Reklama

Základy podlahového vytápění a chlazení. Část 2. Trubkové hady

Ing. Jaroslav Dufka

Recenzovaný

V této druhé části seriálu článků a navazujících dalších dvou částech se zaměříme na teplovodní podlahové vytápění s trubkovými hady (otopnými okruhy).

Reklama

Skladba podlahy, montáž, zapojení, regulace, zdroj tepla a další části otopné soustavy musí odpovídat příslušným normám. Většina našich norem v této oblasti je označena ČSN EN a odpovídají tak požadavkům v rámci evropských standardů.

Charakteristika

Vytápěná místnost má v podlaze zabudovány otopné hady – trubky z různých materiálů, různých průměrů a vzdáleností od sebe. Ukládají se do systémových desek, lišt nebo jiných konstrukčních prvků. Vytápění trubkovými hady nezmenšuje využitelnou podlahovou plochu místnosti. Instaluje se v interiérech rodinných domů, obchodních centrech, administrativních či průmyslových budovách, různých provozovnách aj. i s vysokým zatížením podlah. Velikost plochy vytápěné trubkovým hadem může být od cca 2 m² v koupelně až po největší realizovaná podlahová vytápění, která zaujímají i tisíce m².

Základem teplosměnné předávací plochy je povrch trubky, který musí předat do vytápěné místnosti takové množství tepla, aby byly pokryty tepelné ztráty. Vzory ukládání trubek do podlahy jsou různé a lze je upravit na téměř jakýkoliv půdorys. Při kladení potrubí je možné vynechat kdekoliv v místnosti prostor, v němž se nemá vytápět, např. protože v něm bude umístěn nábytek [1]. Naopak v některých místech, například v chladných zónách u oken, dveří aj. se dávají blíže k sobě, aby byl docílen větší výkon.

Obr. 5a Možnosti vedení trubek; vynechání plochy pro nábytek

Obr. 5b Možnosti vedení trubek; trubky u okna blíže u sebe

Obr. 5 Možnosti vedení trubek; vynechání plochy pro nábytek (vlevo), trubky u okna blíže u sebe (vpravo)

Výhody a nevýhody

Instalace teplovodního vytápění trubkovými hady se rozděluje na tzv. mokrý a suchý způsob. Konstrukční skladba podlahy je poněkud rozdílná a podle toho také montážní práce. Výhody a nevýhody jsou však pro vytápění vybudované oběma způsoby montáže podlahového vytápění stejné.

Výhody:

vytápěcí soustava je zabudovaná v podlaze, nezabírá užitný prostor místnosti,
nízká spotřeba energie na vytápění,
možnost využití nízkoteplotních zdrojů tepelné energie, zejména tepelných čerpadel, kondenzačních kotlů, kombinace se solární tepelnou soustavou,
umožňuje udržovat v místnostech nižší teplotu vzduchu než u konvekčních způsobů vytápění, při stejném pocitu tepelné pohody.

Nevýhody:

vyžaduje kvalitní projekt,
precizní provedení, neboť následné opravy jsou zpravidla spojeny s nutností bourat podlahu a v některých případech nejsou možné,
nášlapná vrstva podlahy musí velmi dobře propouštět teplo, nejsou vhodné koberce,
je třeba volit nábytek na nožičkách, aby se teplo mohlo šířit i z prostoru pod ním,
delší doba reakce na změny požadavku na teplo, kterou však z větší části kompenzuje tzv. samoregulační schopnost podlahového vytápění, tedy rychlý pokles výkonu s růstem teploty vzduchu v místnosti.

Tepelná pohoda

Účelem každého vytápění, tedy i podlahového, je dosažení tepelné pohody prostředí. Znamená to dosáhnout správné kombinace teploty vzduchu a teploty povrchů v určité místnosti při vykonávání určité činnosti a tento stav držet bez větších výkyvů po potřebnou dobu.

Teploty vzduchu v místnosti podle ČSN EN 12831-1 [2] se doporučují následující: v obytných a pobytových místnostech 20 °C, v koupelnách 24 °C. Podle ČSN EN ISO 7730 [3] mají být pro dosažení co největší spokojenosti osob přítomných v místnosti dodrženy operativní prostorové teploty v létě 23–26 °C, v zimě 20–24 °C. Operativní prostorová teplota je střední hodnotou zprůměrované teploty vzduchu v místnosti a průměrné teploty okolních ploch.

Pro povrchy, které jsou přímo v kontaktu s lidmi, je nutno ze zdravotních a fyziologických důvodů dodržovat maximální přípustné povrchové teploty podlahy v pobytové zóně 29 °C, v koupelnách 33 °C a v okrajových zónách 35 °C. Tyto požadavky lze podlahovým nízkoteplotním vytápěním splnit bez problémů v domech stavěných podle současných stavebních předpisů. Ve starších, energeticky náročnějších domech, to může být problém, ale řešitelný kombinací s jiným zdrojem tepla, otopnými tělesy aj. V místnosti, kde chodí neobutí lidé (plovárny, tělocvičny, koupelny), je pro volbu podlahy rozhodující její skladba. Na základě teorie sdílení tepla a tepelné pohody je pak možné stanovit optimální povrchové teploty pro různé druhy podlah. Podlahy využívané obutými lidmi neovlivňují z hlediska materiálu podlahové krytiny lokální tepelnou pohodu člověka. V tomto případě se doporučuje optimální teplota podlahy pro dlouhodobě sedící osoby 25 °C a pro stojící a chodící osoby 23 °C [4].

Projekt

Správně navržený projekt podlahového vytápění je jednou z podmínek dobré funkce otopné soustavy. Úkolem projektu je zajistit rovnoměrné vytápění všech prostorů. Projektant navrhne délku a dimenzi trubkových hadů jednotlivých topných okruhů z hlediska tepelných ztrát a jejich hydraulického odporu při proudění otopné vody, typ zdroje tepla, vhodný rozdělovač, ovládací prvky, které měří a řídí vytápění na požadované teploty a dále vše co s vytápěním souvisí. Při návrhu podlahového vytápění bere projektant v úvahu potřebu požadovaného množství tepla v každé místnosti v domě nebo bytě samostatně.

Pro návrh podlahového vytápění je třeba znát: tepelnou ztrátu místnosti; podlahovou plochu místnosti; umístění vany, kuchyňské linky, vestavěných skříní a dalšího trvale umístěného nábytku, pod které se podlahové topení nedává; typ podlahové krytiny (má vliv na teplotu otopné vody a rozteč potrubí). Dnešní moderní a dobře zateplené rodinné domy mají tepelnou ztrátu 40 až 55 W/m² vytápěné plochy. Podlahové topení tedy musí mít tepelný výkon stejný nebo vyšší, aby tuto tepelnou ztrátu dokázalo pokrýt.

Projekt zahrnuje mnoho výpočtů. Není účelem tohoto článku zabývat se výpočty. Pro zájemce uvádím odkaz na článek týkající se výpočtů podrobně [5].

Obr. 6a Součástí výkresové dokumentace jsou půdorys a prostorové schéma ukazující pokládku potrubí, umístění rozdělovače aj.

Obr. 6b Součástí výkresové dokumentace jsou půdorys a prostorové schéma ukazující pokládku potrubí, umístění rozdělovače aj.

Obr. 6 Součástí výkresové dokumentace jsou půdorys a prostorové schéma ukazující pokládku potrubí, umístění rozdělovače aj.

Tepelná izolace

Obr. 7 Izolace v různých prostorech: izolace 1 – R ≥ 0,75 (m².K)/W;
izolace 2 – R ≥ 1,25 (m².K)/W;
izolace 3 – R ≥ 2,0 (m².K)/W

Systém podlahového vytápění vyžaduje použití izolační vrstvy mezi topnou deskou, tedy deskou, ve které jsou trubkové hady a podkladním betonem podle ČSN EN 1264-4:2010 [6].

Funkce izolace:

snížení tepelné setrvačnosti zmenšením ohřívané hmoty,
zamezení nekontrolovaného přenášení tepla dolů a do míst, to není vyžadováno.

Izolace může být plochá nebo tvarovaná na vrchní straně pro usnadnění montáže trubek. Izolační vrstvy musí splňovat minimální hodnoty tepelného odporu R_l,iz [m².K/W] v závislosti na teplotních podmínkách pod konstrukcí podlahového vytápění a na tepelném odporu podlahové krytiny.

Tab. 3 Minimální tepelný odpor `R`_l,iz izolačních vrstev pod trubkami otopných soustav (m².K)/W [6]
ČSN EN 1264-4	vytápěná místnost umístěná pod, nebo sousedící	nevytápěná nebo přerušovaně vytápěná umístěná pod, sousedící, nebo přímo na zemině	teplota venkovního vzduchu pod nebo sousedící
ČSN EN 1264-4	vytápěná místnost umístěná pod, nebo sousedící		vnější návrhová teplota `T` ≥ 0 °C	vnější návrhová teplota 0 °C > `T` ≥ −5 °C	vnější návrhová teplota −5 °C > `T` ≥ −15 °C
tepelný odpor	0,75	1,25	1,25	1,50	2,00

Obr. 8 Pokládání překrývané tepelné izolace do kříže

Při instalaci izolačních vrstev se izolační desky pokládají těsně k sobě. Vícenásobné izolační vrstvy je možné také pokládat, avšak přesně podle projektu. Běžně se používá tvrzený polystyren s vyšší odolností proti stlačení, tloušťky 30 mm nebo dvě polystyrénové desky s tloušťkou 30 mm, které se navzájem překrývají. Hustota polystyrenu má být 20 kg/m³ a stlačitelnost nesmí překročit 10 % tloušťky při tlaku 10 kg/cm². V nepodsklepených prostorech, kde se používá hydroizolace, nesmí být polystyren v kontaktu s penetračními nátěry na bázi cyklických sloučenin a rozpouštědel, které by způsobily destrukci polystyrenové pěny. V tomto případě je třeba jako izolaci použít gumoasfalt se sklotextilem. Vrstvy se pokládají takovým způsobem, aby spoje jedné vrstvy byly mimo linii spojů další vrstvy.

Obvodový dilatační pás

Před zalitím trubkových hadů se podél stěn a dalších konstrukcí budovy, vstupujících do kontaktu, umístí obvodový dilatační pás. Pás dosahuje od nosného podkladu až k povrchu dokončené podlahy, budoucí úroveň povrchu má přesahovat minimálně o 5 mm a umožňuje teplotní roztahování a smršťování konstrukce s trubkovými hady podle změn teploty otopné vody.

Obvodový dilatační pás se instaluje vždy po obvodu stěn a u velkých ploch i do dilatačních spár mezi jednotlivé úseky podle výkresu a projektu. Má několik účelů: tlumení šíření kročejového hluku (vibrací) do sousedících konstrukcí stavby, vyrovnávání objemových změn při změně teploty, zamezení popraskání betonu či anhydritu a rovněž narušení svislých konstrukcí, stěn, se kterými by byla vzniklá deska v kontaktu. V oblasti spojů musí být okrajová dilatační páska provedena s přesahem minimálně 5 cm. Přes tepelnou izolaci se pokládá fólie bránící vniknutí vlhkosti a záměsové vody z betonu, anyhydritu, do izolace a do spodních konstrukcí, a teprve pak se kladou trubkové hady. Zamezuje dále vzniku akustických a tepelných mostů.

Podlaha (nášlapná vrstva)

Pro podlahové vytápění jsou vhodné pouze podlahové krytiny s malým tepelným odporem. Tepelný odpor podlahové krytiny nesmí překročit hodnotu R_l,B = 0,15 m².K/W.

Mezi nejpoužívanější podlahy patří:

dlažba, má nejlepší tepelnou vodivost a reaguje na podlahové vytápění nejrychleji,
plovoucí podlahy, musí být s certifikací pro podlahové vytápění (laminátové i dřevěné plovoucí podlahy),
koberce, tenké koberce s krátkým vlasem,
dřevěné parkety, pouze parkety s certifikátem pro podlahové vytápění,
linoleum, co netenčí a bez izolační vrstvy.

Nedoporučují se koberce s výškou vlasu nad 10 mm a gumovým podkladem, PVC s plstěnou podložkou a parkety z měkkého dřeva. Dřevěné krytiny musí být dokonale vysušené, protože jinak se mezi nimi rozevřou spáry. Použít lze například dřevěné parkety z dobře vysušeného tvrdého dřeva o tloušťce do 15 mm, v případě mozaikových parket do 9 mm.

Podrobnosti s různými druhy podlah ve vztahu k výkonu uvádí jiný článek [7].

Konstrukční výška

O konstrukční výšce rozhoduje použitá skladba podlahového vytápění. Při použití systémové desky s izolací je pro výšku rozhodující, zda je použit mokrý nebo suchý způsob montáže. Systémové desky se vyrábějí s výškou od 30 mm do 60 mm včetně montážních výstupků.

Materiálem roznášecí vrstvy u mokré montáže je obvykle beton (45 až 60 mm nad trubkou) nebo anhydrit (35 až 45 mm nad trubkou). Minimální tloušťka krycí vrstvy nad trubkami je dle normy trojnásobek největší velikosti zrna plnícího materiálu, minimálně 30 mm.

Pokud je podlahový systém nad nevytápěným prostorem (nepodsklepené přízemí, sklep atp.), není systémová deska dostatečnou tepelnou izolací. Je ji třeba doplnit o podkladní polystyren (nebo ekvivalentní materiál) s hustotou minimálně EPS 100 a s hodnotou tepelného odporu dle ČSN EN 1264-4 [6].

Konstrukční výšku ovlivňuje i průměr použitých trubek, případně nutnost jejich křížení.

Obr. 9 Skladba podlahy: 1 – dilatační pás, 2 – podlahová krytina, 3 – betonová mazanina, 4 – trubka otopného okruhu, 5 – systémová deska, 6 – podkladová vrstva

Obr. 10 Řešení dilatační spáry: 1 – trubka otopného okruhu, 2 – ochranná trubka, 3 – dilatační spára, 4 – systémová deska, 5 – dilatační pás

Dilatační spára

Umístění spár začíná od výklenků, rohů např. pilířů, komínů a krbů, tedy od míst, kde se může projevit roztažení nebo smrštění desky. Dilatační spára se vytvoří také v místech dveřních otvorů, průchodů apod.

Obr. 11 Dilatační spára uprostřed velké místnosti

Obr. 12 Trubky s chráničkou pod dilatačním pásem

Všechny svislé konstrukce stavby zasahující do otopné plochy musí od ní být odděleny dilatací, která umožní pohyb topné desky. Zásady pro zajištění správné dilatace:

dilatační spárou smí procházet pouze přívod a zpátečka ke smyčce,
trubka procházející dilatační spárou musí být opatřena chráničkou,
při použití betonu ale i anhydritu, je nutno dodržet maximální povolené rozměry otopné plochy,
poměr stran nesmí být větší než 2:1,
plocha jedné otopné plochy je maximálně 40 m²,
jedna strana obdélníkové otopné plochy nesmí být delší než 8 m,
pokud bude místnost ve tvaru L, je nutno jí dilatací rozdělit,
v případě použití anhydritových směsí je povinná obvodová dilatace, ostatní dělení dilatačních celků určí dodavatel anhydritové směsi.