Sálavé stropní chlazení: řešení pro tropická vedra
Firma HENNLICH INDUSTRIETECHNIK přichází s revolučním řešením pro tropická vedra - sálavým stropním chlazením. Na jakém principu toto chlazení pracuje, jaké jsou jeho hlavní výhody a nevýhody a pro jaké konstrukce stropů lze chlazení použít?
Současná vedra trápí téměř každého. A co víc, podle meteorologů se podobné počasí dá očekávat pravidelně, každé léto. Středoevropské klima se mění a my se musíme přizpůsobit. V autech používáme klimatizaci, ale velmi často jsme z ní nemocní. V kancelářských prosklených budovách se ve 40°C u počítačů pracovat nedá, proto musí být v provozu vzduchové jednotky. Ale co hluk, jste kvůli tomu zase nesoustředění?
A co doma, jak řešíte přehřátá podkroví? Opět klimatizační jednotky, ale to s sebou přináší průvan a nepříjemný hluk. Nebo raději trpíte ve vedru a tichu? Takto bychom mohli pokračovat ještě hodně dlouho, jenže už i těchto pár praktických zkušeností dokáže téměř každého z nás pořádně rozzlobit.
Současné letní měsíce, které provázejí tropická vedra, jsou pro tepelnou pohodu lidského organismu pěkným oříškem. Můžeme ho však vyřešit. Ptáte se jak? Stačí přemýšlet, využít moderních technologií a relativně levných zdrojů chladu. Určitě nemá cenu trpět doma v neklimatizovaných prostorách. A v kancelářích současná legislativa pro pracovní prostředí podobné extrémní teploty ani nedovoluje.
Proto se v zahraniční při moderní výstavbě stále více upřednostňuje sálavé stropní chlazení. O co přesně jde a na jakém principu pracuje? Pro pochopení je nutné nastínit, jakým způsobem dochází ke sdílení tepla v prostoru.
Jde o tzv. přenos tepla konvekcí a sáláním. Ohřátý vzduch stoupá vzhůru ke stropu, kde se od chladícího stropu ochladí a vlivem konvekce změní směr a vrací se ochlazený zpět do prostoru, kde pobývají lidé. Vlivem této konvekce vzniká přirozená cirkulace vzduchu uvnitř místnosti. Tento systém však předpokládá, že v místnosti není nainstalován nucený přívod resp. odtah vzduchu a nucená výměna vzduchu se uskutečňuje pouze infiltrací.
Druhým a hlavním způsobem přenosu chladu u chladících stropů je sálání. Jedná se o velmi složitý děj, proto bývá často zidealizován tak, aby mohl být popsán matematickými rovnicemi. I tak se ale skutečnost od matematických modelů často liší. Základním předpokladem pro sálání je rozdílná teplota dvou povrchů. Navíc předpokládáme tepelný tok směrem od teplejšího místa ke studenějšímu. Pro lepší představu chladících velkoplošných systémů - v případě chladících systémů se nepředává chlad od chladící plochy, ale teplo, které chladící plocha odvádí. Kromě rozdílných teplot povrchů se projevuje jejich nepravidelnost, plocha, různorodá emisivita, absorpční schopnost a podobně.
Pro případ odvodu tepelné zátěže sáláním uplatňujeme pravidlo, že zdroj tepla - sálající těleso působí na "studený" strop přímo, "bez účasti ohřevu vzduchu".
Zjednodušeně můžeme klimatizaci chladícím stropem popsat tak, že cca 60-70% chladící zátěže je odváděno přímo - sáláním tj. bez účasti vzduchu a zbylá část 40-30% je teprve odváděna konvekcí.
Hlavní výhody chladících stropů lze shrnout do několika následujících bodů:
- Minimalizování přívodu čerstvého vzduchu - pouze nucená výměna; tzn. úsporu provozních nákladů
- Minimalizace pohybu vzduchu - tj. vytvoření tzv. bezprašných místností vhodných i pro alergiky resp. astmatiky, snížení nebezpečí vzniku průvanu
- Bezhlučná klimatizace - podstatné zvýšení komfortu z hlediska hlukových parametrů - tj. bez chodu ventilátorů v pobytových zónách
Stejně jako každý systém, má i tento některé nevýhody:
- Chladícím stropem nelze odvádět tzv. vázané teplo
- Nebezpečí vzniku kondenzace vodní páry na povrchu chladící konstrukce
Poznámka: První bod v případě potřeby musí být řešen kombinací chladících stropů se zapojením centrální vzduchotechniky. Druhý bod je řešen teplotou náběhové vody do systému, tak aby byla vždy zajištěna teplota chladící plochy nad teplotou rosného bodu. V obytných budovách je teplota rosného bodu okolo +16°C. Trvalé zajištění teploty nad rosným bodem na sebe váže opět další výhody a nevýhody. Nevýhodou je omezený chladící výkon z 1 m2 akční plochy - max. 80 W/m2. Naopak výhodou je snížení spotřeby energie a možnosti využití alternativních zdrojů chladu. Oběma těmto případům se budeme věnovat v některém z příštích článků.
Konstrukce chladících stropů může být různorodá - např. masivní chladící desky, podhledové chladící panely, modulační desky a podobně. V poslední době ale nachází stále větší uplatnění využití tzv. kapilárních rohoží.
Konstrukce stropů s kapilárními rohožemi ještě více zdůrazní celkové výhody chladících stropů:
- • Rychlá reakce systému - kapilární rohože jsou umístěny do tenké vrstvy těsně pod povrch konstrukce, tj. jedná se o systém bez akumulační vrstvy
- • Možnost samoregulace systému - platí zákon akce a rekce, není-li zdroj tepla, není odvod chladu
- Nepatrná stavební výška - nízké nároky na prostor
- Neviditelná chladící plocha nenarušující interiér - zabudovaná do stavební konstrukce
- Možnost využití jedné akční plochy pro chlazení i pro vytápění - tj. minimalizace celkových investičních nákladů pro zajištění celoroční tepelné pohody prostředí
- Rovnoměrná povrchová teplota vlivem těsného rozestupu přívodních a zpětných kapilár (15 mm); návrhový teplotní spád je v rozmezí 2-6 K. U sdružených systémů topení/chlazení se volí teplotní spád 4 K
- Flexibilní přizpůsobení systému tvaru stavební konstrukce - téměř každý strop může být díky tvarování kapilárních rohoží obložen - jako jsou oblouky nebo pozvolná lomení, rovněž zajištění průchodů pro elektro, VZT atd. není problémem
- Nízké tlakové ztráty - součet všech vnitřních průměrů kapilár je vyšší, než vnitřní průměr běžně používaného plastového potrubí (Ø 16x2; Ø 12x2 popř. Ø 8x1) zapojovaného do meandru.
Navíc délka kapilár je kratší než délky meandrů. - Zajištění největších chladících výkonů u vodních velkoplošných systémů
- Možnost napojení na různé zdroje chladu - klasické chladící jednotky, tepelná čerpadla, zemní výměníky apod.
Vlastní konstrukce stropů pomocí kapilárních rohoží může být provedena pěti základními způsoby:
- kapilární rohože jsou umístěny přímo pod omítku na pevný strop - obr č. 1
- kapilární rohože jsou umístěny pod omítku na sádrokartonové desce - obr č. 2
- kapilární rohože jsou umístěny nad sádrokartonový podhled - obr č. 3
- kapilární rohože jsou součástí kovových kazet - obr č. 4
- kapilární rohože jsou součástí betonové konstrukce - obr č. 5
Podrobný popis jednotlivých uvedených konstrukcí vč. praktických zkušeností a chladících výkonů přineseme v dalších článcích.
Systémy vytápění a chlazení s tepelnými čerpadly Waterkotte - tepelná čerpadla voda/voda, země/voda a vzduch/voda. Aplikace od rodinných domů až po profesionální řešení velkých výkonů v průmyslových objektech, administrativních budovách, hotelích, školách, ...