späť na obsah časopisu

Žijeme v dobe, keď nás zmena klímy čoraz väčšmi núti zaoberať sa otázkou správnej voľby systému vykurovania či chladenia obytných priestorov. Vplyvom globálneho otepľovania registrujeme miernejšie zimné obdobia a potom bez príjemného prechodného obdobia jari sa ocitneme v horúcich letných dňoch. Preto do popredia vystupuje otázka, ako obytné budovy počas horúcich letných dní vychladiť.

Tento príspevok sa zaoberá parametrickou štúdiou výkonov troch sálavých systémov. Porovnávali sme výkony sálavého stropného, podlahového a stenového systému v režime vykurovania v zimnom období a v režime chladenia v letnom období. Okrajové podmienky pre parametrické stacionárne simulácie boli nastavené na zimné i letné obdobie.


Existujú rôzne možnosti voľby systémov vykurovania či chladenia. Jednou z možností pri návrhu vykurovania i chladenia je využitie sálavých systémov na báze vody. Sálavé systémy sú vhodné predovšetkým na kombináciu s obnoviteľnými zdrojmi, poskytujú vysoký citeľný výkon a je možné využiť ich aj na vykurovanie a chladenie [1, 2, 3, 4]. Veľkoplošné sálavé systémy v porovnaní s inými poskytujú zásadne rovnomernejšie rozloženie teplôt v interiéri. Sálavé veľkoplošné systémy vykurovania prakticky nemajú konkurenciu. Neohrievajú vzduch, ale predmety vrátane živých organizmov. Sálavé teplo neohrieva iba vzduch v blízkosti vykurovacieho telesa ako pri tradičných systémoch vykurovania. Deje sa to sálavo, veľkoplošne a rozloženie teploty vo vykurovanej miestnosti je takmer rovnomerné [5]. 

Z hľadiska konštrukčného riešenia môžu byť sálavé systémy integrované do steny, stropu alebo do podlahy. Spoločnou veľkou výhodou všetkých troch technických riešení je to, že ich možno realizovať ako súčasť dodatočnej montáže, teda je možné využiť ich pri obnove budov alebo pri rekonštrukciách. Tento článok porovnáva tri sálavé systémy (strop, podlaha a stena) z hľadiska ich výkonu.

 

VÝHODY A NEVÝHODY SÁLAVÉHO STROPNÉHO, PODLAHOVÉHO A STENOVÉHO SYSTÉMU

 

Stropný sálavý systém dokáže vykurovať i chladiť. Stropný sálavý systém na báze vody je z fyzikálneho hľadiska pre človeka najpriaznivejší a najkomfortnejší v režime chladenia.

Stropné vykurovanie na báze vody pracuje na princípe zohrievania vody v rúrkovom rošte na nábehovú teplotu a za pár minút sa zohreje strop. Pod ním vznikne približne 20-centimetrová vrstva teplého vzduchu, ktorá neklesá a nepustí k stropu chladnejší vzduch. Pri stropnom vykurovaní sála teplo zhora. Strop sa neochladzuje a narastá aj sálavá zložka vykurovania. Postupne sa zohrievajú steny, predmety, ľudia, zvieratá a vzduch. Ak je systém správne dimenzovaný a nastavený, reaguje na regulačný podnet pomerne rýchlo. Závisí to aj od materiálu stropu, no reakcia je rýchla a energetická účinnosť prakticky nemá konkurenciu. Sálavý pocit tepla stropného vykurovania je iný, než na aký sme zvyknutí. Princíp a fyzikálny spôsob tohto systému vykurovania sú úplne prirodzené. Funguje tak ako slnečné žiarenie. Benefitmi stropného vykurovania sú neviditeľnosť, zdravotná neškodnosť, zanedbateľné až nulové nároky na údržbu. Výhodou stropného vykurovania je však to, že sálavé teplo nesmeruje „do nábytku“. Väčšia plocha by mala mať logicky vyšší výkon [5].

Stropné chladenie môžete mať v novom aj zrekonštruovanom byte či dome. Bez vírenia škodlivého a nákazlivého vzduchu, čo musíme dýchať. Stropné chladenie je oproti konvenčným spôsobom chladenia bezprievanové. Nevyužíva prúdenie chladného vzduchu, ochladený vzduch zo stropu nefúka, ale sála. Voda v systéme prirodzene ochladí najprv strop a odeň postupne klesá chlad do miestnosti. Stropné chladenie môžeme smelo považovať za zdravotne neškodné. Na prevádzku stropného chladenia môžete využiť alternatívne zdroje energie. Inštalácia a montáž systému stropného chladenia sú po príprave pomerne rýchle a nekomplikované. Systém stropného chladenia je taký nenápadný, že jeho prítomnosť ani nezaregistrujete [5]. Stropné chladenie na báze vody je z fyzikálneho hľadiska v porovnaní s chladiacou podlahou či stenou najvhodnejšie. Má aj nevýhody: pomerne vysokú obstarávaciu cenu pri všetkých spôsoboch montáže aj v novostavbe, aj pri rekonštrukcii. Ďalšou miernou komplikáciou je nevyhnutnosť rátať s prípravou už v projektovom štádiu aj pri výstavbe novej budovy aj pri rekonštrukciách. Systém musí byť teplotne regulovateľný. Teplota vody na vstupe a výstupe nesmie presiahnuť limitné hodnoty. Plošné stropné chladiace systémy nie sú vhodné do miestností s vyššou vlhkosťou vzduchu. Dochádzalo by v nich k nežiaducemu zrážaniu pár pod stropom. Preto sa inštalácia do kúpeľní neodporúča. Stropné chladenie sa môže inštalovať v kuchyni, ale v kombinácii s odvetrávaním ventilátorom či digestorom so senzorom vlhkosti [6].

Podlahový sálavý systém takisto dokáže vykurovať i chladiť. Podlahový sálavý systém poskytuje z fyzikálneho hľadiska najväčší komfort práve pre režim vykurovania.

Podlahové vykurovanie sa využíva viac než stropné vykurovanie. Z hľadiska komfortu dáva podlahové vykurovanie pocit teplých nôh. Výhodou podlahového vykurovania je aj absencia vírenia prachu, rovnomerné rozloženie sálavého tepla po celej vykurovacej ploche. Nevýhodu napríklad oproti stropnému vykurovaniu predstavuje nevyužitie celej podlahovej plochy vzhľadom na rozloženie nábytku. Nevýhoda podlahového sálavého systému je i pomalší nábeh [7]. 

Podlahové chladenie získava na príťažlivosti vďaka čoraz väčšiemu rozšíreniu alternatívnych zdrojov tepla a chladu a snahe minimalizovať investície. Týka sa to, samozrejme, priestorov, kde sa využíva podlahové vykurovanie. Na výkon chladiaceho systému vplýva druh povrchovej vrstvy podlahy. Najväčšou výhodou, ktorá hovorí za chladenie podlahou, je možnosť využívať existujúce podlahové vykurovanie. Táto možnosť predstavuje teoreticky nulové investície do chladiaceho systému. V praxi však vyvoláva nutnosť menších úprav na strane zdroja tepla a chladu. V porovnaní s cenou celého chladiaceho systému predstavujú tieto úpravy len zlomok. Výhoda podlahového chladenia spočíva v možnosti výhodne využiť pasívne chladenie. Nevýhodami sú malý chladiaci výkon, nutnosť udržiavať teplotu povrchu na úrovni 22 °C, nutnosť znížiť tepelnú záťaž tienením okien a tepelnými izoláciami, je potrebné zvoliť vhodnú skladbu podlahy, preto je tento systém chladenia vhodný len pre malé záťaže alebo ako doplnkový zdroj chladu [7].

Stenový sálavý systém dokáže vykurovať i chladiť. Vysoký komfort podlahového vykurovania a pružnosť radiátorového vykurovania sa stretávajú v stenovom vykurovaní, ktoré predstavuje nielen efektívne riešenie, ale aj finančnú úsporu. Jedinou podmienkou je včas naplánovať interiér domu či bytu, keďže na miestach stenového vykurovania by nemali byť obrazy ani nábytok.

Stenové vykurovanie je možné a vhodné kombinovať s podlahovým vykurovaním, keďže práve týmto spojením sa dosiahne ešte lepšia efektivita. Teplotu vykurovacej vody možno znížiť o niekoľko stupňov, preto je možná úspora na vykurovaní. Stenové a podlahové vykurovanie nie je teda len moderná výbava domu či bytu, ale je veľmi rozumným riešením z dlhodobého hľadiska. Princíp stenového vykurovania je v zásade jednoduchý. Využíva najmä sálavý tepelný tok z ohrievanej steny, pričom samotné steny sú vďaka teplovodným rúrkam schopné dosiahnuť vyššiu povrchovú teplotu. Stenové vykurovanie zabezpečuje rovnomernú teplotu v rámci celej miestnosti. Organizmus vníma  takéto rozloženie veľmi pozitívne, preto sa v takejto miestnosti cítime veľmi príjemne. Keby vznikla potreba zvýšiť teplo v miestnosti prostredníctvom stenového vykurovania, je to možné za chvíľu, keďže tento typ vykurovania reaguje na požiadavku veľmi pružne. Teplota by však nemala presiahnuť 35 °C [8].

Stenové chladenie je možnosť, pri ktorej ľuďom neprekáža chlad od nôh ani chladenie prúdom studeného vzduchu, ale v každom prípade je na vnímanie tepla/chladu človekom rozhodne priaznivejšia ako chladenie prievanom (klasická klimatizácia) s možným vznikom tepelnej nepohody. Stenové chladenie sa odporúča ako podpora na chladenie v letnom období [8].

 

PARAMETRICKÉ SIMULÁCIE

 

Výpočty týkajúce sa tepelného toku sa robili stacionárnymi a číselnými simuláciami pomocou softvéru CalA 3,0 [2, 3], ktorý bol overený v súlade s normou EN ISO 10211 [6, 7].

 

Princíp výpočtu

 

Softvér CalA 4,0 bol primárne vyvinutý tak, aby simuloval stacionárny a dynamický 2D prenos tepla vedením [6, 7]:

 

Celý čánok nájdete v aktuánom číse časopisu Eurostav


Autor
Ing. Martin Šimko, PhD., Ing. Barbora Junasová
Digitalizované ukážky časopisov
E-shop eurostav
Archbooks
YTONG