Cómo se organiza y funciona el piso eléctrico con aislamiento térmico

El deseo de una persona de crear condiciones de vida cómodas ha llevado al desarrollo de varios sistemas de calefacción. Entre ellos, recientemente, las estructuras montadas en el piso y que funcionan a expensas de la electricidad se han vuelto cada vez más populares.

Tipos de suelo radiante eléctrico

Los fabricantes producen varias modificaciones que pueden combinarse arbitrariamente como elemento calefactor:

1. calefacción por cable;

2. colchonetas calefactoras;

3. emisor infrarrojo de película;

4. construcciones líquido-eléctricas.

Principios físicos establecidos en el trabajo de calefacción por suelo radiante eléctrico.

Calentamiento por cable resistivo

Cuando la electricidad se transfiere según la ley de Joule-Lenz, se libera calor. Este patrón es la base para el funcionamiento de los elementos calefactores.

Si los metales y su sección transversal se seleccionan en cables ordinarios para reducir la pérdida de calor a la carga máxima, entonces se crean estructuras en el sistema de piso con aislamiento térmico que son capaces de emitir la cantidad máxima de energía térmica durante mucho tiempo sin violar las características de rendimiento.

Para esto, los elementos de calentamiento se crean en forma de estructuras de cable que consisten en:

• cable conductor de tipo resistivo que genera calor;

• Una capa de aislamiento de teflón de plástico PVC resistente al calor.

Dichos cables se pueden hacer con un núcleo conductor interno o dos. Se utilizan para varios métodos de instalación y conexión. Los fabricantes les dan una garantía de 20 años o más, sujeto a las reglas de operación.

El cable de dos núcleos tiene una capa adicional de aislamiento ubicada entre la malla trenzada de un cable de cobre delgado y un revestimiento dieléctrico de núcleos resistente al calor. Uno de los núcleos tiene la función de un elemento calefactor, y el segundo, como un simple conductor, se coloca paralelo al primero. Tal ubicación reduce significativamente el nivel de radiación del campo electromagnético y su efecto sobre el medio ambiente.

En la imagen se muestra un diseño típico de cable resistivo.

Durante el funcionamiento de estas estructuras, se debe observar el equilibrio de calor generado por la corriente eléctrica que pasa a través de las venas y su eliminación al piso calentado. Para hacer esto, todas las áreas del piso adyacentes al cable se crean con una estructura homogénea que proporciona cargas térmicas y mecánicas uniformes.

El cable resistivo se vierte con una capa de cemento y arena de cierto espesor, que se puede cubrir adicionalmente con una capa de baldosas de cerámica, laminado u otros materiales para el piso.

Cables con hilos de calentamiento autorregulables.

En el sistema de calefacción por suelo radiante, se pueden utilizar diseños de cables calefactores autorregulables. Tienen conductores conductores normales, pero no conductores de calefacción, entre los cuales hay una matriz de semiconductores con una gran cantidad de elementos independientes. Sus propiedades dieléctricas están determinadas precisamente por estos semiconductores que responden a los cambios en su temperatura ambiente.

Cuando se enfría una sección del cable autorregulador, se crea una estructura con una gran cantidad de pistas dentro de la matriz debido a los semiconductores para que la corriente pase a través de ellos, lo que calienta el cable y sus capas circundantes.

A una temperatura promedio, la estructura de los semiconductores aumenta la resistencia eléctrica, reduciendo las condiciones para el flujo de corriente a través de ellos y, por lo tanto, reduce un poco la generación de calor.

Si alguna parte del cable está muy caliente, entonces el número de pistas para el paso de corriente en él está muy limitado, lo que reduce su conductividad eléctrica.

De esta manera, la temperatura del calentamiento del ambiente se regula incluso sin un termostato y sensores de temperatura. Los cables autorregulables son más convenientes de usar porque no necesitan crear una estructura homogénea para la transferencia de calor, como sus análogos resistivos. Sus secciones individuales pueden estar sujetas a diversas cargas de temperatura.

Lea más sobre este tipo de cable aquí: El uso de cables calefactores autorregulables

Alfombrillas de cable

Inicialmente, los cables resistivos al instalar un piso cálido simplemente se tendieron en el piso en forma de serpiente y luego se fijaron con sujetadores. Esta tecnología se usa ahora para estructuras de un solo núcleo y de dos núcleos.

Sin embargo, los fabricantes comenzaron a producir esteras para cables. Un ejemplo de tal diseño se muestra en la imagen, donde el cable en sí ya está tejido en una red dieléctrica suave de cierta manera. Ya no necesita ser distribuido con cuidado. Simplemente haga rodar el rollo doblado a lo largo de la habitación para su posterior fijación con una solución.

Los extremos fríos para conectar una estera de cable al circuito eléctrico se incluyen en el paquete. Están conectados a través de acoplamientos adaptadores especiales. La conexión directa está prohibida por la tecnología de instalación.

Si es necesario rotar la dirección del diseño, la rejilla de fijación se puede cortar fácilmente con unas tijeras comunes sin tocar el cable, que luego se despliega en la dirección correcta en cualquier ángulo.

De esta manera, se facilita el diseño de la alfombra en cualquier habitación en una capa uniforme. Al mismo tiempo, es más fácil evitar la superposición de secciones de cable individuales entre sí.

Calefacción por suelo radiante de película

Esta tecnología se basa en el uso de rayos infrarrojosque emana de elementos de calentamiento delgados a través de los cuales pasa una corriente eléctrica.

Están hechas de tiras de carbón ubicadas entre dos capas de una película especial. El carbono (fibra de carbono) se aplica mediante nano-pulverización con un espesor de capa medido a una micra, y está aislado en ambos lados con una película de polímero delgada pero muy fuerte con altas propiedades dieléctricas.

Las tiras de carbono están conectadas a buses de cobre, que sirven como conductores para suministrar voltaje.

La calefacción, llevada a cabo por los rayos infrarrojos del piso cálido, por su naturaleza no es diferente de la calefacción natural por la luz del sol. Solo la temperatura del piso se lleva a 30 ÷ 35 grados y se envía de abajo hacia arriba.

Estructuras Eléctricas Líquidas

Los desarrollos electro-agua de un piso cálido combinan el calentamiento eléctrico de los filamentos con la posterior transferencia de calor a través de un portador de calor: agua ubicada en un tubo de plástico sellado con características mecánicas de alta resistencia.

Toda la estructura se ensambla en forma de un cable de siete hilos con aleaciones para hilos de cromo y níquel y una cubierta recubierta con silicona y teflón.

La capa de silicona soporta temperaturas de hasta 280 grados, con altas propiedades dieléctricas. El revestimiento de teflón crea un obstáculo para la penetración del agua y es altamente resistente a los productos químicos.

El líquido que llena el cable puede resistir con éxito incluso veinte grados de escarcha sin congelarse, pero hierve rápidamente cuando pasa corriente eléctrica a través de los hilos. Durante su ebullición, el calor se transfiere al medio ambiente más rápido. Proporciona ahorro de energia.

La transferencia de calor de los filamentos de calentamiento al líquido hirviendo y más al ambiente cálido del piso protege la aleación de níquel-cromo del sobrecalentamiento, la protege del desgaste y le permite funcionar durante mucho tiempo.

Dado que se crea una mayor presión de gas durante la ebullición del líquido dentro del recinto sellado, se utiliza un sistema de absorción especial para reducirlo, reduciendo este efecto y garantizando una operación segura.

Los cuerpos de cables tubulares hechos de malla de polietileno estructurado tienen:

• resistencia al enfriamiento a bajas temperaturas;

• resistencia al agrietamiento;

• Alta resistencia al impacto.

El diseño y la composición del suelo radiante eléctrico.

La habitación a calentar debe estar protegida de corrientes de aire constantes y fugas de calor. Para esto, todos los elementos de calentamiento se montan solo en una capa de aislamiento térmico, lo que evita pérdidas de energía debido al calentamiento de las losas del piso y el escape a la atmósfera.

El cable calefactor, hecho de acuerdo con uno de los esquemas anteriores, se encuentra en la capa aislante, sujeto con una cinta de montaje. Dentro de su serpiente a la misma distancia entre las curvas, se coloca un tubo corrugado con un sensor de temperatura colocado, que controlará el grado de calentamiento del piso.

Este tubo está sellado herméticamente en un extremo. Está diseñado no solo para acomodar el sensor de temperatura, sino también para la posibilidad de un reemplazo conveniente en caso de avería.

Todos los elementos calefactores instalados junto con este tubo se llenarán con una regla de cemento y arena. Su grosor depende del diseño del cable y debe realizarse con cuidado en una capa uniforme. Los vacíos no están permitidos. Las baldosas cerámicas están pegadas en la parte superior o se monta otro piso.

A una altura conveniente para la pared de la habitación se encuentra controlador de temperatura, que controla el funcionamiento del suelo cálido en modo automático. Al conectarlo, deberá traer los cables de:

• cable de suministro de energía;

• elementos calefactores;

• sensor de temperatura

Para realizar el cableado encubierto, es necesario proporcionar canales de cable o para emparedar las paredes.

Esquemas para conectar elementos de calefacción de piso al cableado eléctrico

Es importante recordar que la instalación y el montaje del circuito deben completarse verificando el funcionamiento de los equipos eléctricos bajo voltaje antes de llenar los cables calefactores con solución de fijación. En este punto, es más fácil solucionar problemas.

La reincorporación al trabajo se realizará después de que la solución se solidifique por completo en un mes. Anteriormente, la atadura de cables no se endurecería y el cable se dañaría.

En la imagen se muestra un ejemplo de conexión de un piso cálido, que incluye dos juegos de cables calefactores y un termostato con un sensor.

En el panel eléctrico del disyuntor, se conecta un RCD. Protege todo el circuito de posibles corrientes de fuga a través de gabinetes eléctricos que están atados Conductor PE.

El sensor de temperatura está conectado por un cable a un controlador de temperatura, que está conectado a los circuitos de alimentación a través de un RCD y, al mismo tiempo, controla el contactor a través de un cable separado. Los circuitos de salida del contactor están conectados a los elementos de calentamiento mediante una caja de conexiones.

La inclusión de un contactor en el circuito le permite controlar simultáneamente el funcionamiento de varias secciones de calefacción y reducir la carga en los circuitos eléctricos del termostato.

Los termostatos más simples de tipo mecánico o eléctrico le permiten establecer solo los límites de temperatura para controlar el calentamiento del revestimiento del piso.

Los modelos controlados electrónicamente más sofisticados tienen la capacidad de utilizar un horario semanal basado en el tiempo para el funcionamiento de los calentadores a una hora del día definida por el usuario. Debido a esto, el consumo de energía para la calefacción de piso se reduce cuando los propietarios están ausentes en el apartamento.

Recomendaciones para la selección, instalación y operación de calefacción por suelo radiante.

Selección de pisos

Los fabricantes recomiendan usar lo siguiente como capa de acabado en una regla de arena de cemento:

• piedra natural

• baldosas de cerámica;

• gres porcelánico.

Es mejor que transfieran calor a la habitación. El uso de madera, parquet, laminado y otros materiales también está permitido. Sin embargo, tienen una peor transferencia de calor y pueden reducir el efecto del calentamiento.

Deformación del revestimiento

Los elementos calefactores crean diferencias de temperatura a las cuales el revestimiento del piso cambia ligeramente su tamaño. Para evitar sus deformaciones, debe crear pequeños espacios para los elementos laminados. No puede cerrarlo a las paredes y fijarlo al zócalo. Cuando se expone al calor, el piso debe expandirse libremente y permanecer completamente plano.

Aislamiento del piso

La elección del material permite el uso racional de la electricidad, ya que afecta la pérdida de calor. Para crear un calentamiento confortable, se utiliza aislamiento de aluminio, que consiste en materiales poliméricos espumados con un espesor de capa de 3 a 10 mm. Su uso ahorra electricidad del 10 al 20%.

El uso de calidades sólidas de poliestireno expandido con un espesor de capa de 3 cm y una lámina recubierta con un polímero puede reducir las pérdidas hasta en un 30%.

Consumo de electricidad

La eficiencia de cualquier estructura eléctrica está determinada por la cantidad de energía gastada en ella. Para que el sistema de calefacción por suelo radiante satisfaga sus necesidades, determine las tareas para él, que pueden ser:

• calentamiento constante de la habitación;

• calefacción por suelo radiante solo por la mañana y por la tarde cuando el propietario está en casa;

• mantener una temperatura estable durante el día para una estancia cómoda en el piso de los niños pequeños;

• Cualquier otra condición.

Determine el área de la habitación y calcule el costo aproximado de electricidad durante 1 hora de su operación o día, semana, mes. Para hacer esto, puede usar los datos de operación promedio del cable de calentamiento resistivo para crear condiciones cómodas:

• en salas secas, se consumen 120 W por 1 m2;

• en cuartos húmedos - 140 W por 1 m2.

Por ejemplo, una habitación de 2 por 3 metros en una hora de calefacción por suelo radiante consumirá 2x3x0.12 = 0.72 kW. Con una operación continua durante 10 horas, el consumo de energía será de 7.2 kW.

El consumo de electricidad para un piso infrarrojo de película y agua eléctrica es un poco más económico.

Mantenibilidad

Si bien los fabricantes garantizan la operación a largo plazo del piso cálido, es mejor prever la ocurrencia de averías de piezas individuales y la eliminación de su reemplazo por la etapa del proyecto. Para hacer esto, los métodos de conectar un sensor de temperatura con un termostato deben excluir la apertura de una regla de piso de cemento y arena seca cuando sea necesario repararlos.

Reemplazar la película en el piso infrarrojo no debería crear problemas no resueltos con el desarmado complejo del revestimiento del piso.

Para módulos líquido-eléctricos, el reemplazo del líquido y el elemento de calentamiento se puede realizar a través de una caja de montaje especial. Se monta en la línea de meta de la regla del piso. Y en caso de violación de la integridad de la tubería, una pequeña cantidad de líquido filtrado indicará el lugar del daño. Simplemente se corta después de abrir. Luego coloque los acoplamientos y conecte el accesorio de dos vías.