Vliv konstrukce nášlapné vrstvy na výkon podlahového vytápění
Dnes je již všeobecně znám fakt, že výkon podlahového vytápění se poměrně výrazně mění s typem konstrukce nášlapné vrstvy. Článek navazuje na komplexní hodnocení provedené Ing. Zdeňkem Číhalem v článku „Výkon podlahového vytápění s ohledem na skladbu nášlapné vrstvy“.
Základní výpočet je proveden pro nášlapnou vrstvu s použitím keramické dlažby a mramoru. Dále jsou v tabulkách porovnány často navrhované a používané povrchy včetně extrémních dřevěných podlah. Jako základní parametry pro výpočet z důvodu porovnání je stanovení potřeby tepla v místnosti 1000 W a vstupní teplota otopné vody 40 °C. Pro jednotlivé skladby nášlapných vrstev je držen konstantní průtok danou smyčkou podlahové plochy.
Srovnání je provedeno pro běžně užívané zálivkové vrstvy podlahového vytápění:
- zálivka ANHYDRITEM 50 mm
- zálivka betonovou směsí 65 mm
A/ Jako základ pro porovnání vlivu zálivky je zálivka ANHYDRITEM při otopné vodě 40 °C.
| Místnost | Zóna | Podlahová krytina | tu [°C] | tp [°C] | L [mm] | Q [W] | Pokrytí [%] |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1.101 - Pokoj | PZ 1 | (R=0.008) Keramická dlažba | 20 | 29.3 | 150 | 1020 | 102 |
| 1.102 - Pokoj | PZ 1 | (R=0.009) Mramor | 20 | 29.3 | 150 | 1016 | 102 |
| 1.103 - Pokoj | PZ 1 | (R=0.025) PVC 4 mm | 20 | 28.7 | 150 | 934 | 93 |
| 1.104 - Pokoj | PZ 1 | (R=0.083) Koberec 10 mm | 20 | 27.2 | 150 | 724 | 72 |
| 1.105 - Pokoj | PZ 1 | (R=0.100) DUO parkety 11 mm | 20 | 26.9 | 150 | 677 | 68 |
| 1.106 - Pokoj | PZ 1 | (R=0.200) Plovoucí podlaha | 20 | 25.5 | 150 | 485 | 49 |
| 1.108 - Pokoj | PZ 1 | (R=0.157) Dřevo měkké - kolmo k vláknům 22 mm | 20 | 26.0 | 150 | 561 | 56 |
| 1.107 - Pokoj | PZ 1 | (R=0.129) Dřevo tvrdé - kolmo k vláknům 22 mm | 20 | 26.4 | 150 | 614 | 61 |
| Místnost | Okruh | l-celk [m] | Δt [K] | Mh [kg/h] | R*l+z [Pa] |
|---|---|---|---|---|---|
| 1.101 - Pokoj | 1 | 80 | 8 | 111 | 6538 |
| 1.102 - Pokoj | 1 | 80 | 8 | 112 | 7040 |
| 1.103 - Pokoj | 1 | 80 | 8 | 112 | 7027 |
| 1.104 - Pokoj | 1 | 80 | 6 | 113 | 6993 |
| 1.105 - Pokoj | 1 | 80 | 6 | 112 | 6976 |
| 1.106 - Pokoj | 1 | 80 | 5 | 105 | 5933 |
| 1.108 - Pokoj | 1 | 80 | 5 | 110 | 6487 |
| 1.107 - Pokoj | 1 | 80 | 5 | 112 | 6979 |
SKLADBA konstrukce podlahy pro jednotlivé plochy
1.101 - Pokoj:
| Zóna | Skladba | Tloušťka [mm] | λ [W/mK] | R [m2K/W] |
|---|---|---|---|---|
| PZ 1 | Keramická dlažba | 8 | 1.010 | 0.008 |
| Anhydritový litý potěr - Maxit plan 480 | 50 | 1.800 | 0.028 | |
| Systémová deska VARIO | 23 | 0.035 | 0.657 | |
| Polystyren pěnový EPS 50 mm | 50 | 0.040 | 1.250 | |
| Beton hutný - 2100 | 150 | 1.230 | 0.122 |
1.102 - Pokoj:
| Zóna | Skladba | Tloušťka [mm] | λ [W/mK] | R [m2K/W] |
|---|---|---|---|---|
| PZ 1 | Mramor | 30 | 3.500 | 0.009 |
| Anhydritový litý potěr - Maxit plan 480 | 50 | 1.800 | 0.028 | |
| Systémová deska VARIO | 23 | 0.035 | 0.657 | |
| Polystyren pěnový EPS 50 mm | 50 | 0.040 | 1.250 | |
| Beton hutný - 2100 | 150 | 1.230 | 0.122 |
1.103 - Pokoj:
| Zóna | Skladba | Tloušťka [mm] | λ [W/mK] | R [m2K/W] |
|---|---|---|---|---|
| PZ 1 | PVC 4 mm | 4 | 0.160 | 0.025 |
| Anhydritový litý potěr - Maxit plan 480 | 50 | 1.800 | 0.028 | |
| Systémová deska VARIO | 23 | 0.035 | 0.657 | |
| Polystyren pěnový EPS 50 mm | 50 | 0.040 | 1.250 | |
| Beton hutný - 2100 | 150 | 1.230 | 0.122 |
1.104 - Pokoj:
| Zóna | Skladba | Tloušťka [mm] | λ [W/mK] | R [m2K/W] |
|---|---|---|---|---|
| PZ 1 | Koberec 10 mm | 10 | 0.120 | 0.083 |
| Anhydritový litý potěr - Maxit plan 480 | 50 | 1.800 | 0.028 | |
| Systémová deska VARIO | 23 | 0.035 | 0.657 | |
| Polystyren pěnový EPS 50 mm | 50 | 0.040 | 1.250 | |
| Beton hutný - 2100 | 150 | 1.230 | 0.122 |
1.105 - Pokoj:
| Zóna | Skladba | Tloušťka [mm] | λ [W/mK] | R [m2K/W] |
|---|---|---|---|---|
| PZ 1 | DUO parkety 11 mm | 8 | 0.080 | 0.100 |
| Anhydritový litý potěr - Maxit plan 480 | 50 | 1.800 | 0.028 | |
| Systémová deska VARIO | 23 | 0.035 | 0.657 | |
| Polystyren pěnový EPS 50 mm | 50 | 0.040 | 1.250 | |
| Beton hutný - 2100 | 150 | 1.230 | 0.122 |
1.106 - Pokoj:
| Zóna | Skladba | Tloušťka [mm] | λ [W/mK] | R [m2K/W] |
|---|---|---|---|---|
| PZ 1 | Plovoucí podlaha | 10 | 0.050 | 0.200 |
| Anhydritový litý potěr - Maxit plan 480 | 50 | 1.800 | 0.028 | |
| Systémová deska VARIO | 23 | 0.035 | 0.657 | |
| Polystyren pěnový EPS 20 mm | 20 | 0.040 | 0.500 | |
| Beton hutný - 2100 | 150 | 1.230 | 0.122 |
1.108 - Pokoj:
| Zóna | Skladba | Tloušťka [mm] | λ [W/mK] | R [m2K/W] |
|---|---|---|---|---|
| PZ 1 | Dřevo měkké - kolmo k vláknům | 22 | 0.140 | 0.157 |
| Anhydritový litý potěr - Maxit plan 480 | 50 | 1.800 | 0.028 | |
| Systémová deska VARIO | 23 | 0.035 | 0.657 | |
| Polystyren pěnový EPS 50 mm | 50 | 0.040 | 1.250 | |
| Beton hutný - 2100 | 150 | 1.230 | 0.122 |
1.107 - Pokoj:
| Zóna | Skladba | Tloušťka [mm] | λ [W/mK] | R [m2K/W] |
|---|---|---|---|---|
| PZ 1 | Dřevo tvrdé - kolmo k vláknům 22 mm | 22 | 0.170 | 0.129 |
| Anhydritový litý potěr - Maxit plan 480 | 50 | 1.800 | 0.028 | |
| Systémová deska VARIO | 23 | 0.035 | 0.657 | |
| Polystyren pěnový EPS 50 mm | 50 | 0.040 | 1.250 | |
| Beton hutný - 2100 | 150 | 1.230 | 0.122 |
B/ Další porovnání je provedeno při změně zálivky z Anhydritové na klasickou betonovou zálivku s plastifikátorem. Vstupní teplota otopné vody opět 40 °C. Tloušťka betonové zálivky 65 mm.
| Místnost | Zóna | Podlahová krytina | tu [°C] | tp [°C] | L [mm] | Q [W] | Pokrytí [%] |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1.101 - Pokoj | PZ 1 | (R=0.008) Keramická dlažba | 20 | 28.0 | 150 | 834 | 83 |
| 1.102 - Pokoj | PZ 1 | (R=0.009) Mramor | 20 | 28.0 | 150 | 829 | 83 |
| 1.103 - Pokoj | PZ 1 | (R=0.025) PVC 4 mm | 20 | 27.6 | 150 | 773 | 77 |
| 1.104 - Pokoj | PZ 1 | (R=0.083) Koberec 10 mm | 20 | 26.5 | 150 | 621 | 62 |
| 1.105 - Pokoj | PZ 1 | (R=0.100) DUO parkety 11 mm | 20 | 26.2 | 150 | 588 | 59 |
| 1.106 - Pokoj | PZ 1 | (R=0.200) Plovoucí podlaha | 20 | 25.1 | 150 | 429 | 43 |
| 1.108 - Pokoj | PZ 1 | (R=0.157) Dřevo měkké - kolmo k vláknům 22 mm | 20 | 25.5 | 150 | 489 | 49 |
| 1.107 - Pokoj | PZ 1 | (R=0.129) Dřevo tvrdé - kolmo k vláknům 22 mm | 20 | 25.8 | 150 | 534 | 53 |
| Místnost | Okruh | l-celk [m] | Δt [K] | Mh [kg/h] | R*l+z [Pa] |
|---|---|---|---|---|---|
| 1.101 - Pokoj | 1 | 80 | 7 | 113 | 7010 |
| 1.102 - Pokoj | 1 | 80 | 7 | 112 | 7010 |
| 1.103 - Pokoj | 1 | 80 | 7 | 112 | 7002 |
| 1.104 - Pokoj | 1 | 80 | 5 | 111 | 6487 |
| 1.105 - Pokoj | 1 | 80 | 5 | 112 | 6962 |
| 1.106 - Pokoj | 1 | 80 | 5 | 94 | 4567 |
| 1.108 - Pokoj | 1 | 80 | 5 | 98 | 5226 |
| 1.107 - Pokoj | 1 | 80 | 5 | 105 | 5934 |
Z uvedené tabulky vyplývá, že výkon podlahového vytápění s betonovou zálivkou s plastifikátorem oproti anhydritové klesl cca o 10 až 15 %.
Zřejmě zde lze položit naprosto logickou otázku, a to, při jaké teplotě otopné vody se výkon jednotlivých ploch podlahového vytápění při zálivce betonovou směsí vrátí na hodnoty, jako při zálivce anhydritem. Na základě provedených výpočtů jsem dospěl k závěru, že je třeba upravit teplotu otopné vody na 43,3 °C, čili zvýšit o 3,3 °C oproti zálivce anhydritovou směsí. Tyto údaje jsou opět uvedeny následující tabulce.
| Místnost | Zóna | Podlahová krytina | tu [°C] | tp [°C] | L [mm] | Q [W] | Pokrytí [%] |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1.101 - Pokoj | PZ 1 | (R=0.008) Keramická dlažba | 20 | 29.2 | 150 | 1003 | 100 |
| 1.102 - Pokoj | PZ 1 | (R=0.009) Mramor | 20 | 29.2 | 150 | 1001 | 100 |
| 1.103 - Pokoj | PZ 1 | (R=0.025) PVC 4 mm | 20 | 28.7 | 150 | 934 | 93 |
| 1.104 - Pokoj | PZ 1 | (R=0.083) Koberec 10 mm | 20 | 27.4 | 150 | 750 | 75 |
| 1.105 - Pokoj | PZ 1 | (R=0.100) DUO parkety 11 mm | 20 | 27.1 | 150 | 710 | 71 |
| 1.106 - Pokoj | PZ 1 | (R=0.200) Plovoucí podlaha | 20 | 25.8 | 150 | 531 | 53 |
| 1.108 - Pokoj | PZ 1 | (R=0.157) Dřevo měkké - kolmo k vláknům 22 mm | 20 | 26.3 | 150 | 603 | 60 |
| 1.107 - Pokoj | PZ 1 | (R=0.129) Dřevo tvrdé - kolmo k vláknům 22 mm | 20 | 26.7 | 150 | 651 | 65 |
| Místnost | Okruh | l-celk [m] | Δt [K] | Mh [kg/h] | R*l+z [Pa] |
|---|---|---|---|---|---|
| 1.101 - Pokoj | 1 | 80 | 8 | 111 | 6418 |
| 1.102 - Pokoj | 1 | 80 | 8 | 112 | 6903 |
| 1.103 - Pokoj | 1 | 80 | 8 | 112 | 6893 |
| 1.104 - Pokoj | 1 | 80 | 7 | 111 | 6382 |
| 1.105 - Pokoj | 1 | 80 | 6 | 113 | 6848 |
| 1.106 - Pokoj | 1 | 80 | 5 | 112 | 6841 |
| 1.108 - Pokoj | 1 | 80 | 5 | 113 | 6851 |
| 1.107 - Pokoj | 1 | 80 | 6 | 112 | 6853 |
Musím přiznat, že i pro mě bylo toto srovnání, které zatím nikdo neprovedl (alespoň mi to není známo) značně překvapivé. Hovořím o tom proto, že standardně při výpočtu podlahového vytápění nás takové srovnání ani nenapadne.
Při návrhu podlahového vytápění pomocí výpočetního programu jsou zadávány jednotlivé typy resp. skladby podlah včetně příslušné vrstvy zálivky. Program přepočítává podlahové vytápění, mění průtoky, mění se tlakové ztráty a následně se případně upravuje náběhová teplota otopné vody. Na první pohled tedy není vidět srovnání těchto rozdílných zálivkových materiálů, program na něj neupozorní.
Na myšlenku porovnání těchto rozdílných zálivkových materiálů mě přivedla v podstatě náhoda.
U řady projektů se mi stále častěji ve výsledku vyskytovala požadovaná teplota otopné vody mezi 38 až 40 °C pro podlahového vytápění. Dříve se tato teplota běžně pohybovala mezi 42 až 44 °C. Domníval jsem se, že je to dáno zlepšující se kvalitou použitých stavebních materiálů a důsledným zateplováním objektů. Skutečnost však byla jiná. Z výše uvedených výpočtů vyplývá, že pro výkon podlahového vytápění jsou důležité nášlapné vrstvy a typ použité zálivkové směsi a i jejich přičiněním lze snížit požadovanou teplotu.
Změna výkonu podlahového vytápění je daná lepší tepelnou vodivostí anhydritu a zároveň je použita tenčí vrstva zálivky.
Běžným zdrojem tepla, zvláště ve spojení s podlahovým vytápěním, je dnes tepelné čerpadlo. Jedním ze základních parametrů je jeho topný faktor. Ten je kromě jiného také ovlivněn požadovanou teplotou otopné vody pro podlahové vytápění. Pouhou změnou typu mazaniny je možné snížit teplotu otopné vody o 3 až 4 °C a tím zcela jednoznačně přispět ke zlepšení topného faktoru. Snížení teploty je rovněž výhodné i pro zlepšení účinnosti kondenzačních kotlů a zvyšuje rozsah, kdy lze k podpoře vytápění využití solární soustavu.
Předností zálivky anhydritem je prakticky neomezená dilatační plocha, která je daná malou tepelnou roztažností tohoto materiálu. Je potřeba dát pozor pouze na plochy, které jsou tvarem úzké a dlouhé (např. chodby). Tam je nutno provádět dilatace v podstatě stejně, jako u zálivky betonovou směsí. Rovněž nespornou výhodou technologie s Anhydritem je přesnost výškového lití podlahových konstrukcí (s přesností na milimetry) a vodorovnost zálivky - prakticky odpadá nutnost následného použití nákladných nivelačních stěrek. Další výhodou je výška zálivky, která je oproti betonové mazanině obvykle nižší až o 15 až 20 mm a snižuje tak nároky na manipulaci. Výhodou je i rychlost vytvrzení, pochůznost dané konstrukce a zkrácená doba do prvního zátopu.
Na druhé straně je třeba uvést i nevýhody, jako je nevhodnost použití v mokrých prostředích, nutnost provedení pokládky odbornou firmou a rovněž i vyšší cena, kterou však částečně kompenzují následné výhody.
Článek byl tištěn v časopise Topenářství instalace 6/2010.
Recenzent: Miroslav Štorkan, dipl. tech., dříve Železárny a drátovny Bohumín a SEI; člen redakční rady Topenářství instalace
Autor navazuje na článek k problematice podlahového vytápění, uvedený v Topenářství instalace v roce 2008. Vzhledem ke své praxi a častým návrhům podlahového vytápění se rozhodl zpracovat podrobný rozbor různých nášlapných vrstev ve vztahu k podkladu. Výsledek potvrdil jeho předpoklad, že ve výpočtech je důležité vztahu nášlapných vrstev a podkladu věnovat pozornost, jak uvádí v závěru svého příspěvku. Každý projektant podlahového vytápění by si měl oba příspěvky přečíst a využít v praxi, neboť si tím usnadní práci a hlavně se vyvaruje chyb.
It is now widely known fact that the performance of underfloor heating relatively significantly changes to the type of surface layer structure. Article builds on a comprehensive evaluation by Ing. Zdenek lurking in the article "Performance of floor heating with regard to the composition of the wear layer."
