Konstrukční řešení nízkoteplotního vytápění a vysokoteplotního chlazení, část 2
Chladiace stropy
V súčasnej dobe sa kladie veľmi veľký dôraz na úsporu energií a využívanie obnoviteľných zdrojov energie. Preto je veľmi dôležitý správny návrh vykurovacieho / chladiaceho systému, ktorý by mal zároveň zabezpečiť priaznivý tepelný stav vnútorného prostredia – tepelnú pohodu. V tomto príspevku sú prezentované konštrukčné systémy, skladby a možné riešenia nízkoteplotného podlahového vykurovania / a vysokoteplotného stropného chladenia.
2 Základné rozdelenie chladiacich stropov
Chladiace stropy delíme podľa konštrukcie na:
- ľahké chladiace stropy – bývajú pod betónovou doskou uložené samostatne.
- masívne chladiace stropy – sú tvorené potrubným systémom vloženým do betónovej stropnej konštrukcie, tzv. aktivácia betónového jadra.
Ďalšie rozdelenie ľahkých chladiacich stropu je na:
- otvorené chladiace stropy, ktoré sú typické svojimi otvormi či medzerami, ktoré umožňujú prúdeniu vzduchu až k stropu. Tu prevažuje konvekčná zložka prenosu tepla medzi stropom a okolitým vzduchom.
- uzavreté chladiace stropy, kde naopak prevažuje sálavé zložka tepelného toku. Z tohto dôvodu by mali byť uzavreté chladiace stropy na hornej strane izolované. [2] [8]
2.1 Masívny chladiaci strop ako súčasť stropnej konštrukcie
Obr. 9 Masívna chladiaca stropná konštrukcia [8]
Na obrázku č. 9 je znázornený masívny sálavý chladiaci strop umiestnený priamo v betónovej stropnej konštrukcii opatrenej tepelnou izoláciou. [2] [8]
2.2 Modulačná klíma doska
Obr. 10 Modulačná klíma doska [8]
Na obrázku č. 10 je znázornená tzv. modulačná klíma doska, umiestnená pod stropnou konštrukciou. Dosky, niekedy nazývané ako rozľahlé sálajúce panely pripomínajú svojou konštrukciou vykurovacie telesá. V niektorých aplikáciách môžu byť umiestnené aj na stenách miestností. Táto konštrukcia však nie je príliš rozšírená. [8]
2.3 Chladiace panely umiestnené v podhľadovej konštrukcii opatrené tepelnou izoláciou
Obr. 11 Chladiaci strop v podhľadovej konštrukcii [43]
Jedno z najčastejších riešení sú chladiace panely umiestnené v podhľadovej konštrukcii opatrené na hornej strane tepelnou izoláciou, ako je vidieť na obrázku č. 11. Panely podhľadovej konštrukcie sú spravidla z oceľového, pozinkovaného plechu s povrchovou úpravou. [8]
2.4 Lamelový chladiaci strop upevnený na potrubí
Obr. 12 Lamelový chladiaci strop [8]
Na obrázku č. 12 je vidieť prevedenie chladiaceho stropu vo forme lamiel, upevnených na potrubie, ktoré je pevne fixované k stropnej doske. [2] [8]
2.5 Otvorený chladiaci strop v podobe pretlačovaných profilov s vodnými kanálmi
Obr. 13 Otvorený chladiaci strop s pretlačenými kanálmi [8]
Chladiaci strop v podobe pretlačovaných profilov s vodnými kanálmi a vlisovaným medeným potrubím v otvorenom prevedení je znázornený na obrázku č. 13. [2] [8]
2.6 Kapilárny systém umiestnený v omietke
Obr. 14 Chladiaci strop s použitím kapilárneho systému [8]
Na obrázku č. 14 je príklad chladiaceho stropu, tzv. kapilárna rohož, ktorá môže byť umiestnená ako v kazetách – podhľadové konštrukcie, tak pod omietkou stropu alebo bočných stien. Rohože sú tvorené sieťou tenkých plastových rúrok, do ktorých je rozvádzaná chladiaca voda. [2] [8]
3 Použitie sálavých chladiacich panelov
Použitie klimatizačného systému so sálavými panelmi je určitým spôsobom obmedzené. Tieto obmedzenia v podstate vyplývajú z nevýhod systému.
Vo väčšine prípadov nemožno chladiacim stropom obložiť celú pôdorysnú plochu stropu. V praxi je možné počítať s obložením cca 50–70 %, čo je základné obmedzenia aplikácie systému s chladiacim stropom.
Použitie chladiacich stropov, vzhľadom na ich charakteristické vlastnosti (t.j. odvod iba citeľného tepla), je prakticky vylúčené v priestoroch s vysokou vlhkosťou. Tiež použitie tohto systému pre zhromažďovacie priestory, akými môžu byť napr. koncertné sály, kiná, či zasadacie miestnosti sa javí ako nevhodné, vzhľadom k vysokej obsadenosti týchto priestorov. Osoby s pobytom v takých priestoroch produkujú teplo viazané vo vodnej pare a navyše je nutné privádzať značné množstvo čerstvého vzduchu núteným vetraním. Taktiež množstvo vzduchu často postačuje aj pre odvod celkovej tepelnej záťaže. [8]
3.1 Administratívne budovy
Najčastejšie a najvýhodnejšie sa javí použitie chladiacich stropov pre kancelárie administratívnych budov. Kancelárie v moderných budovách s významným podielom ľahkých presklených fasád, bývajú často vybavené kvalitným zasklením či tieniacimi prvkami, ktoré znižujú tepelné zisky od slnečnej radiácie na prijateľnú hodnotu. Zanedbateľné však nie sú ani zisky od vnútorných zdrojov tepla, akými môžu byť napríklad elektrické zariadenia (PC, kopírovacie stroje, tlačiarne) či osvetlenie.
Centrálna zónová klimatizačná jednotka pracujúca so 100 % čerstvého vzduchu potom privádza do kancelárií len minimálne požadované množstvo vzduchu pre osoby, ktoré slúži zároveň pre odvod viazaného tepla.
Väčšinou býva teplota privádzaného vzduchu do miestnosti konštantná (izotermný prívod) a výkon chladiaceho panelu je regulovaný termostatickým ventilom. V niektorých prípadoch je možné navrhnú panely pre skupinu miestností (zónu) a vzduchový systém potom zaisťuje individuálnu úpravu prostredia každej miestnosti. [8]
3.2 Nemocnice
Použitie systému so sálavými panelmi sa v posledných rokoch osvedčilo pre nemocničné izby. Systém je vhodný predovšetkým z nasledovných dôvodov: [8]
- zabezpečenie teplotne stáleho prostredie,
- prakticky nehlučný systém,
- nevyžaduje údržbu vo vnútri priestoru,
- nezaberá miesto v miestnosti,
- možné použitie aj pre vykurovanie,
- neznečisťuje priestor
Potrubný systém môže byť zrealizovaný v dvoj, alebo štvor-rúrkovom vyhotovení. Trojcestné zmiešavacie ventily bývajú umiestnené v chodbe tak, aby ich prípadná údržba bola vykonávaná bez obťažovania pacientov. Tento systém môže byť s výhodou používaný aj v nemocničných priestoroch, kde sa zdržiavajú mentálne postihnutí pacienti. V takýchto priestoroch je totiž požadované minimálne vybavenie zasahujúce do priestoru, aby sa predišlo možnému zničeniu zariadenia či seba poškodzovanie. [8]
3.3 Priemyselné aplikácie
Použitie chladiacich panelov v priemyselných budovách nie je tak časté, avšak aj v tejto oblasti našli svoje uplatnenie a to najmä v západnej časti Európy. Nároky na pohodu prostredia, a tým aj tepelný komfort osôb pracujúcich v priemysle, sa stále zvyšujú a sálavé chladiace panely môžu byť v tomto smere veľmi účinným prostriedkom. Najmä použitie v laboratóriách, alebo v ľahkom priemysle sa javí ako výhodné a veľmi vhodné. [8]
3.4 Ostatné aplikácie
Stropné panely môžu nájsť ďalej široké uplatnenie napríklad v múzeách, letiskových termináloch, vestibuloch, atď. V poslednej dobe sa dostáva do popredia záujmu aj tzv. osobné vetranie. Jedná sa o vetranie, kedy je prívod vzduchu uskutočňovaný iba minimálnou dávkou čerstvého vzduchu, ktorý je privádzaný priamo do dýchacej zóny človeka. Takáto dávka však nestačí k odvodu citeľné tepelnej záťaže priestoru, preto sa systém prívodu vzduchu musí kombinovať s paralelne pracujúcim chladiacim systémom. [8]
Kapilárny systém je možné použiť prakticky v akejkoľvek budove. Nízka stavebná hrúbka konštrukcie s kapilárnym systémom (cca 4 cm vrátane tepelnej zolácie) umožňuje široké využitie pre novostavby aj rekonštrukcie rodinných domov, či obecných budov. Navyše veľká teplo – zmenná plocha systému s kapilárnymi rohožami (v prípade inštalácie na steny, podlahy i strop) umožňuje upravovať tepelný stav prostredia pri strednej teplote teplonosnej látky blízkej teplote vzduchu v priestore. Spomínaný fakt umožňuje využitie nízkopotenciálne zdrojov tepla, či alternatívnych zdrojov energie. [8]
4 Príklady aplikácie teplovodného podlahového vykurovania a stropného chladenie vo svete
Hospice Sport & Spa, St. Christoph / Tirolsko
Obr. 15 Arlberg-Hospice Hotel v St. Christoph / Tirolsko (Rakúsko) [7]
Arlberg-Hospice Hotel v St. Christoph / Tirolsko (Rakúsko) a kaplnka bola postavená v roku 1386. Bohužiaľ hospice a kostol vyhorel až po základové murivo. V roku 2004 bol objekt zrekonštruovaný na ubytovacie – hotelové a wellness zariadenie.
V celom objekte je aplikovaných 1000 m2 podlahového vykurovania. Celý systém je realizovaný s použitím rúrok PE-Xa. Na obr. č. 15 je znázornený Arlberg-Hospice Hotel v St. Christop / Tirolsko (Rakúsko). [7]
Chateau de Chillon / Švajčiarsko
Obr.16 Zámok Chateau de Chillon / (Švajčiarsko) [5]
Chateau de Chillon (hrad Chillon) sa nachádza na brehu Ženevského jazera v meste Veytaux, pri východnom konci jazera, 3 km od Montreux vo Švajčiarsku. Hradný komplex sa skladá bol viackrát prestavovaný a tiež viackrát vyhorel. Hrad bol postavený v druhej polovice 12. storočia. Keďže sa jedná o historickú pamiatku, musel sa zvoliť vhodný systém vykurovania, preto bol použitý a inštalovaný systém podlahového vykurovania. Bol tu aplikovaný systém PB potrubí s celkovou plochou 750 m2. Na obr. č. 16 je pohľad na zámok Chateau de Chillon vo Švajčiasku. [5]
Obr. 17 Kranhaus / Kolín (Nemecko) [7]
Kranhaus Plus Kölner Rheinauhafen, 2008 Köln / Nemecko
Fantastická, moderná architektúra priamo na Rýne v Kolíne nad Rýnom – Kranhaus (žeriavový dom). Veľkolepá budova, ktorá upúta oko každého návštevníka Kolína, bola postavená v roku 2008. So systémom stropného chladenia a podlahového vykurovania bolo aplikovaných 7100 m2 plochy plastovými rúrkami PE-Xa. Na obr. č. 17 je pohľad na budovu Kranhaus v Kolíne nad Rýnom. [7]
Klinika, Bad Gandersheim / Nemecko
Obr. 18 Klinika, Bad Gandersheim (Nemecko) [7]
Bad Gandersheim je štátom schválené kúpeľné mesto, v ktorom sa nachádza rehabilitačná klinika. Nachádza sa tu viac ako 200 lôžok s pohodlnými izbami pre pacientov. V tomto objekte bolo aplikovaných 800 m2 podlahového vykurovania a stropného chladenia. Na obr. č. 18 sa nachádza Klinika, Bad Gandersheim v Nemecku. [7]
Použitá literatúra
- [1] BUGÁŇ, J., PETRÁŠ, D.: Konštrukčné riešenia teplovodného podlahového vykurovania a ich aplikácie v budovách. Eurostav: odborný časopis z oblasti stavebníctva a architektúry roč. 17, č. 9. s. 50–53. ISSN 1335-1249.
- [2] OLESEN, B., PETRÁŠ, D., BABIAK, J.,: Low temperature heating and hight temperature cooling: Rehva quidebook No. 7 Forssan: Rehva 2007, ISBN 2-9600468-6-2.
- [3] PEKAROVIČ, J. K.: Vykurovacie sústavy – teória sálavého vykurovania, lokálne a zvláštne druhy vykurovania. Bratislava: SvF SVST, 1987.
- [4] PETRÁŠ, D. a kol.: Teplovodné a elektrické podlahové vykurovanie. Jaga, Bratislava 2004.
- [5] UNIVERSA, s. r. o.: Haustechnik – fotodokumentácia.
- [6] THERMOFLEX, s. r. o.: Heating systems – fotodokumentácia.
- [7] UPONOR , s. r. o.: http://www.uponor.sk/.
- [8] ZMRHAL, V.: Sálavé a chladicí systémy I, cit. 12. 9. 2008.
- [9] CIHELKA, J. a kol.: Vytápění, větrání a klimatizace, Praha: SNTL 1985.
- [10] VIESSMANN: http://www.viessmann.sk/.
Nowadays there is emphasis on energy savings and utilization of renewable energy sources. Therefore, proper selection and design of the heating / cooling system, which should be also able to provide favourable condition of the thermal environment – thermal comfort, is very important.In this article construction systems, compositions and possible solutions of low temperature floor heating / high temperature ceiling cooling are presented.
