Ohřev betonu odporovým drátem: možnosti a praktické rady pro venkovní aplikace

Dobrý den, pokusím se vám přiblížit dilema, týkající se ohřevu betonu, a to zejména v kontextu betonového bazénu a využití fotovoltaických panelů.

Využití fotovoltaických panelů pro ohřev betonu

Nedávno jsem dostavěl betonový bazén 6 x 3 m. Dno bazénu mám ještě nedodělané, zatím mám jen betonovou desku, kterou budu zateplovat 6 cm extrudovaného polystyrénu, na který přijde 5 cm betonový potěr z kari sítí. Napadlo mne ohřívat dno bazénu pomocí fotovoltaických panelů, na přímo zapojených do odporového drátu, jež je na dně betonového bazénu. Tento drát bude zabetonovaný na dně bazénu.

Na střeše rodinného domu mám 9 ks panelů, při celkovém výkonu 2070 W, kterými ohřívám bojler z Dražic DC. Tento bojler při nahřátí dokáže výkon panelů přesměrovat do dalšího zařízení. V letních měsících bývá bojler v ranních hodinách nahřátý, a tak jsem se domníval, že by to šlo pustit do odporového drátu na dně bazénu. Přemýšlel jsem koupit nádobu a do ní vložit dvě topné spirály na DC. Do jedné spirály bych pouštěl výkon při nahřátí bojleru a do druhé spirály výkon z dalších FVE panelů, které plánuji časem dodělat cca 2000W.

Klíčové otázky k ohřevu betonu fotovoltaikou:

• Šlo by tento výkon z FVE pustit do odporového drátu?
• Jaký odporový drát zvolit?
• Udělat dvě smyčky odporového drátu, každá na jeden systém, nebo paralelně oba systémy na jednu smyčku, nebo počítat s tím, že nové panely dát do série s těmi stávajícími?
• Jak regulovat teplotu ohřívaného betonu? - Bojím se přehřátí a následného poškození bazénové fólie.

Ohřev betonu pro urychlení vyzrání a vytvrzení

K urychlení vyzrání a vytvrzení betonu se používá mnoho různých způsobů zahřívání. Zvyšování rychlosti výstavby zařízení je jedním z hlavních cílů. Mezi nimi stojí za to vyzdvihnout topný drát, elektrody a další. Hlavním cílem je zabránit zamrznutí nově položeného materiálu kolem výztuže. Nerovnoměrné rozložení tepelné energie v betonu může vést k chybám. Měli bychom se zaměřit na nejoblíbenější chyby, které se nacházejí téměř na každém druhém staveništi.

Časté chyby při ohřevu betonu elektrodami a topnými kabely

Chyby při ohřevu elektrodami:

• Chyba č. 1: Elektrody mají kvůli svým konstrukčním vlastnostem nízkou kontaktní plochu s betonem. V důsledku toho se zahřívání stává nekvalitním. Mezi elektrodami a směsí se také mohou objevit vzduchové bubliny. Vedou k vroucí vodě a blokují šíření tepelné energie v betonu.
• Chyba č. 2: Uvnitř betonu je vyztužující kovový „kostra“. Pokud se elektroda během ponoření dotkne, okamžitě to povede ke zkratu. Tudíž drahé zařízení, které nemusí být opravitelné, selže.
• Chyba č. 3: Zvyšování hustoty proudu v oblasti přímého styku betonu a elektrod. To je plné zpomalení rychlosti hydratace, lokálního přehřátí a tvorby porézní struktury. Je pozoruhodné, ale navenek je nemožné odhalit chybu, kterou udělali.

Chyby při ohřevu topnými kabely:

• Chyba č. 1: Jen málo výrobců věnuje pozornost schématu zapojení topných prvků. Zejména pokud žádný z nich nemá vzdělání v oboru elektrotechniky. Pokud jde o integritu vodičů, toto se téměř nikdy nestane. Jsou jednoduše položeny na povrch. Pokud je narušena integrita, nemůže topný kabel plnit roli, která je mu přiřazena. Nebo dochází k ohřevu pouze na určitých místech.
• Chyba č. 2: Při pokládání vodičů byste měli věnovat pozornost jejich izolaci a správnému umístění. Mnoho lidí na to zapomíná. Kabel by měl mít optimální délku - ne více a ne méně než pokládaný. K zahřívání značného množství betonu jsou zapotřebí velké kapacity. Bude to vyžadovat spoustu elektrických výpočtů. Kabel může správně umístit velmi omezený počet odborníků.

Tyto chyby jsou nejčastější při betonování a vytápění uvedenými způsoby. Vědět o nich podrobně, je lepší se jim vyhnout. Koneckonců, je lepší okamžitě udělat vše, než utratit peníze za budoucí demontáž a instalaci nového designu.

Čtěte také: Bezpečná praxe: Ohřev jídla v mikrovlnné troubě

Metody ohřevu betonu

K vytápění betonu se nejčastěji používají dva hlavní způsoby:

1. Ohřev elektrodami: Tato technika spočívá v tom, že teplo v betonu se uvolňuje v důsledku přímého průchodu elektrického proudu. Ve skutečnosti je tato metoda plně v souladu s principem armádního kotle. Nejčastěji se tato technika používá, když potřebujete ohřát stěny. V některých případech je také vhodný pro podlahy, kdy není možné použít topnou smyčku. Když beton zaschne, topení se zastaví. Proces napájení elektrod se provádí za použití stupňovitého transformátoru.
2. Ohřev topnými smyčkami (kabely/rohože): Nejčastěji se používá pro podlahy a mnohem méně pro stěny. Proces napájení smyček (tj. ohřívacích prvků) se provádí za použití stupňovitého transformátoru.

Alternativní metody ohřevu betonu v případě nedostatku zkušeností

V případě nepřítomnosti elektrikářů a zkušeností s ohřevem elektrod i kabelů byste měli věnovat pozornost alternativním metodám. Například zakryjte konstrukci běžnou markýzou. Během tuhnutí uvolňuje směs tepelnou energii, která se použije na vytápění. Markýzu však lze použít pouze v případě, že na ulici není mrazivé počasí. Další možností jsou termo rohože, které jsou dnes k dispozici na prodej a mají optimální cenu. Jsou položeny shora na betonovou konstrukci a udržují nastavenou teplotu na celém vyhřívaném povrchu. Tímto způsobem lze dosáhnout rovnoměrného rozložení tepelné energie, zlepšení kvality designu a snižování nákladů.

Zásady betonáže v zimě a ochrana proti mrazu

Nízké teploty ztěžují hydrataci betonu, a tak se riziko, že uděláte nějakou chybu, v zimě značně zvyšuje. Je proto potřeba důsledně dodržet řadu opatření, které jim zabrání. Betonování v zimě se často velmi prodraží. Mnoho stavebních prací je omezeno pouze na drobné betonářské akce. Pokud se ovšem i ony neudělají opatrně, problémy se většinou objeví už po první zimě, a vy tak budete muset vše opravit.

Optimální teploty a opatření pro betonáž v chladu

Tuhnutí a tvrdnutí betonu je optimální od 15 do 25 °C. Při teplotách v rozmezí od 5 do 15 °C sice beton tuhne, je však potřeba počítat s tím, že požadovaných vlastností nedosáhne po 28 dnech, ale až později. Tento proces hydratace navíc o to více zpomalí, čím více se teplota přiblíží k 5 °C. Jestliže se navíc sníží i pod tuto hranici, beton přestává schnout a tvoří se na něm praskliny. Po betonáži je nutné nechat směs schnout, a to minimálně po dobu 72 hodin při teplotě vyšší než 5 °C. Pokud teplota vzduchu neklesne pod tuto hodnotu, je možné betonovat v zimě s běžnými betonovými směsi i bez přidávání mrazuvzdorných složek.

Jak zabránit úniku vlhkosti a poškození betonu

Při nízkých teplotách je beton ohrožen velkým odparem vody. V takových případech získá prašný až drolivý povrch. Měli bychom se proto snažit úniku vlhkosti zabránit. Při teplotách nižších než 5 °C je základem správný výběr betonu a jeho konzistence, a to s ohledem na danou stavební práci. Standardní opatření totiž začínají již v betonárně. Do betonu, který se používá v riskantních teplotách, se přidávají mrazuvzdorné složky zvyšující jeho odolnost. Může jím být kupříkladu plastifikátor, který umožní dokonalý průběh hydratačního procesu, a to i s menším množstvím vody. Anebo můžete využít mravenčan vápenatý, který urychluje hydrataci betonu. V rámci dosažení požadovaných teplot se do betonové směsi přidává také ohřátá záměsová voda či nahřáté kamenivo.

Čtěte také: Klíč k trvanlivosti betonu v zimě

„Cement nesmí přijít do styku s teplejší vodou než 65°C, ale kamenivu vyšší teplota nevadí. Pokud tedy kamenivo ochladí vodu pod teplotu 65 °C, lze použít i vodu teplejší. Voda má ze vstupních surovin největší měrné teplo, a proto je vliv teplé vody na teplotu betonové směsi velmi podstatný,“ říká Petra Štěpánková z poradenství BEST.

Při nízkých teplotách je zakázáno čerstvý beton ošetřovat vodou. Po provedení betonáže je zároveň nutné hotovou konstrukci uchránit před mrazem. Doporučuje se jeho překrytí PE fólií, polystyrénovými deskami, při teplotách pod nulou se již neobejdete ani bez klima stanu a nejrůznějších zateplovacích systémů či horkovzdušného topidla.

„Je nutné počítat s pomalejším nárůstem pevnosti betonu. To je třeba vzít úvahu hlavně u nosných konstrukcí, u nichž je dostatečná únosnost podmíněna dosažením určité pevnosti betonu. Proto je dobré před odbedněním anebo před zatížením betonové konstrukce provést kontrolu pevnosti, například pomocí Schmidtova odrazového tvrdoměru,“ dodává Štěpánková.

Instalace topných kabelů a rohoží do venkovních ploch

Podobným nepříjemnostem můžete poměrně lehce a na desítky let dopředu zabránit instalací topných kabelů nebo topných rohoží pod venkovní plochy. V případě temperování venkovních ploch je nutné rozhodnout se pro jednu z variant, případně varianty nakombinovat. Zásadním rozdílem mezi kabelem a rohoží je flexibilita pokládky - topný kabel lze oproti topné rohoži využít v jakkoli složité půdorysné situaci, jelikož nejste omezeni nosnou sítí rohože. Navíc můžete plynule měnit rozteč smyček a ovlivňovat tak plošný výkon. Oproti tomu topná rohož skýtá výhody v jednoduchosti a rychlosti pokládky, jelikož jednotlivé topné vodiče není potřeba upevňovat pomocí upevňovacích lišt. Pro spolehlivé odtávání ledu a sněhu z chodníků, vjezdů a jiných venkovních ploch je zásadní správné dimenzování výkonu topného kabelu nebo rohože. Potřebný výkon je závislý na skladbě temperované plochy, hloubce pokládky topného kabelu, požadované rychlosti odtávání a na lokálních klimatických podmínkách. Pokládka topných kabelů a rohoží probíhá v případě zámkové dlažby dle příslušné skladby podlahy do pískové lože nebo tenké vrstvy betonu. V případě využití topných kabelů doporučujeme maximální rozteč smyček 10 cm.

Topné systémy ECOFLOOR pro exteriérové aplikace

FENIX Trading s.r.o. má řadu zajímavých realizací v mnoha zemích světa s topnými systémy ECOFLOOR. Mezi exteriérové aplikace s těmito topnými kabely patří například venkovní plochy a střecha Knihovny prezidenta Nazarbajeva v hlavním městě Kazachstánu Astaně. Dále ohřívají venkovní plochy a střechu mešity Zhol v Astaně a Uspensky Cathedral. Topné kabely ECOFLOOR mají příkony 20-30 W·m-1. Pro spolehlivé odtávání ledu a sněhu z chodníků, vjezdů a jiných venkovních ploch je zásadní správné dimenzování výkonu topného kabelu nebo rohože. U nadmořských výšek blízkých 1000 m je pak minimálně 250 W·m-2.

Čtěte také: Jak prodloužit koupací sezónu bazénu

Firma FENIX se také významně podílí na evropském trhu v segmentu ohřevu hracích ploch s umělou trávou. Zejména na severu Evropy proběhlo už 11 instalací s topnými rohožemi z Jeseníku v roce 2019. Celkový výkon těchto systémů je přibližně 700 kW. Hráči oceňují možnost tréninku na hřištích s elektrickým vytápěním, na kterých se jim lépe hraje. S ohledem na velké téma ekologie se fotbalové kluby postupně obracejí výhradně na elektrické vytápění.

Technické požadavky a pokyny pro instalaci topných kabelů

Topné kabely jsou tzv. ztracené, s IEC 60800, a dodávají se se zalisovanou Uni-Schuko vidlicí (IP 20). Připojují se na napětí 230 V.

Důležité pokyny pro instalaci topných kabelů:

• Spojka topné a netopné části nesmí být instalována v ohybu.
• Topné části kabelů se nesmí křížit ani dotýkat.
• Minimální vzdálenost mezi kabely nesmí být menší než 60mm.
• Minimální poloměr ohybu kabelu nesmí být menší než 30mm.
• Pro snadnější manipulaci při instalaci doporučujeme skladovat kabel ve vytápěné místnosti až do samotné instalace.
• Teplota kabelu při instalaci nesmí být nižší než -10°C.
• Kabel nesmí být skladován při teplotě nižší než -20°C.
• Topná část kabelu nesmí vyčnívat z betonu.
• Topný kabel se fixuje k armovací (Kari) síti pomocí plastových stahovacích pásek nebo samolepící pásky (k fixování nepoužívejte drát).
• Při pokládce a betonáži je nutno postupovat se zvýšenou opatrností, aby nedošlo k poškození topného kabelu.
• Topný kabel ani přívodní šňůra se nesmí krátit ani nadstavovat.
• Před betonáží je nezbytné změřit odpor topného okruhu a porovnat se štítkovým údajem (naměřená hodnota musí být v toleranci +10 / -5% od štítkové hodnoty) a změřit izolační stav pracovních vodičů proti ochrannému vodiči a proti armovací síti (izolační odpor nesmí být menší než 0,5 MΩ).
• Při zjištění nevyhovujících naměřených hodnot nebo poškození kabelu přerušte pokládku, topný kabel vyjměte a oznamte to výrobci (prodejci).
• Topný okruh musí být připojen přes proudový chránič se jmenovitým vybavovacím proudem I_n30mA.

Tabulka doporučených výkonů pro temperování venkovních ploch

Zajímají Vás další informace nebo zkušenosti s ochranou venkovních ploch?

tags: #ohrev #betonu #odporovym #dratem

Oblíbené příspěvky:

• Vlastnosti protiskluzové překližky
• Diamantová korunka pro beton
• Dubový konferenční stolek: elegance a funkčnost
• Podrobný průvodce studijním programem
• přehled Audi SIKU modelů