Aktivace betonového jádra – více tepla za méně energie
V případě zabezpečení příjemných vnitřních teplot v komplikovaném prostředí, jako jsou moderní budovy, je třeba zvolit inovativní řešení. Volba moderních systémů pro zabezpečení vnitřní teploty ve všech klimatických podmínkách narůstá a očekává se jejich spolehlivý provoz a vysoký komfort uživatelů.
To se v projektování zelených budov 21. století projevuje i jako jistý odklon od konvenčních systémů jako hlavního řešení zabezpečení vnitřní teploty a naopak integrování TABS prvků (Thermally Active Building Systems) – tepelně aktivních systémů budov – nebo systémů aktivace betonového jádra. Důvod vzestupu TABS v návrhu zelených budov pro moderní komerční výstavbu je dvojí: jsou investičně, energeticky a také provozně, efektivnější než konvenční systémy.
Jak fungují tepelně aktivní stavební systémy?
Základním konceptem, který je třeba pochopit, o aktivaci betonového jádra, je, že systémy využívají stávající hmotu budovy pro akumulaci tepelné energie, místo aby vyžadovaly další instalační prostor pro osazení konvenčního HVAC systému, jako jsou např. potrubí pro centrální klimatizaci – v moderních vícepatrových budovách by to byl například prostor mezi podlahou (např. zdvojená podlaha) a stropem konstrukce. Všechny komponenty TABS se buď začlení do betonové konstrukce, nebo se nachází mimo užitný prostor.
Narozdíl od jiných technologií klimatizování místností, jako jsou například ventilační systémy nebo fancoily, je velkou výhodou, že systém aktivace betonového jádra v případě nového rozvržení místností zpravidla nevyžaduje žádné nákladné stavební úpravy.
Systémy aktivace betonového jádra obecně fungují tak, že aktivují hmotu budovy a využívají vlastních charakteristik vytápění a chlazení stavebního materiálu k uskladnění tepelné energie. V sálavých chladicích systémech by se to uskutečnilo prostřednictvím vztahu známého jako tepelná vazba – chladicí voda ovlivňuje teplotu betonu a takto aktivuje přenos energie sáláním do řešeného prostoru. Chladicí nebo otopná voda cirkuluje potrubím, které je instalováno do konstrukce betonové desky. Systém aktivace betonového jádra je tak skrytý a bezhlučný. V létě se konstrukce v noci ochlazuje, poté může absorbovat teplo z budovy během dne – v kancelářských budovách je tak udržováno konstantní a produktivní pracovní prostředí. V zimě naopak na obdobném principu konstrukce akumulují tepelnou energii a rovnoměrně ji distribuují po celé budově.
Prečítajte si:Proč je toto řešení tak účinné a efektivní?
Protože odstraňuje namáhavou potřebu individuální regulace prostorové teploty s výrazně odlišnými požadavky na zátěž a místo toho využívá hmotu celé budovy k regulaci teploty jako fungující organismus.
Jak probíhá úspora energie?
Vzhledem k velkým teplo-směnným plochám stropů a/nebo stěn vybavených systémem TABS jsou teplotní rozdíly mezi povrchem konstrukčního dílu a vzduchem v místnosti velmi nízké. Potřebné teploty na přívodu se většinou nachází v následujících rozmezích:
- chlazení: 16 °C < θV, C < 22 °C,
- vytápění: 24 °C < θV, H < 28 °C.
S ohledem na teplotu vody tedy systém funguje v režimu vysokoteplotního chlazení nebo nízkoteplotního vytápění. Ve spojení s vhodně navrženými zdroji tepla a chladu je proto možné dosáhnout velmi vysoké energetické účinnosti.
Systémové teploty rovněž umožňují optimální využívání obnovitelných energií. Proto se jako zdroj tepla nebo chladu v první řadě doporučují tepelná čerpadla voda/voda a reverzibilní tepelná čerpadla pro chlazení a vytápění. TABS není zdroj. Tepelné čerpadlo je zdroj tepla nebo chladu.
Energetická bilance
Voda má mnohem vyšší tepelnou kapacitu než vzduch, což znamená, že přenos energie v budovách se může uskutečňovat s vyšší účinností s použitím podstatně menšího prostoru – díky čemuž jsou systémy sálavého chlazení vhodné pro komerční využití. V praxi to znamená využití cca 5 % energie, kterou by spotřeboval ventilátor v běžném HVAC systému. Samozřejmě je dále – za účelem udržení optimální teploty každého interiéru – možné přiřadit zbylých až 95 % uvažované energie na provoz konvenčních HVAC systémů současně s TABS, tentokrát s výrazně sníženým výkonem.
Jak systémy šetří náklady?
Protože voda dokáže přenést větší množství energie na danou jednotku než vzduch, vyžaduje tím pádem menší množství energie potřebné pro transport stejného množství energie s pomocí vody. Tímto způsobem jsou provozní náklady systémů sálavého chlazení výrazně redukovány ve srovnání s konvenčními HVAC systémy, zejména v průmyslovém srovnání, náklady na servis a údržbu jsou výrazně zredukovány.
Kde se seznámit s aktivací betonového jádra naživo?
Vědecká knihovna České Budějovice
Budova o celkové ploše cca 1 000 m2 je vybavena systémem aktivace betonového jádra Contec ON pro celoroční zajištění teploty vnitřního klimatu v požadovaných mezích (20 až 26 °C zima/léto). Vzhledem k možnostem je celý systém napájen z jednoho místa deseti vývody potrubí PE-Xa 40 mm, na které jsou Tichelmannovým rozvodem zapojené jednotlivé moduly pro aktivaci systému Contec ON. Budova je jednopodlažní s kompletně prosklenou fasádou a bez jakéhokoliv stínění. Vzhledem k těmto okolnostem byla vypracována studie 3D modelu s dynamickou simulací průběhu teplot a zátěží. Systém Contec ON je schopen veškeré potřeby tepla pokrýt celoročně sám.
ČSOB Praha
Centrála banky ČSOB využívá aktivace betonového jádra pro vytápění a chlazení. Celá budova je vybavena kombinací systémů Contec a Contec ON. V blízkosti fasády je instalován systém Contec ON a ve středu budovy je instalován systém Contec. Nová budova centrály splňuje nejvyšší ekologické standardy v souladu s mezinárodní certifikací LEED Platinum. Zdrojem tepla jsou tepelná čerpadla s celkem 173 vrty s hloubkou 150 m. Samotná budova se skládá z několika „samostatných“ budov, které jsou spojeny centrálním atriem. Celý objekt byl projektován a je nadále provozován pomocí technologie BIM.
Národní technická knihovna v Praze
V případě stavby NTK Praha se technické řešení TZB stalo ze strany projekční kanceláře PBA Prague zcela unikátní, a to nejen v měřítku České republiky. Systém BKT se poprvé instaloval do obousměrně předpínaných betonů, což kladlo extrémní důraz na koordinaci na stavbě, protože veškeré potrubí bylo nutné pokládat ručně, nikoliv standardním modulovým provedením. Celkem bylo instalováno bez mála 50 km potrubí na celkové ploše přesahující 10 000 m2. Stejně unikátním technickým řešením se pro stavbu stalo podlahové vytápění, které bylo poprvé v České republice instalováno se speciální asfaltovou pochozí vrstvou. Vzhledem k tepelným izolacím dodávaných stavbou bylo pro podlahové topení nutno zvolit tackerový systém fixace.
Kdo jsme? Ve společnosti Uponor přemýšlíme o vodě pro budoucí generace. Naše nabídka, včetně bezpečné dodávky pitné vody, energeticky účinného sálavého vytápění nebo chlazení a spolehlivé infrastruktury, umožňuje udržitelnější životní prostředí.