Zkušenosti a doporučení k velkoplošnému vytápění a chlazení
© Fotolia.com
Moderní, energeticky úsporné systémy sálavých stropů pro chlazení umožňují využití ekologických výhod nízkoteplotních zdrojů tepla, přitom teplotně výše položených, než vyžadují konvenční technologie přenášející energii pouze přes proudící vzduch.
Na listopadových seminářích 2017 za české zastoupení výrobce Giacomini k problematice velkoplošného vytápění a chlazení hovořil Luboš Putna, technický konzultant. Giacomini se dlouhodobě věnuje problematice moderních, energeticky úsporných systémů vytápění a chlazení, které umožňují využití ekologických výhod nízkoteplotních zdrojů tepla, přitom teplotně výše položených, než vyžadují konvenční technologie přenášející energii pouze přes proudící vzduch. Důkazem pokrokovosti je skutečnost, že každým rokem mateřská společnost Giacomini S.p.A. získává okolo 4 až 5 patentů. Následující text je zpracován na základě přednášky, doplněn a technicky korigován společností Giacomini Czech s.r.o.
Moderní budovy netrpí historickými problémy
Luboš Putna: „Není ostudou se zeptat a projednat s námi problematiku návrhu sálavých stropů. Ostudou je udělat něco špatně, neboť tento postup projekční a instalační firmě poškodí její pověst na dlouhou dobu. Bohužel může vrhnout špatné světlo i technologii sálavých stropů obecně, tedy nikoliv jen dodávaných naší firmou.“
Při řešení vytápění i chlazení sálavými stropy je třeba si položit otázku: Proč zvolit právě tuto technologii? Možnost snížit teplotu vzduchu v místnosti pro vytápění o 1 °C představuje přibližnou úsporu energie na vytápění o 6 %, neboť se tím sníží únik tepla vnějšími konstrukcemi. Snížení teploty vzduchu však musí být něčím kompenzováno, aby neklesl teplotní komfort. Toto lze zajistit sáláním tepla z plochy stropu. Pochopitelně nešlo to všude. Z minulosti se tradují, a na zcela jiné tepelně technické vlastnosti moderních budov přenáší, negativní zkušenosti s tzv. crittalovým vytápěním. Technicky šlo o velmi pokročilý systém, bohužel mnoho jeho aplikací bylo svěřeno do provozu nezkušeným a neznalým osobám, docházelo k nevhodným zásahům jak na straně požadovaného vybavení regulační technikou, tak na rozvodech otopné vody a provozním režimu, a tak nebylo nic neobvyklého, že místnosti bývaly přetopené a lidé si stěžovali na velmi nepříjemné osálání hlavy teplem, ve školách byl systém v důsledku vypnutí přes mrazivý víkend narušen zamrznutím otopné vody aj. Tyto problémy dnes vůbec nemusí vznikat, neboť potřeba tepla na vytápění budov klesá, mimo jiné i s povinným postupným přechodem na standard budov s téměř nulovou potřebou energie NZEB, který bude od 1.1.2020 účinný bez současných omezení.
Pozor na vyhodnocení nákladů
Pro správné ekonomické posouzení investice sálavého stropu je velmi důležité z pořizovací ceny odpočítat ceny konstrukcí, které by byly instalovány tak jako tak. Typicky jde o konstrukce pro zavěšení sádrokartonových stropů, povrchové úpravy jejich pohledových ploch - stěrkování, broušení a nátěry, a samozřejmě je nutné odečíst i cenu běžných sádrokartonových desek, neboť je nahradí systémové desky konstrukce sálavých stropů.
Rychlost
S úsporami energií je spojována rychlost, se kterou jsou soustavy vytápění nebo chlazení schopné rychle měnit dodávku energie, tedy kladnou v případě tepla nebo zápornou v případě chladu, pokud v místnosti vzniknou například tepelné zisky. Reakční rychlost sálavých stropů je vysoká, jak ukazují snímky z infrakamery.
Vlevo sálavý panel po 5 minutách od zapnutí chlazení. Žlutá barva na povrchu signalizuje teplotu přibližně shodnou s teplotou vzduchu. Velmi zřetelné jsou na povrchu panelu vidět již chladnoucí zóny (barva od červené až k temně fialové) v okolí systémových trubek chlazení s proudící chladicí vodou. Po 25 minutách je panel na plném výkonu. Dosažené časy jsou v korelaci s tepelně akumulačními vlastnostmi stavebních konstrukcí, které tlumí krátkodobé špičky.
Systémové prvky - rozměry, tvar stropu
Je nutné si na začátku uvědomit, jaké rozměrové parametry mají jednotlivé panely a jak s nimi bude možné řešit tvar stropu. Vedle tepelně aktivních panelů je nutné mít k dispozici i panely pasivní pro začlenění svítidel, vyústek, reproduktorů aj. Není výhodné kombinovat systémové aktivní panely s běžným sádrokartonem, neboť vzniká nutnost řešit rozdíly v tloušťce, které vytváří výstupky a které se při finální úpravě povrchu stropu obtížně řeší.
Rozměření roštu pro zavěšení panelů, dilatační mezera
Musí být přesně udáno v prováděcí dokumentaci a odpovídat rozměrům panelů. Důležité je mít dostatečnou výšku nad panely, neboť v meziprostoru budou vedena potrubí. Je to výhodné i pro elektrikáře, rozvod větrání aj. Minimální doporučené světlost je 150 mm.
Při montáži je nutné pamatovat na teplotní délkovou roztažnost stropních panelů, tedy po obvodu nechat vhodně širokou dilatační mezeru, asi 5 mm, kterou překryje rohová lišta. U větších místností může být nutné i rozdělení. Spolehlivým řešením je konzultace se zastoupením Giacomini a dodržení navrženého řešení.
Pohled do meziprostoru. Trubky s červenou izolací tvoří páteřní rozvod. Vpravo nahoře jsou na páteřní rozvod napojeny trubky z panelu. Při montáži nezapomenout na kabely ke světlům, videoprojektorům, ozvučovací technice atd., které se instalují do sálavě neaktivních panelů.
Instalace
Zejména ti, kteří s instalací sálavých stropních panelů budou začínat, by se měli velmi podrobně seznámit s technickou zprávou k projektu a nejlépe ji projednat s autorem návrhu. Protože si tak mohou ušetřit řadu pozdějších problémů.
První problém může vzniknout již při instalaci rozdělovače, který by měl být upevněn nejdříve a na něj připojeno potrubí od zdroje tepla, chladu. Nejlepší umístění rozdělovače je na strop, na závitové tyče. Pozor na to, na rozdělovači je odvzdušňovací ventil a ten musí být, aby byl funkční, svisle!
Segmentové řešení rozdělovače Giacomini na bajonetové spoje umožňuje velmi jednoduchou volbu počtu okruhů.
Nejčastější způsob upevnění rozdělovače je mezi stavební konstrukci stropu a podstropní konstrukci na závitové tyče, které se upevnění do hmoždinek do konstrukce stropu.
Obecně je vhodné si odzkoušet těsnost napojení rozdělovače na rozvod samostatnou tlakovou zkouškou. Teprve pak se řeší další práce, zahrnující činnost montérů závěsné konstrukce a sálavých a neaktivních panelů. Topenář může souběžně již nainstalované panely připojovat nástrčnými spoji na páteřní rozvod, nejlépe v systému Tichelmann. Pro spoje jsou k dispozici tvarovky jednotných světlostí a není nutné nářadí. Spoj se opticky jeví jako nerozebíratelný, ale není tomu tak. V případě potřeby je možné jej rozebrat, pouze se vymění fixační kroužek a těsnění. Jak má vše řemeslník v jednotlivých okruzích pospojováno, provede předepsanou tlakovou zkoušku. Není chybou, pokud po prvním natlakování během pár hodin tlak mírně poklesne. Rozvody jsou z plastových trubek a pokles tlaku způsobí jejich pružnost, která je větší než u trubek kovových. Po dalším natlakování by již měly být parametry tlakové zkoušky dodrženy. Má být samozřejmostí, že se po pospojování vše ch spojů po závěrečné tlakové zkoušce vystaví protokol, který bude předán i zákazníkovi. Bez tlakové zkoušky se zásadně nedoporučuje na stropě provádět jakékoliv další dokončovací práce.
Při instalaci panelů je důležité myslet na požadované uchycení svítidel aj. dalších zařízení na strop, například vkládat hmoždinky, vyřezávat otvory atp. Ideálně se to řeší průběžně, jak postupuje montáž.
Limity a tepelný komfort
Novelou normy ČSN 1264 byl zaveden limit pro stropní vytápění na 100 W/m2. V moderních úsporných budovách je tento limit více než postačující.
Pro režim chlazení je zásadní hlídat nepodkročení rosného bodu okolo rozvodu chladu a aktivních panelů, které zabezpečí, aby na těchto částech nedocházelo ke kondenzaci vodních par ze vzduchu. Důsledkem by byl vznik vlhkosti, kapek a poškozování stropu. Toto nebezpečí vylučuje vhodná regulace, například od výrobce doporučená Giacoklima, ale lze použít i jinou, které je schopná stanovit aktuální hodnotu rosného bodu a podle ní regulací provozních parametrů vyloučit riziko kondenzace vodních par obsažených ve vzduchu. Regulace Giacoklima podle aktuální hodnoty rosného bodu s bezpečnou teplotní rezervou +1,5 K řídí teplotu přiváděné chladicí vody. V několika horkých a parných dnech, zpravidla během léta, se může vyskytnout situace, kdy chlazení stropem nebude dostatečné. Přitom tato situace nemusí trvat celý den. Pak je na zvážení, podle investorem připuštěné míry snížení komfortu, zda místnost doplnit odvlhčovačem vzduchu, který sníží teplotu rosného bodu a umožní tak zvýšit chladicí výkon stropu nebo malou klimatizací. Chladicí výkon klimatizace, a tedy i potenciální proudění chladného vzduchu budou velmi malé, neboť základní tepelnou zátěž odvedou stropy. Pokud není striktně vyžadováno zajistit trvale stejnou teplotu v místnosti po celý rok, například v rodinných domech, může postačit pro chladicí vodu nastavit jen jeden spodní limit teploty chladicí vody. Řádově od 18 °C výše, který zabrání podkročení rosného bodu prakticky po celý rok až na pár výjimečně nepříznivých dnů. Investor ušetří za regulaci, čidla, ale připraví se o významnou část chladicího výkonu stropu. A to právě v nejvíce kritických obdobích, kdy snížení výkonu vyvolané zjednodušením regulace přesahuje 50 %. Neznalost, a nebo zamlčení tohoto faktu může být příčinou budoucí nespokojenosti s chladicím stropem, a také i nepoctivým obchodním trikem, který má provozovatele chladicího stropu následně dovést ke koupi klimatizace.
Regulace
Systém stopního chlazení a vytápění Giacomini obsahuje jak řídicí jednotku Giacoklima, tak všechny potřebné regulační armatury, směšovače, výstupy pro zapínání zdroje tepla, chladu, odvlhčovačů (snižují příliš vysokou relativní vlhkost vzduchu), činnost vzduchotechniky a fancoilů aj. Použití této jednotky je výhodné, ale není nutné. Lze použít i jiná řešení, se kterými je prováděcí firma zvyklá pracovat.
Poptávka - nabídka
Ukázka návrhu rozložení panelů na stropě zahrnuje několik rozměrových variant panelů (600 x 2000, 600x1200 a 1200 x 1200 mm a 1200 x 2000) naznačuje variabilitu i na relativně malém stropu o rozměru cca 6500 x 2000 mm
Úvodní jednání o investici do sálavých, chladicích stropů není o detailech. Investor potřebuje rychle, zpravidla obratem, orientační nabídku a přesnost okolo plus mínus 15 % je postačující. Takovou nabídku není problém zpracovat a v řadě případů postačí jen znát požadovaný výkon a plochu stropu, aby investor neznalý věci získal základní představu.
Pro bližší technickou i cenovou specifikaci se návrh provede již podle konkrétního zadání. Pro ně musí investor přesně vědět, co chce. Aby bylo možné na stropě rozmísťovat sálavě aktivní panely, a také neaktivní panely pro instalaci světel atp. K rychlému a přesnému návrhu je určen plně grafický software TechCon s datovou základnou Giacomini, který je po on-line zaregistrování ke stažení zdarma na adrese: https://www.giacomini.cz/nova-verze-techcon
Giacomini má v poslední verzi tohoto software jako jedna z mála firem i výpočet tepelné zátěže.
NZEB - na cestě k energeticky nulovým domům
Cesta k energeticky nulovým domům bude sice ještě dlouhá, ale zavádění standardu energeticky téměř nulových budov NZEB lze brát jako další postupný krok. Ten posiluje význam odvodu přebytečného tepla. K tomu jsou sálavé - chladicí stropy vzhledem k absenci průvanu, tedy bez proudění chladného vzduchu a nutnosti řešit jeho filtraci, úpravy, a především s možností využít i přímý freecooling přírodním zdrojem chladu, například z vrtu k tepelnému čerpadlu jen za cenu provozu oběhového čerpadla, velmi vhodným a ekologickým řešením. Neboť umožňují zvýšit podíl využité obnovitelné primární energie a tím snižují potřebu energii do domu přivádět.
Modern, energy-efficient radiant ceiling systems for cooling allow the use of the environmental benefits of low-temperature heat sources, at temperatures higher than those required by conventional technology transferring energy only through the flowing air.