Elektrické vytápění v rodinném domě: přehled nejlepších druhů elektrických topných systémů

Výběr topného systému je klíčovou otázkou, na jejímž řešení závisí komfort bydlení a zachování finančních prostředků majitele. Při zvažování různých možností stojí za to věnovat pozornost elektrickému vytápění v rodinném domě, zhodnotit jeho klady a zápory, aby bylo možné jej porovnat s jinými nabídkami.

Moderní systémy napájené elektřinou jsou velmi rozmanité. Ne všechny z nich spotřebovávají přehnaně velké množství elektřiny. Podrobně si každý z nich probereme.

Proč se volí elektrické vytápění?

Obvykle se má za to, že vytápění domu systémy fungujícími na elektřinu je příliš nákladné. Proto jejich výhody nejsou nějak brány v úvahu.

Elektrické topné systémy patří k těm nejekologičtějším. Nevypouštějí do ovzduší žádné emise.

To je zásadně špatně, vždyť elektrické systémy mají mnoho významných předností, které je výhodně odlišují od vytápění jiných typů:

• Bezpečnost. Zařízení nepracuje s otevřeným plamenem a výbušnými látkami jako jiná topná zařízení. Kvalitně položená elektroinstalace je spolehlivou ochranou proti možnému vznícení.
• Jednoduchost ovládání a údržby. Automatické systémy regulují chod zařízení, což vyžaduje minimální zásah člověka. Chybějí prvky vyžadující pravidelnou výměnu nebo čištění.
• Plná ekologická bezpečnost. Při provozu systém nevylučuje toxické látky, proto jej lze instalovat v jakýchkoli prostorách.
• Absence potřeby skladování zásoby paliva. Proto není vyžadována zvláštní místnost pro skladování hořlavých materiálů.
• Kompaktnost. Většina zařízení se vyznačuje malými rozměry. Různorodý design zařízení umožňuje snadno vybrat model pro jakýkoli styl interiéru.
• Nízká cena. Ve srovnání s topnými zařízeními jiných typů je cena takového zařízení výrazně nižší.

Z významných nedostatků elektrických systémů je třeba kromě poměrně vysokých nákladů na elektřinu spravedlivě zmínit úplnou závislost zařízení na elektrické energii.

To znamená, že při přerušení dodávky elektřiny všechny přístroje přestanou pracovat, což bude obzvláště patrné v oblastech s častými výpadky. Kromě toho bude pro nepřetržitý provoz zařízení zapotřebí výkonná elektrická síť, která není zdaleka všude k dispozici.

Pro zařízení vodního vytápění s elektrickým kotlem se volí pouze uzavřený systém s expanzní nádobou vybavenou membránou, pomocí které se reguluje tlak v systému.

Vodní vytápění s elektrickým kotlem

Představuje standardní systém s kapalným tepelným médiem, které cirkuluje v topném okruhu. Jeho hlavní odlišnost spočívá v tom, že ohřev tepelného média se provádí pouze pomocí elektrického kotle.

Z tohoto důvodu bude mít tento systém určité zvláštnosti. Především může být pouze uzavřeného typu a musí být vybaven membránovou expanzní nádobou.

Jinak se nevyhnete nerovnoměrnému vytápění místností, ztrátám rychlosti a výkonu přenosu tepla, což povede k nadměrné spotřebě elektřiny a tedy k neoprávněným nákladům. Ze stejných důvodů se nedoporučuje instalovat systém s přirozenou cirkulací.

Optimální variantou je nucená cirkulace tepelného média, což umožní maximálně šetřit elektřinu. Pro práci s takovým topným systémem lze použít tři typy elektrických kotlů. Rozebereme výhody a nevýhody každého z nich.

Kotle s ohřívači typu TEN

V každém z těchto zařízení jsou instalovány TENy. Jsou to topné prvky pracující na principu rezistivního ohřevu vodiče, kterým prochází elektrický proud.

Vzhledem k tomu, že musí pracovat v kapalině, je na zařízení dodatečně instalována ochrana v podobě vodotěsného pláště a spolehlivé izolace. Proto výkon TENů poněkud klesá.

Na obrázku je znázorněna konstrukce elektrického kotle s topným tělesem

V důsledku toho účinnost každého takového ohřívače činí nejvýše 80 %. Aby kotle tohoto typu ohřívaly teplonosné médium na požadovanou teplotu, je třeba buď zvýšit počet topných těles, nebo instalovat ohřívače s vyšším výkonem.

V každém případě jsou energetické ztráty nevyhnutelné, což negativně ovlivňuje hospodárnost zařízení tohoto typu. Nejčastěji výrobci do jednoho kotle instalují 3–4 topná tělesa. Jsou k dispozici různé provozní režimy zařízení. V závislosti na tom mohou být do provozu zapojena všechna topná tělesa, pouze jedno z nich nebo skupiny těles.

Výkon elektrických kotlů s topnými tělesy se pohybuje v rozmezí od 3 do 50 kW. Nejmohutnější modely jsou určeny pro připojení k třífázové síti, méně výkonné mohou pracovat z jednofázové sítě.

Uspořádání topných těles v přístroji může být různé, což ovlivňuje jejich vzhled. Mohou být vyrobeny ve tvaru válců s „ukrytými“ topnými prvky uvnitř a řídicí jednotkou umístěnou v samostatném krytu, nebo mohou mít obvyklý obdélníkový tvar s ovládacími prvky na těle.

Cena kotlů tohoto typu je velmi nízká, což je způsobeno jejich nehospodárností.

Během provozu se povrch topného tělesa pokrývá vodním kamenem a usazeninami solí, proto je nutné jej pravidelně měnit.

Zařízení s topnými tělesy mají i další nevýhody. Především je to krátká životnost topného prvku. Během provozu zařízení se pokrývá usazeninami solí a selhává.

Proto je u takového zařízení nutná pravidelná výměna topných těles. Další „mínus“ spočívá v tom, že při spuštění zařízení s malým množstvím teplonosného média nebo bez něj ohřívače selhávají.

Kotle s elektrodovým principem činnosti

Princip činnosti zařízení se zásadně liší od modelů s topnými tělesy. K získání tepla se využívají frekvenční oscilace ve střídavé síti, které následně způsobují kmitání iontů v elektrolytu, což vede k jeho rychlému zahřátí.

Samotný kotel představuje těleso se dvěma elektrodami ponořenými do teplonosného média, jehož roli hraje vodivá kapalina nebo elektrolyt. Nejčastěji se k tomuto účelu používá nemrznoucí směs té či oné značky.

Elektrodová zařízení se příznivě vyznačují kompaktností a nízkou hmotností, přičemž jejich topný výkon je vysoký. Takové kotle lze instalovat ve skupinách a podle potřeby spouštět jeden nebo několik přístrojů najednou. Další výhodou elektrodového zařízení je jeho téměř úplná necitlivost na kolísání napětí v síti.

Elektrodové kotle jsou velmi kompaktní, což je výhodně odlišuje od analogů s topnými tyčemi

Bezpečný rozsah poklesů pro ně je 15–20 %, což je poměrně hodně. Pro zařízení je však velmi důležitá stabilita frekvence střídavého proudu. Elektrodové kotle jsou zcela ohnivzdorné, protože se nemohou přehřát, a při absenci teplonosného média se jednoduše nezapnou.

Zařízení se velmi rychle zahřívá. Z hlediska hospodárnosti překonává analog s topnými tyčemi o 20 %, to znamená, že jeho účinnost je asi 98 %. Přitom lze jeho výkon zvýšit.

Toho se dosahuje armaturou zařízení kovovými trubkami. Tím se výrazně rozšiřuje oblast ionizace teplonosného média, což přináší efekt zvýšení výkonu. Cena elektrodových kotlů není vysoká. Proto když se takové zařízení objevilo, považovali ho téměř za ideální topné zařízení.

Během provozu se však ukázaly i nevýhody. Především je to nestabilní výkon zařízení.

Velmi silně závisí na chemickém složení vodivé kapaliny a její teplotě, protože i při malých odchylkách se mění elektrická vodivost roztoku, což vede ke změnám intenzity ohřevu. Kromě toho se elektrodový systém velmi špatně podřizuje automatickému řízení a regulacím.

Elektrodové kotle lze instalovat do skupin, což přináší značné pohodlí při jejich provozu.

Pro kotle tohoto typu je velmi důležité složení a čistota teplonosného média. V případě nedodržení poměrů roztoku nebo jeho znečištění všechny výhody takového systému mizí. Proto je nutné nejméně jednou ročně provádět korekci chemického složení elektrolytu.

Se stejnou frekvencí bude nutné čistit výměník tepla a celý topný systém od solných usazenin, které se budou hromadit poměrně rychle. Povinnou podmínkou pro připojení elektrického topného systému domu elektrodového typu je existence uzemňovacího obvodu.

Navzdory tomu, že taková topná zařízení jsou hospodárnější než jejich analogy s topnými tyčemi, nejsou nijak zvlášť žádaná. Poměrně velké množství nevýhod činí jejich použití k vytápění rodinného domu ne zcela pohodlným.

Topné kotle indukčního typu

Jsou to nejdokonalejší zástupci elektrických topných systémů. Základem těchto zařízení je princip elektromagnetické indukce. Vše probíhá následujícím způsobem. Primárním vinutím, umístěným v jádru zařízení, prochází elektrický proud.

Indukuje napětí v sekundárním vinutí, umístěném blíže k tělu zařízení. Toto vinutí představuje labyrintový systém trubek, kterými protéká teplonosné médium.

Na obrázku je schematicky znázorněn indukční kotel a princip jeho činnosti

Při uzavření sekundárního okruhu vzniká rezistivní ohřev vodiče, a tím i teplonosného média. Při tom nedochází k žádným ztrátám energie, proto účinnost takového systému dosahuje téměř 100%.

Ohřev kapaliny probíhá velmi rychle a rovnoměrně. Indukční kotle jsou velmi úsporné. Tento ukazatel se ještě zvyšuje díky samoindukci systému, která je spojena s dodatečným jalovým výkonem.

Tuto energii vytvářejí proudy procházející sekundárním uzavřeným okruhem. Hodnoty vznikajícího dodatečného výkonu jsou přitom poměrně velké. Poněkud jinak funguje varianta indukčního kotle – vířivý indukční ohřívač neboli VIN.

Na jeho primární vinutí přichází napětí, které je předem přeměněno na vysokofrekvenční. Tím se intenzita elektromagnetického pole prudce zvyšuje.

Co přináší stejně prudký nárůst proudu, který je tímto polem generován? Zvláštností kotle VIN je, že nemá sekundární vinutí. Místo něj jsou použity všechny kovové povrchy zařízení.

Ty jsou speciálně vyrobeny z materiálů s výraznými feromagnetickými vlastnostmi. Vznik vířivých proudů vede k přemagnetování, což způsobuje silný a téměř okamžitý ohřev feromagnetických slitin.

Indukční kotle jsou kompaktní, ale přitom mají značnou hmotnost

V důsledku toho se procesu přenosu tepla účastní prakticky všechny masivní prvky tělesa, což umožňuje dosáhnout velmi vysoké účinnosti, blížící se 100%. Indukční kotle obou typů se vyznačují značnou hmotností a relativně malými rozměry. Lze je instalovat jednotlivě nebo ve skupinách, přičemž poslední uvedené přináší značné výhody při organizaci vytápění budovy.

Indukční kotel pro zařízení chaty nebo menšího rodinného domu lze vyrobit vlastníma rukama. Průvodce montáží indukčního kotle, uvedený v námi doporučovaném článku, pomůže vybrat optimální variantu a správně sestavit agregát.

Mezi výhody indukčních kotlů patří rychlý, téměř okamžitý ohřev. Zařízení lze snadno nastavit, a proto jsou na ně namontovány automatické řídicí jednotky zajišťující přesné nastavení. Z hlediska elektrické a požární bezpečnosti jsou tato zařízení nejbezpečnější ve srovnání s analogy jiných typů.

Vysoká účinnost indukčních zařízení se nesnižuje ani po dlouhodobém provozu. Je to způsobeno tím, že se uvnitř zařízení nehromadí usazeniny soli ani vodní kámen. Jsou odstraňovány vysokofrekvenčními mikrovibracemi, které doprovázejí provoz zařízení. Z tohoto důvodu nejsou kladeny žádné zvláštní požadavky na chemické složení topného média. Kotle jsou vůči němu necitlivé.

Použití indukčních kotlů přináší úsporu elektrické energie přibližně 40 % ve srovnání s použitím elektrických kotlů jiných typů

Další výhodou je dlouhá životnost indukčních kotlů. Bez nadsázky může trvat desítky let. Je to způsobeno tím, že zařízení nemá žádné zranitelné uzly. Kontakt elektrické části zařízení s topným médiem zcela chybí.

Problémy mohou nastat pouze u svarových švů, které obvykle vydrží velmi dlouho. Hlavní výhodou zařízení tohoto typu je hospodárnost.

Praxe ukazuje, že umožňuje ušetřit až 40 % elektrické energie ve srovnání s topnými tělesy a elektrodovými analogy. Mezi nevýhody patří mírný vibrační hluk, který kotle během provozu vydávají.

Masivnost, což vyžaduje pozornost při montáži, zejména pokud je zařízení upevněno na stěnu. Další nevýhodou je poměrně vysoká cena indukčních zařízení.

Zařízení pro infračervené vytápění

Pro vytápění svého venkovského domu elektřinou lze použít moderní systémy infračerveného vytápění. Pro jejich provoz se uplatňuje princip vlnového přenosu energie na určitou vzdálenost.

Vše probíhá následovně. Zářič přeměňuje elektrickou energii na vlnu infračerveného spektra a vysílá ji. Vlny se pohybují, dokud nenarazí na jakýkoli neprůhledný povrch.

Rozložení teplot při použití infračerveného vytápění je pro člověka mnohem pohodlnější než při použití tradičních způsobů vytápění

Zde se přeměňují na tepelnou energii a ohřívají těleso, které se jim postaví do cesty. Takto zahřátý předmět, ať už je to velký nábytek, podlaha nebo stěna, začne předávat teplo do atmosféry, čímž ohřívá vzduch v místnosti.

Tímto způsobem dochází k maximálně rovnoměrnému vytápění místnosti, přičemž teploty se rozloží pro člověka nejpříjemnějším způsobem. Při tom prakticky nedochází ke ztrátám energie, což zaručuje vysokou účinnost infračervených ohřívačů.

Jsou vyráběny v různých variantách. Obzvláště populární je speciální infračervená fólie s zatavenými uhlíkovými zářiči. Používá se pro zařízení systému podlahového vytápění, lze jej aplikovat na strop a na stěny. Fólie se zakrývá jakýmkoli obkladovým materiálem, což neovlivňuje její vlastnosti.

Tloušťka infračervené fólie je malá, je neviditelná pod jakýmkoli krytem. Systém je odolný proti vlhkosti, nebojí se dynamických zatížení. Lze jej demontovat a znovu použít.

V prodeji lze najít infračervené ohřívače, jak běžné, tak provedené ve formě desek různých velikostí. Jsou rovněž určeny k upevnění na stěny nebo strop. Pravda, v tomto případě jde spíše o doplňkové vytápění než o hlavní.

Z hlediska hospodárnosti infračervené zařízení předčí všechny známé elektrické systémy vytápění. Vysvětluje se to tím, že dokáže velmi rychle vytopit místnost, poté automatická řídicí jednotka periodicky zapíná/vypíná zařízení a udržuje požadovaný teplotní režim.

K nevýhodám infračervených systémů lze zařadit přísnou směrovost ohřevu. Zařízení ohřívá pouze oblast umístěnou před ním. Proto se například infračervená fólie pokládá po celém obvodu podlahy nebo stropu.

Další nevýhodou je poměrně vysoká cena takového zařízení, zvláště pokud je třeba zakoupit materiál pro instalaci podlahového vytápění nebo systém PLEN pro strop. Nicméně je třeba uznat, že taková investice se poměrně rychle vrátí.

Moderní infračervené ohřívače mohou být provedeny jako dekorativní panel

Elektrické konvektory

Činnost těchto spotřebičů je podobná provozu topných radiátorů. Ty se také zahřívají a předávají teplo okolnímu vzduchu. Rozdíl spočívá v tom, že konvektory nemají nosič tepla. Proto nejsou potřeba systémy přívodních/odvodních trubek.

Místo toho jsou uvnitř zařízení umístěna TEN, která ohřívají jeho povrch. Spodní část zařízení slouží k nasávání studeného vzduchu.

Vniká do konvektoru přes speciální mřížku. Ohřátím od TEN vzduch stoupá vzhůru a vystupuje ven přes horní mřížku.

Během provozu topného spotřebiče vzniká stabilní vzestupný proud teplého vzduchu, který poměrně rychle vytápí místnost. Pro regulaci teploty ohřevu je zařízení vybaveno termostatem, může být instalována automatická řídicí jednotka.

Výrobci nabízejí širokou škálu modelů zařízení s různým výkonem a designem. Pro místnosti se zvýšenou vlhkostí lze zakoupit zařízení se speciální ochranou. S kritérii výběru elektrického konvektoru seznámí následující článek, který doporučujeme přečíst.

Konvektory jsou extrémně jednoduché na provoz a bezpečné. Topné těleso zařízení je umístěno uvnitř jeho těla, vnější panel se zahřívá velmi málo, takže se o něj nelze popálit.

Na obrázku je schematicky znázorněn princip činnosti elektrického konvektoru: studené vzduchové hmoty jsou nasávány přístrojem zespodu a po zpracování jsou vyvedeny ven nahoře.

Topná zařízení jsou tichá, a proto nezpůsobují žádné nepříjemnosti. Vyrábějí se různé varianty konvektorů, mezi nimiž jsou mobilní přenosné modely. Existují zařízení určená k montáži do podlahy. Instalují se pod okna, před dveře a na jiná podobná místa, kde vytvářejí účinnou tepelnou clonu, která brání pronikání chladu do místnosti.

Mezi negativní vlastnosti konvektorů patří jejich malý výkon. Proto bude k vytápění budovy potřeba poměrně velké množství, což představuje vážné zatížení elektroinstalace. Kromě toho je účinnost těchto zařízení nízká. Spotřebovávají poměrně velké množství elektrické energie.

Varianta elektrického konvektoru, která se zabudovává přímo do podlahy

Elektrické systémy teplé podlahy

Jejich princip fungování spočívá v použití odporových vodičů, které se zahřívají při průchodu elektrického proudu. V podstatě je elektrická teplá podlaha topný kabel, který může být dvou- nebo jednožilový, což určuje způsob jeho pokládky.

Existují varianty vybavené polovodičovou maticí. Jedná se o tzv. samoregulační kabely, které jsou schopné řídit zahřívání.

Pro zřízení teplé podlahy lze použít topný kabel, který se pokládá přímo do potěru. Jiný způsob montáže pro něj neexistuje. V tomto případě se cementový potěr stává jakýmsi akumulátorem tepla.

Vhodnější variantou pro pokládku jsou elektrické rohože. Představují stejný topný kabel, který je upevněn na síťce ze skleněných vláken.

Výhodou rohoží je možnost pokládky nejen do potěru. V některých případech, například pod keramickou dlažbu, lze takový systém položit přímo do lepidla, jehož vrstvu bude třeba mírně zvětšit.

Hlavním nedostatkem obou variant kabelové podlahy je, že při poškození jednoho z úseků systému dojde k vyřazení části konstrukce umístěné za ním.

Při montáži je topný kabel pokládán tak, aby se jeho úseky nedotýkaly

Tohoto nedostatku jsou zbaveny tyčové topné rohože. Tvoří je páry vodičů spojených paralelně umístěnými tyčemi.

Systém funguje na principu samoregulace stupně ohřevu. Podlahové vytápění jakéhokoli typu je vybaveno termostatem, který řídí zahřívání zařízení na určitou teplotu, poté se zařízení vypne.

Periodické automatické zapínání systému se provádí pouze pro udržení nastavené teploty. Tento režim provozu umožňuje šetřit elektrickou energii, nicméně takové vytápění je stále poměrně energeticky náročné.

Proto se častěji používá jako doplňkový systém vytápění a pro vytvoření zvlášť komfortních teplých zón v místnostech. Mohou to být například prostory pro dětské hry nebo podlaha v koupelně.

Tyčové systémy nadále fungují i při výpadku jednoho z prvků

Používané v domácnostech druhy elektrického podlahového vytápění jsou uvedeny zde. Těm, kteří chtějí porovnat různé varianty systémů, zhodnotit jejich klady a zápory, doporučujeme se seznámit s obsahem tohoto článku.

Závěry a užitečné video k tématu

Videorecenze prozradí, který elektrický kotel vybrat pro svůj dům:

Podívejme se na vlastnosti různých typů elektrického podlahového vytápění:

Jak funguje infračervené vytápění:

Olejové radiátory, elektrické ohřívače a podobné zařízení lze zařadit do kategorie „včerejší den“. Organizovat s jejich pomocí plnohodnotné vytápění je prakticky nemožné. Navíc jsou velmi nehospodárné, takže účty za elektřinu budou doslova astronomické.

Výše uvedené elektrické topné systémy jsou účinné a mohou být použity pro rodinné domy. Důležité je pouze dobře izolovat budovu, jinak se bude muset za elektřinu platit příliš mnoho.

A jaký typ elektrických topných systémů používáte Vy pro zlepšení komfortních podmínek ve Vašem domě? Možná znáte užitečné nuance výběru a provozu topného elektrozařízení? Pište prosím komentáře, přidávejte fotografie k tématu článku, pokládejte otázky v bloku umístěném níže.