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 20C, 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 swo¬bodnego 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:
• do ok. 100W/m2 – pomieszczenia mieszkalne
• do ok. 150W/m2 – strefy brzegowe pomieszczeń mieszkalnych
• do ok. 120W/m2 – 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.
Jednostkowe obciążenie podłogi w W/m2 =
Obciążenie cieplne budynku w Watach

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.  29oC, przy zapotrzebowaniu na ciepło wielkości 50W/m2 temperatura podłogi będzie wyższa od temperatury powietrza w pomieszczeniu o 4,65oC i wyniesie 24,65oC.
Układ zależności temperatury podłogi od temperatury zewnętrznej przy założonej temperaturze powietrza w pomieszczeniu 20oC :
Temperatura zewnętrzna [0C]
-20
-10
-5
0
5
Temperatura pow.podłogi [0C]
29
26,8
25,6
24,5
23,4
1
Obciążenie cieplne okładziny podłogowej:
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.

2_male

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.
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 przegrzania- szybszego 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.
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:
Współczynnik przewodzenia ciepła drewna w zależności od jego gatunku i gęstości.
– 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.
Opór cieplny okładziny podłogowej. Łączny opór cieplny okładziny podłogi jest wartością sumaryczną oporów poszczególnych warstw.
Przykładowe wartości oporu cieplnego  niektórych rodzajów podłóg wykonanych z drewna:
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 Woźniak Parkiet Komplex Mława Podmiejska 2. tel. 023 654 55 07
Powyższy tekst jest własnością jego autora. kom. 503 046 143