Nový přístup při výpočtu a návrhu velkoplošného teplovodního podlahového vytápění
podľa STN EN 1264-2
V tomto príspevku budú prezentované metódy výpočtu nízkoteplotného podlahového vykurovania pomocou novej európskej normy (EN 1264, 2009). Rovnako tiež rozdielne označenia a prístupy výpočtu podlahového vykurovania pomocou Cihelkovej metódy v porovnaní s európskou normou.
Úvod
V súčasnej dobe sa kladie veľmi veľký dôraz na úsporu energií a využívanie obnoviteľných zdrojov energie. Tento dôvod je preto veľmi dôležitý pri návrhu vykurovacieho systému, ako aj zabezpečenie priaznivého tepelného stavu vnútorného prostredia – tepelnej pohody. Teplovodné podlahové vykurovanie je veľmi progresívny spôsob vykurovania, ktorý znižuje prevádzkové náklady i zabezpečuje tepelnú pohodu.
Príspevok sa zaoberá výpočtom a návrhom systému teplovodného podlahového vykurovania, ktorý sa na území Slovenskej republiky realizuje od 1. 9. 2009 pomocou novej európskej normy STN EN 1264. Norma STN EN 1264 – časť 2: je zameraná na skúšobné metódy a určenie tepelného výkonu pomocou výpočtových a experimentálnych metód, ktorých sa týka aj tento príspevok.
Výpočet teplovodného podlahového vykurovania podľa STN EN 1264-2
Táto norma určuje okrajové podmienky a preukázateľné metódy pre stanovenie tepelného výkonu teplovodných podlahových vykurovacích sústav ako funkcie teplotného spádu medzi vykurovacou vodou a teplotou miestnosti.
Tepelný výkon je preukázaný výpočtovou a skúšobnou metódou. Výpočtová metóda je použiteľná na sústavy typu (A, B, C, D). Pre sústavy neodpovedajúce týmto definíciám sa použije skúšobná metóda. Výpočtová metóda a skúšobná metóda sú navzájom zhodné. V tomto príspevku sa budem zaoberať sústavami s rúrkami inštalovanými v roznášacej vrstve (typ A a typ C).
Pre merný tepelný výkon podlahovej vykurovacej plochy smerom hore (q) platí vzťah:
(1)
[W/m2]
kde
- B
- – súčiniteľ závislý od typu sústavy [W/(m2.K)],
- aB
- – súčiniteľ podlahovej krytiny (4),
- aT
- – súčiniteľ rozostupu rúrok,
- aU
- – súčiniteľ krycích vrstiev,
- aD
- – súčiniteľ vnútorného priemeru rúrky,
- mT
- – exponent závislý od rozostupu rúrok (5),
- mU
- – exponent závislý od krycej vrstvy nad rúrkami (6),
- mD
- – exponent závislý od vonkajšieho priemeru rúrok (7),
- ΔθH
- – logaritmický rozdiel teplôt medzi vykurovacou vodou a teplotou v miestnosti [K] [1]
Pre mernú tepelnú stratu podlahovej vykurovacej plochy smerom dole (qU) platí vzťah:
(2)
[W/m2]
kde
- RU
- – čiastočný tepelný odpor podlahovej konštrukcie smerom dole [m2.K/W],
- R0
- – čiastočný tepelný odpor podlahovej konštrukcie smerom nahor [m2.K/W],
- q
- – je merný tepelný výkon podlahovej vykurovacej sústavy [W/m2],
- θi
- – menovitá vnútorná teplota v miestnosti vykurovanej podlahou [K],
- θU
- – vnútorná teplota miestnosti pod miestnosťou vykurovanej podlahou [K], [1]
Pre tepelný výkon podlahovej plochy (Q) platí vzťah:
kde
- q
- – merný tepelný výkon podlahovej vykurovacej sústavy [W/m2],
- A
- – plocha ohraničená rúrkami [m2], [2] [3]
Pre súčiniteľ podlahovej krytiny (aB) platí nasledujúci vzťah:
(4)
Graf 1 Princíp postupu určenia hraníc merného tepelného výkonu[1]
kde
- α
- = 10,8 [W/m2.K],
- λu,0
- = 1 [W/m.K],
- Su,0
- = 0,045 [m],
- Rλ,B
- – tepelný odpor podlahovej krytiny [m2.K/W],
- λE
- – tepelná vodivosť mazaniny [W/m.K],
- aT
- – súčiniteľ rozostupu rúrok,
- aU
- – súčiniteľ krycích vrstiev,
- aD
- – súčiniteľ vnútorného priemeru rúrky,
- q
- – merný tepelný výkon [W/m2],
- ΔθH
- – teplotný rozdiel medzi vykurovacou kvapalinou a miestnosťou [K],
- a
- – okrajová plocha,
- b
- – limitné krivky
[1]
Pre exponent závislý od rozostupu rúrok platí nasledovný vzťah:
(5)
platí pre 0,050 m ≤ T ≤ 0,375 m
Skladba podlahovej vykurovacej plochy (typ A, C)
Obr. 1 Detail skladby podlahy pre podlahové vykurovanie
Skladba podlahy je tvorená podkladovým polystyrénom, samotnou systémovou doskou v ktorej sú umiestnené vykurovacie rúrky a následne je zaliata do cementového poteru. Detail skladby podlahy spolu s hrúbkami použitých materiálov je bližšie znázornený na obr. 1.
Rozdiel výpočtu pomocou STN EN 1264-2 v porovnaní s Cihelkovou metódou
Rozdiel medzi súčasne používaným výpočtom teplovodného podlahového vykurovania pomocou Cihelkovej metódy v súlade s novou európskou normou STN EN 1264-2 je v tom, že nová európska norma STN EN 1264-2 obsahuje veľké množstvo exponentov a koeficientov, ktoré možno získať z veľkého množstva grafov a tabuliek. To umožňuje oveľa presnejšie stanovenie výsledkov výpočtu a určenie hodnôt blízkych reálnym parametrom, ktoré je možné odmerať meracími zariadeniami. Súčasne to však znamená oveľa väčšie nároky na zručnosť projektantov, pre ktorých je vo veľkej miere tento spôsob výpočtu stále veľkou neznámou.
Názvoslovie a rozdielnosť označovania niektorých veličín
Cihelkova metóda výpočtu označuje niektoré veličiny inými názvami v porovnaní s normou STN EN 1264-2. Napríklad merný tepelný výkon z podlahovej vykurovacej plochy smerom dole q´ (W/m2) sa v európskej norme nazýva merná tepelná strata podlahovej vykurovacej plochy smerom dole. Označenie rozostupu rúrok je u Cihelku l, ale v norme je označovaný ako T. Norma taktiež obsahuje aj súčiniteľ podlahovej krytiny aB, súčiniteľ rozostupu rúrok aT, súčiniteľ krycích vrstiev aU a množstvo exponentov, ktoré sa v Cihelkovom výpočte nevyskytujú a je ich možné odčítať z tabuliek a grafov obsiahnutých v norme.
Záver
Výsledky výpočtu teplovodného podlahového vykurovania na základe európskej normy STN EN 1264-2 hovoria o tom, že merné tepelné výkony ako aj tepelný výkon podlahovej vykurovacej plochy vychádzajú síce vyššie v porovnaní zo zatiaľ veľmi často používanou Cihelkovou metódou, na druhej strane však je tento výpočet v súčasnej dobe veľkou neznámou pre našich projektantov a súčasne používané softvéry na našom trhu s ním žiaľ neuvažujú.
Súčasná Cihelkova metodika výpočtu síce ostáva stále v platnosti, no výpočet pomocou európskej normy, ako aj jeho aplikácia priamo v projekte a s ním spojená osveta v najbližšej dobe nahradí vzťahy a súčasný výpočtový algoritmus. Je preto potrebné, aby odborná verejnosť a najmä projektanti v čoraz väčšej miere používali tento nový spôsob výpočtu pomocou normy STN EN 1264.
Poďakovanie
Tento príspevok bol vypracovaný v rámci projektu VEGA 1/1052/11.
Literatúra
- [1] STN EN 1264-2: Vykurovacie a chladiace systémy zabudované pod povrchom s vodou ako teplonosnou látkou.
- [2] CIHELKA, J.: Příspěvek k výpočtu podlahového vytápění. In: ZTV, roč. 27, 1984, č. 6.
- [3] PETRÁŠ, D. a kol.: Teplovodné a elektrické podlahové vykurovanie. Bratislava: Jaga group 2004, s. 60–75.
In this article calculation methods of low temperature floor heating according to the new European standard (EN 1264, 2009) are presented. At the same time, denotations and approaches to calculation of floor heating by the method of Cihelka are compared with the denotations and calculation methods in the new European standard.