Wie der elektrisch wärmeisolierte Boden angeordnet ist und funktioniert

Der Wunsch eines Menschen, komfortable Lebensbedingungen zu schaffen, hat zur Entwicklung verschiedener Heizsysteme geführt. Unter diesen sind in jüngster Zeit auf dem Boden montierte Strukturen, die auf Kosten von Elektrizität arbeiten, immer beliebter geworden.

Arten der elektrischen Fußbodenheizung

Hersteller stellen verschiedene Modifikationen her, die beliebig als Heizelement kombiniert werden können:

1. Kabelheizung;

2. Heizmatten;

3. Film-Infrarot-Emitter;

4. flüssigelektrische Konstruktionen.

Physikalische Prinzipien für die elektrische Fußbodenheizung

Widerstandskabelheizung

Bei der Übertragung von Elektrizität nach dem Joule-Lenz-Gesetz wird Wärme freigesetzt. Dieses Muster ist die Grundlage für den Betrieb von Heizelementen.

Wenn Metalle und ihr Querschnitt in gewöhnlichen Drähten ausgewählt werden, um den Wärmeverlust bei maximaler Belastung zu verringern, entstehen im wärmeisolierten Bodensystem Strukturen, die über einen langen Zeitraum die maximale Menge an Wärmeenergie abgeben können, ohne die Leistungseigenschaften zu verletzen.

Hierzu entstehen Heizelemente in Form von Kabelstrukturen bestehend aus:

• leitender Draht eines resistiven Typs, der Wärme erzeugt;

• eine Schicht Teflonisolierung aus hitzebeständigem PVC-Kunststoff.

Solche Kabel können mit einem oder zwei internen leitenden Adern hergestellt werden. Sie werden für verschiedene Installations- und Verbindungsmethoden verwendet. Die Hersteller geben ihnen eine Garantie von 20 Jahren oder mehr, vorbehaltlich der Betriebsregeln.

Das zweiadrige Kabel hat eine zusätzliche Isolationsschicht zwischen dem Schirmgeflecht eines dünnen Kupferdrahtes und einer dielektrischen hitzebeständigen Beschichtung aus Adern. Einer der Kerne hat die Funktion eines Heizelements, und der zweite ist als einfacher Leiter parallel zum ersten angeordnet. Eine solche Lage verringert die Strahlung des elektromagnetischen Feldes und seine Auswirkungen auf die Umwelt erheblich.

Ein typisches Widerstandskabel-Design ist in der Abbildung dargestellt.

Während des Betriebs dieser Strukturen muss das Gleichgewicht der Wärme beobachtet werden, die durch den durch die Adern fließenden elektrischen Strom und dessen Ableitung zum beheizten Boden erzeugt wird. Zu diesem Zweck werden alle an das Kabel angrenzenden Bereiche des Bodens mit einer homogenen Struktur erstellt, die eine gleichmäßige thermische und mechanische Belastung gewährleistet.

Das Widerstandskabel wird mit einem Zementsandestrich einer bestimmten Dicke gegossen, der zusätzlich mit einer Schicht aus Keramikfliesen, Laminat oder anderen Bodenmaterialien bedeckt werden kann.

Kabel mit Drähten zur selbstregulierenden Heizung

In der Fußbodenheizung können selbstregulierende Heizkabelkonstruktionen verwendet werden. Sie haben gewöhnliche leitende, aber keine Heizleiter, zwischen denen sich eine Halbleitermatrix mit einer großen Anzahl unabhängiger Elemente befindet. Seine dielektrischen Eigenschaften werden genau von diesen Halbleitern bestimmt, die auf Änderungen ihrer Umgebungstemperatur reagieren.

Wenn ein Abschnitt des selbstregulierenden Kabels gekühlt wird, wird aufgrund von Halbleitern eine Struktur mit einer großen Anzahl von Spuren innerhalb der Matrix erzeugt, durch die der Strom fließt, wodurch das Kabel und seine umgebenden Schichten erwärmt werden.

Bei einer Durchschnittstemperatur erhöht die Struktur von Halbleitern den elektrischen Widerstand, wodurch die Bedingungen für den Stromfluss durch sie verringert werden und dadurch die Wärmeerzeugung etwas verringert wird.

Wenn ein Teil des Kabels sehr heiß ist, ist die Anzahl der Spuren für den Stromdurchgang stark begrenzt, wodurch die elektrische Leitfähigkeit verringert wird.

Auf diese Weise wird die Temperatur der Umgebungsheizung auch ohne Thermostat und Temperatursensoren geregelt. Selbstregulierende Kabel sind bequemer zu verwenden, da sie nicht wie ihre resistiven Analoga eine homogene Struktur für die Wärmeübertragung erzeugen müssen. Ihre einzelnen Abschnitte können verschiedenen Temperaturbelastungen ausgesetzt werden.

Lesen Sie hier mehr über diesen Kabeltyp: Die Verwendung von selbstregulierenden Heizkabeln

Kabelmatten

Zunächst wurden Widerstandskabel beim Verlegen eines warmen Bodens einfach in Form einer Schlange auf dem Boden verlegt und dann mit Befestigungselementen befestigt. Diese Technologie wird jetzt für Single-Core- und Two-Core-Strukturen verwendet.

Die Hersteller begannen jedoch mit der Herstellung von Kabelmatten. Ein Beispiel für eine solche Konstruktion ist in der Abbildung dargestellt, in der das Kabel selbst bereits auf bestimmte Weise in ein weiches dielektrisches Gitter eingewebt ist. Es muss nicht mehr sorgfältig angelegt werden. Rollen Sie die gefaltete Rolle einfach über die Länge des Raums, um sie anschließend mit einer Lösung zu fixieren.

Kalte Enden zum Anschließen einer Kabelmatte an den Stromkreis sind im Lieferumfang enthalten. Sie sind über spezielle Adapterkupplungen verbunden. Die direkte Verbindung ist durch die Installationstechnologie verboten.

Wenn die Richtung des Layouts gedreht werden muss, kann das Befestigungsgitter leicht mit einer normalen Schere geschnitten werden, ohne das Kabel zu berühren, das sich dann einfach in jedem Winkel in die richtige Richtung entfaltet.

Auf diese Weise wird die Anordnung der Matte in jedem Raum in einer gleichmäßigen Schicht erleichtert. Gleichzeitig ist es einfacher, eine Überlappung einzelner Kabelabschnitte untereinander zu vermeiden.

Film Infrarot Fußbodenheizung

Diese Technologie basiert auf der Verwendung von Infrarotstrahlenvon dünnen Heizelementen ausgehen, durch die ein elektrischer Strom geleitet wird.

Sie bestehen aus Kohlenstoffstreifen, die sich zwischen zwei Schichten eines speziellen Films befinden. Kohlenstoff (Kohlefaser) wird durch Nanospritzen mit einer Schichtdicke von bis zu einem Mikrometer aufgebracht und beidseitig mit einem dünnen, aber sehr starken Polymerfilm mit hohen dielektrischen Eigenschaften isoliert.

Carbonstreifen sind mit Kupferbussen verbunden, die als Leiter für die Spannungsversorgung dienen.

Die Erwärmung durch Infrarotstrahlen vom warmen Boden unterscheidet sich naturgemäß nicht von der natürlichen Erwärmung durch das Sonnenlicht. Nur die Bodentemperatur wird auf 30 ÷ 35 Grad gebracht und von unten nach oben gesendet.

Flüssige elektrische Strukturen

Elektro-Wasser-Entwicklungen eines warmen Bodens kombinieren die elektrische Erwärmung von Filamenten mit der anschließenden Wärmeübertragung durch einen Wärmeträger - Wasser in einem versiegelten Kunststoffrohr mit hochfesten mechanischen Eigenschaften.

Die gesamte Struktur wird in Form eines siebenadrigen Kabels aus Legierungen für Chrom- und Nickelfäden und einem mit Silikon und Teflon beschichteten Mantel zusammengesetzt.

Die Silikonschicht hält Temperaturen von bis zu 280 Grad stand und weist hohe dielektrische Eigenschaften auf. Die Teflonbeschichtung behindert das Eindringen von Wasser und ist sehr chemikalienbeständig.

Die Flüssigkeit, die das Kabel füllt, hält sogar 20 Grad Frost ohne Einfrieren erfolgreich aus, kocht jedoch schnell, wenn elektrischer Strom durch die Gewinde geleitet wird. Während des Kochens wird die Wärme schneller an die Umgebung abgegeben. Es bietet Energieeinsparung.

Die Wärmeübertragung von den Heizfilamenten in die kochende Flüssigkeit und weiter in die warme Bodenumgebung schützt die Nickel-Chrom-Legierung vor Überhitzung, schützt sie vor Ausbrennen und lässt sie lange arbeiten.

Da beim Kochen der Flüssigkeit im versiegelten Gehäuse ein erhöhter Gasdruck erzeugt wird, wird ein spezielles Absorptionssystem verwendet, um diesen zu reduzieren, diesen Effekt zu verringern und einen sicheren Betrieb zu gewährleisten.

Rohrkabelkörper aus strukturiertem Maschenpolyethylen haben:

• Beständigkeit gegen Abkühlung bei niedrigen Temperaturen;

• Rissbeständigkeit;

• hohe Schlagfestigkeit.

Das Design und die Zusammensetzung der elektrischen Fußbodenheizung

Der zu beheizende Raum muss vor ständigem Luftzug und Wärmeleckagen geschützt werden. Hierzu sind alle Heizelemente nur auf einer Wärmedämmschicht montiert, die Energieverluste durch Erwärmung von Bodenplatten und Entweichen in die Atmosphäre verhindert.

Das Heizkabel, das gemäß einem der obigen Schemata hergestellt wurde, befindet sich auf der Isolierschicht, die mit einem Montageband befestigt ist. In seiner Schlange befindet sich im gleichen Abstand zwischen den Windungen ein Wellrohr mit einem Temperatursensor, der den Grad der Fußbodenheizung überwacht.

Dieses Rohr ist an einem Ende hermetisch verschlossen. Es ist nicht nur für die Aufnahme des Temperatursensors ausgelegt, sondern auch für den bequemen Austausch im Falle eines Ausfalls.

Alle installierten Heizelemente zusammen mit diesem Rohr werden mit einem Zementsandestrich gefüllt. Seine Dicke hängt vom Design des Kabels ab und muss sorgfältig in einer gleichmäßigen Schicht ausgeführt werden. Hohlräume sind nicht erlaubt. Keramikfliesen werden oben aufgeklebt oder andere Fußböden montiert.

In günstiger Höhe befindet sich die Wand des Raumes Temperaturregler, die den Betrieb des warmen Bodens im automatischen Modus steuert. Wenn Sie es anschließen, müssen Sie die Drähte von:

• Stromversorgungskabel;

• Heizelemente;

• Temperatursensor.

Um verdeckte Verkabelungen durchzuführen, müssen Kabelkanäle vorgesehen oder die Wände ummauert werden.

Schemata zum Anschließen von Fußbodenheizungselementen an elektrische Leitungen

Es ist wichtig zu beachten, dass die Installation und Montage des Stromkreises abgeschlossen sein sollte, indem der Betrieb elektrischer Geräte unter Spannung überprüft wird, bevor die Heizkabel mit Befestigungslösung gefüllt werden. Zu diesem Zeitpunkt ist die Fehlerbehebung einfacher.

Die Wiedereingliederung in die Arbeit erfolgt, nachdem sich die Lösung in einem Monat vollständig verfestigt hat. Zuvor härtete der Kabelbinder nicht aus und das Kabel wurde beschädigt.

Ein Beispiel für den Anschluss eines warmen Fußbodens, der zwei Sätze Heizkabel und einen Thermostat mit einem Sensor enthält, ist in der Abbildung dargestellt.

In der Schalttafel des Leistungsschalters ist ein FI angeschlossen. Es schützt den gesamten Stromkreis vor möglichen Leckströmen durch angeschlossene elektrische Gehäuse PE-Leiter.

Der Temperatursensor ist über ein Kabel mit einem Temperaturregler verbunden, der über einen FI-Schutzschalter mit Stromkreisen verbunden ist und gleichzeitig das Schütz über ein separates Kabel steuert. Die Schützausgangskreise sind über eine Anschlussdose mit den Heizelementen verbunden.

Durch die Aufnahme eines Schützes in den Stromkreis können Sie den Betrieb mehrerer Heizabschnitte gleichzeitig steuern und die Stromkreise des Thermostats entlasten.

Mit den einfachsten mechanischen oder elektrischen Thermostaten können Sie nur die Temperaturgrenzen für die Steuerung der Erwärmung des Bodenbelags festlegen.

Anspruchsvollere elektronisch gesteuerte Modelle können einen zeitbasierten Wochenplan für den Betrieb von Heizgeräten zu einer benutzerdefinierten Tageszeit verwenden. Dadurch wird der Energieverbrauch für Fußbodenheizungen reduziert, wenn die Eigentümer in der Wohnung abwesend sind.

Empfehlungen für die Auswahl, Installation und den Betrieb von Fußbodenheizungen

Bodenauswahl

Die Hersteller empfehlen, Folgendes als Decklack auf einem Zementsandestrich zu verwenden:

• Naturstein;

• Keramikfliesen;

• Porzellanfliesen.

Sie übertragen die Wärme am besten durch sich selbst in den Raum. Die Verwendung von Holz, Parkett, Laminat und anderen Materialien ist ebenfalls zulässig. Sie haben jedoch eine schlechtere Wärmeübertragung und können den Effekt der Erwärmung verringern.

Beschichtungsverformung

Heizelemente erzeugen Temperaturunterschiede, bei denen der Bodenbelag seine Größe geringfügig ändert. Um Verformungen zu vermeiden, sollten Sie kleine Lücken für die Laminatelemente schaffen. Sie können es nicht an den Wänden schließen und an der Fußleiste befestigen. Bei Hitzeeinwirkung sollte sich der Boden frei ausdehnen und völlig flach bleiben.

Bodenisolierung

Die Wahl des Materials ermöglicht den rationellen Einsatz von Elektrizität, da dies den Wärmeverlust beeinflusst. Um eine angenehme Erwärmung zu erreichen, wird eine Folienisolierung verwendet, die aus geschäumten Polymermaterialien mit einer Schichtdicke von 3 bis 10 mm besteht. Durch seine Verwendung werden 10 bis 20% Strom eingespart.

Die Verwendung von festen Qualitäten aus expandiertem Polystyrol mit einer Schichtdicke von 3 cm und einer mit einem Polymer beschichteten Folie kann die Verluste um bis zu 30% reduzieren.

Stromverbrauch

Der Wirkungsgrad einer elektrischen Struktur wird durch die Menge der dafür aufgewendeten Energie bestimmt. Damit die Fußbodenheizung Ihren Anforderungen entspricht, legen Sie die folgenden Aufgaben fest:

• ständige Erwärmung des Raumes;

• Fußbodenheizung nur morgens und abends, wenn der Eigentümer zu Hause ist;

• Aufrechterhaltung einer stabilen Temperatur am Tag für einen angenehmen Aufenthalt auf dem Boden kleiner Kinder;

• sonstige Bedingungen.

Bestimmen Sie die Fläche des Raums und berechnen Sie die ungefähren Stromkosten für 1 Betriebsstunde oder Tag, Woche, Monat. Zu diesem Zweck können Sie die durchschnittlichen Betriebsdaten des Widerstandsheizkabels verwenden, um komfortable Bedingungen zu schaffen:

• In trockenen Räumen werden 120 W pro 1 m2 verbraucht.

• in Nassräumen - 140 W pro 1 m2.

Zum Beispiel verbraucht ein 2 mal 3 Meter großer Raum in einer Stunde Fußbodenheizung 2x3x0,12 = 0,72 kW. Bei einem Dauerbetrieb von 10 Stunden beträgt der Energieverbrauch 7,2 kW.

Der Stromverbrauch für einen Filminfrarotboden und Wasserelektrik ist etwas sparsamer.

Wartbarkeit

Obwohl die Hersteller einen langfristigen Betrieb des warmen Bodens garantieren, ist es am besten, das Auftreten von Ausfällen einzelner Teile und den Wegfall ihres Austauschs in der Projektphase vorauszusehen. Zu diesem Zweck sollten die Methoden zum Anschließen eines Temperatursensors an einen Thermostat das Öffnen eines getrockneten Zement-Sand-Estrichs ausschließen, wenn eine Reparatur erforderlich wird.

Das Ersetzen der Folie auf dem Infrarotboden sollte keine ungelösten Probleme bei der komplexen Demontage des Bodenbelags verursachen.

Bei flüssigelektrischen Modulen kann der Austausch der Flüssigkeit und des Heizelements über eine spezielle Montagebox erfolgen. Es ist auf der Ziellinie des Estrichs montiert. Und im Falle einer Verletzung der Integrität des Rohrs zeigt eine kleine Menge ausgetretener Flüssigkeit den Ort der Beschädigung an. Es wird einfach nach dem Öffnen ausgeschnitten. Setzen Sie dann die Kupplungen ein und schließen Sie die Zweiwege-Verschraubung an.