z innym typem ogrzewania albo
ograniczyć straty ciepła w pomieszczeniu (np. poprzez docieplenie ścian). Jako uzupełnienie
ogrzewania podłogowego można w szczególności zastosować szczytowy grzejnik
elektryczny, który będzie pracował tylko w czasie występowania niskich temperatur
zewnętrznych.
b. Przy cieńszej okładzinie, niska temperatura zewnętrzna w mniejszym stopniu obciąża układ
grzewczy. Temperatura powierzchni podłogi wskazuje na konieczność nawilżania
pomieszczeń. Różnica po obu stronach okładziny z drewna (5oC) daje większą swobodę w
wyborze drewnianych elementów podłogowych. Większa swoboda nie oznacza dowolności.
Pomimo mniejszego obciążenia cieplnego, okładzina musi mieścić się w kryteriach
dopuszczających do stosowania na podkładach ogrzewanych.
c. Łagodne warunki zewnętrzne należy potraktować jako bliskie przeciętnym. W tej sytuacji
dosyć gruba okładzina drewniana nie stanowi problemu w przekazywaniu ciepła do
pomieszczenia. Nawilżanie stosownie do potrzeb, minimum 45%RH w powietrzu. Jednak
warunki zewnętrzne ulegają zmianom i wówczas wracamy do sytuacji w punkcie „a”.
d. Łagodne warunki zewnętrzne i cienka okładzina z drewna to ciepły odbiór optyczny
(drewno) połączony efektywnością cieplną tego typu ogrzewania. Cienkie okładziny lite ,
typu lamparkiet, ze względu na możliwość deformacji powinny być solidnie, w pełnej
płaszczyżnie przyklejone do mocnego lub wzmocnionego podkładu. Podsumowując,
optymalne warunki oraz optymalne rozwiązanie techniczne przy zastosowaniu drewna na
podłogówce.
Dodatkowe ocieplenie budynku, rekuperacja zmniejsza zapotrzebowanie na ilość
ciepła a tym samym zmniejsza wydatek cieplny podłogi, co przekłada się na jej niższą
temperaturę.
Nomogram wielkości strumienia cieplnego z powierzchni podłogi w funkcji
temperatury podłogi i powietrza w pomieszczeniu
Jak widać, istnieje prosta zależność, z której wynika, że przy większym zapotrzebowaniu na
ciepło w pomieszczeniu musimy podnieść temperaturę powierzchni podłogi. Ale to nie wszystko.
Dodatkowo stosownie do wielkości oporu cieplnego okładziny zwiększy się jej temperatura w
dolnej płaszczyżnie, co z kolei przełoży się na podobny wzrost temperatury powierzchni podkładu
betonowego (spoiny klejowej) i dalej wzrost temperatury czynnika grzewczego.
W związku z tym należy sprawdzić:
- na jaką maksymalną temperaturę podkładu możemy liczyć biorąc pod uwagę rodzaj ogrzewania
oraz warunki zewnętrzne ( np., ogrzewanie pompowe podczas silnych mrozów).
- czy powyższa, maksymalna temperatura podkładu nie spowoduje degradacji spoiny klejowej.
- jaka w odniesieniu do powyższych możliwości grzewczych może być oporność cieplna okładziny
podłogowej, pozwalająca w trudnych warunkach, utrzymać temperaturę pomieszczeń na
właściwym poziomie.
- ponadto trzeba sprawdzić jaka będzie różnica po obu stronach okładziny drewnianej i w jakim
stopniu może ona wpłynąć na odkształcenia drewna (szczególnie litego).
- należy rozważyć zainstalowanie dodatkowego żródła ciepła dla pomieszczeń, co pozwoli na
większą swobodę w wyborze podłogi, bez względu na trudne warunki zewnętrzne.
W oparciu o powyższe zależności należy dobrać okładzinę podłogową z drewna.
Właściwego wyboru okładziny możemy dokonać znając dokładnie właściwości drewna
w zakresie przewodzenia ciepła oraz właściwości poszczególnych okładzin z drewna w
zakresie oporu w przenikaniu ciepła.
- przewodność cieplna materiałów.
Współczynnik przewodzenia ciepła „lambda” określa zdolność materiału w zakresie
przewodzenia ciepła. Wartość ta odpowiada ilości ciepła w dżulach, jakie jest przewodzone przez
warstwę materiału o grubości 1 metra i powierzchni 1 metra kwadratowego, przy różnicy
temperatur po obu stronach, równej 1 stopniowi, w czasie 1 sekundy. Im wyższa jest wartość
współczynnika danego materiału, tym lepszym jest przewodnikiem ciepła i odwrotnie, im niższa
wartość tym lepszy izolator. Wartości lambdy dla konkretnych materiałów określane są po
specjalistycznych badaniach, w których mierzy się faktyczny strumień ciepła przewodzony przez
próbkę konkretnego materiału. W przypadku drewna współczynnik przewodzenia ma ścisłe
powiązanie z jego gęstością.
Współczynnik przewodzenia ciepła typowych materiałów podłogowych:
Materiał
Dąb
Jesion
Buk
Drewno Klon
Brzoza
Sosna
Świerk
Płyta wiórowa
Płyta korkowa
Płyta pilśniowa twarda
Wybrane Płyta z wełny drzewnej
materiały Płyta pilśniowa porowata
Beton 1800-2200kg/m3
Marmur 2800kg/m3
Powietrze w bezruchu
Współczynnik przewodzenia
ciepła [W/mK]
min
max
0,19
0,2
0,15
0,16
0,16
0,19
0,16
0,17
0,16
0,13
0,14
0,11
0,12
0,08
0,12
0,03
0,13
0,15
0,08
0,12
0,04
1,15
1,65
2,2
0,025
Współczynnik przewodzenia ciepła drewna w zależności od jego gatunku i gęstości.
Drewno liściaste
Współczynnik
Gęstość [kg/m3]
przewodzenia
ciepła [W/mK]
360
0,13
470
0,14
570
0,15
640
0,16
710
0,17
760
0,18
800
0,19
840
0,2
870
0,21
900
0,22
930
0,23
960
0,26
1000
0,29
Drewno iglaste
Współczynnik
Gęstość
przewodzenia
[kg/m3]
ciepła [W/mK]
350
400
460
500
525
555
600
625
650
670
680
700
0,1
0,11
0,12
0,13
0,14
0,15
0,16
0,17
0,18
0,19
0,2
0,23
- oporność drewnianych elementów podłogowych w zakresie przenikania ciepła tzw.
współczynnik oporu cieplnego „R”.
Opór cieplny warstw jednorodnych „R” obliczamy dzieląc grubość warstwy materiału
wyrażoną w metrach przez współczynnik przewodzenia ciepła określony w tabelach powyżej.
Grubość materiału w m
Opór warstw jednorodnych R w m2K/W= -------------------------------------------------------------Współczynnik przewodzenia ciepła w W/mK
Opór cieplny okładziny podłogowej. Łączny opór cieplny okładziny podłogi jest wartością
sumaryczną oporów poszczególnych warstw.
Łączny opór cieplny okładziny podłogowej R łączny w m2K/W = R1 + R2 + R3 + R4 …..
Przykładowe wartości oporu cieplnego niektórych rodzajów podłóg wykonanych z drewna:
Materiał
Mozaika dąb 8mm
Mozaika merbau 15mm
Parkiet dąb 16mm
Parkiet dąb 22mm
Parkiet warstwowy 10mm
Parkiet warstwowy 11mm
Parkiet warstwowy 12mm
Parkiet warstwowy 15mm
Płytki ceramiczna 13mm
Marmur z warstwą wiążącą 25mm
Wykładzina dywanowa
Linoleum 2,5mm
Wykładzina PVC 2mm
PVC na filcu 5mm
PVC na korku 5mm
Parkiet korkowy 11mm
Opór cieplny podłogi
[m2K/W]
min
max
0,04
0,042
0,06
0,067
0,08
0,082
0,11
0,116
0,065
0,072
0,078
0,096
0,012
0,012
0,07
0,17
0,015
0,010
0,086
0,071
0,122
Prezentowane powyżej tabele, wzory, wykresy i rysunki pozwolą na znalezienie
optymalnych rozwiązań technicznych.
Z założeniami technicznymi proponuję powrócić do pkt. 10 niniejszego opracowania,
gdzie w oparciu o możliwości techniczne będzie można wybrać grupę okładzin spełniających
powyższe wymogi.
Z kolei z tej grupy należy wybrać okładzinę cieszącą oko i dostępną dla kieszeni.
13. Zabezpieczenie powierzchni. Podłoga ogrzewana najlepiej zachowuje się wówczas,
kiedy jej powierzchnia jest olejowana /otwarta dyfuzyjnie/. Od strony technicznej pozwala to na
równomierny rozkład naprężeń wynikający ze swobodnego rozkładu wilgoci w drewnie. W
przypadku podłóg lakierowanych właściwym rozwiązaniem jest zastosowanie lakierów
wodorozcieńczalnych ze względu na częściową dyfuzyjność powłoki oraz ograniczenie w zakresie
sklejania bocznego poszczególnych elementów podłogi.
14. Eksploatacja podłogi.
Najważniejszą czynnością w trakcie użytkowania podłogi jest stopniowe rozgrzewanie
instalacji / 5oC na dobę/ co uchroni drewno przed intensywną emisją wilgoci resztkowej
czy sorpcyjnej z betonu podkładu.
Utrzymanie wilgotności powietrza na poziomie właściwym dla podłóg drewnianych
(ok.45%RH zimą i do 65%RH latem).
W zakresie konserwacji należy postępować odpowiednio do zastosowanych powłok
ochronnych.
OPRACOWANIE TADEUSZ WOŻNIAK PARKIETKOMPLEX MŁAWA