Podlahové kúrenie vám prinesie do domácnosti skutočnú tepelnú pohodu a mnohokrát aj finančné úspory, pokiaľ však k vykurovacej sústave zvolíte tú správnu regulačnú techniku.
Podlahové vykurovanie prináša v porovnaní s radiátormi hneď niekoľko výhod. Miestnosť je vykurovaná rovnomerne a podlahy sú príjemne teplé. Subjektívny pocit tepla vnímame najmä od chodidiel, takže práve teplá podlaha prináša najvyšší komfort. To súvisí s ďalším benefitom - s podlahovým kúrením stačí kúriť na nižšiu teplotu.
Nevýhodou pre niekoho môže byť sťažená regulácia, keďže podlahové kúrenie potrebuje viac času na vykúrenie miestnosti a naakumulovanú teplotu udržuje po vypnutí dlhšiu dobu. Podlahové kúrenie na rozdiel od radiátorov nemá klasické termostatické hlavice. Možnosti jeho regulácie sú preto v zásade iba dve.
Ako nastaviť podlahové kúrenie
Typy podlahového kúrenia a zdroje tepla
Podlahové vykurovanie môže byť teplovodné alebo elektrické a môže využívať rôzne zdroje tepla - kotly na plyn, elektrinu alebo tuhé palivá, fotovoltaiku, solárny ohrev vody alebo tepelné čerpadlo.
Tepelné čerpadlo môžeme definovať ako zariadenie, ktoré odoberá tepelnú energiu zo vzduchu, zeme a podzemnej vody, resp. energiu z prírodného prostredia, a odovzdáva ju do vykurovaného priestoru. Tepelné čerpadlá sú považované za jeden z najefektívnejších spôsobov vykurovania a chladenia budovy, ako aj ohrevu úžitkovej vody.
Typy tepelných čerpadiel:
- Tepelné čerpadlo vzduch-voda: najobľúbenejší a najjednoduchšie inštalovateľný typ tepelného čerpadla. Toto tepelné čerpadlo využíva teplo vonkajšieho vzduchu a následne ho odovzdáva do vykurovacieho systému. Tepelné čerpadlo vzduch-voda je výborným riešením do menších priestorov.
- Tepelné čerpadlo voda-voda: má najvyššie výkonové číslo (COP). Tepelné čerpadlo voda-voda odovzdáva teplo z podzemnej vody do vody vykurovacieho systému.
- Tepelné čerpadlo zem-voda: rovnako ako tepelné čerpadlo voda-voda vyžaduje zložitejšie práce, väčší voľný pozemok, kde je možné umiestniť kolektory/sondy a vyššiu vstupnú investíciu. Ceny a výkonové čísla sú podobné, aj keď čerpadlo voda-voda je predsa len účinnejšie. Tento systém prenáša tepelnú energiu zo zeme a odovzdáva ju vode v potrubiach vykurovacieho systému.
Tepelné čerpadlá dokážu odoberať teplo, t. j. geotermálnu energiu, z hlbších vrstiev pôdy, a následne sa využívajú sondy; a môžu preberať tepelnú energiu, ktorá sa akumuluje v plytších vrstvách, resp. Aké tepelné čerpadlo si vyberiete, bude závisieť od energetických potrieb vašej domácnosti, veľkosti domu, finančných možností, konkrétnej lokality.
Samotná funkčnosť tepelných čerpadiel bude závisieť od ich správnej inštalácie.
Princíp fungovania tepelného čerpadla je veľmi podobný chladiacim zariadeniam, napr. Tepelné čerpadlá prenášajú tepelnú energiu z prostredia s nižšou teplotou do systému s vyššou teplotou (vykurovací systém) pomocou dodatočnej energie - elektriny na spustenie kompresora. Tepelné čerpadlo elektrickú energiu využíva len na prevádzku kompresora.
Tepelné čerpadlo má chladivo (najčastejšie freón), ktoré absorbuje teplo z okolitého vzduchu. Po odovzdaní tepla z vonkajšieho vzduchu chladivu, ktoré prejde z kvapalného do plynného skupenstva (vyparí sa). Potom sa chladivo, ktoré je teraz plynom, stláča pomocou kompresora. Kompresia zvyšuje teplotu. Horúca para potom prechádza cez kondenzátor, kde odovzdáva teplo vode vykurovacieho systému. V tomto procese chladivo kondenzuje a vracia sa do kvapalného stavu, pričom uvoľňuje absorbované teplo.
Potom nasleduje proces expanzie. Kvapalné chladivo prechádza expanzným ventilom, ktorý znižuje jeho tlak. Po klesaní tlaku sa chladivo ochladí a je pripravené spätne absorbovať teplo z vonkajšieho vzduchu.
Schéma princípu fungovania tepelného čerpadla
Základné časti tepelného čerpadla sú výparník, kondenzátor, kompresor, expanzný ventil, ako aj chladiace médium freón.
V porovnaní s inými vykurovacími systémami ponúkajú tepelné čerpadlá vďaka spôsobu fungovania početné výhody: nižšie náklady na vykurovanie (a chladenie); jednoduchšia údržba, pretože nevznikajú žiadne zvyšky ako v prípade tuhých palív, napr. Tepelné čerpadlá majú extrémne dlhú životnosť, vydržia viac ako 25 rokov.
Regulácia podlahového kúrenia
Podlahové kúrenie na rozdiel od radiátorov nemá klasické termostatické hlavice. Možnosti jeho regulácie sú preto v zásade iba dve:
- Termostat pre podlahové vykurovanie: Ide o vôbec najčastejší spôsob regulácie podlahového kúrenia, ktorý so sebou nesie najvyšší komfort aj efektivitu pre užívateľa.
- Ekvitermný regulátor: Reguluje teplotu v miestnosti na základe vonkajšej teploty a tzv. ekvitermnej krivky. Ekvitermná krivka je vzorec, ktorý udáva vzťah medzi vonkajšou a vnútornou teplotou a teplotou vykurovacej vody. Samotný ekvitermný regulátor teda nezohľadňuje meniace sa potreby užívateľov a funguje staticky, v domácnostiach je preto vhodné ho kombinovať s termostatom.
Termostat pre podlahové vykurovanie komunikuje s rozdeľovačom, ktorý ovláda vykurovacie okruhy. Senzory termostatu neustále merajú teplotu v miestnosti alebo miestnostiach. Na základe vami zvolenej požadovanej teploty potom termostat otvára a zatvára ventily rozdeľovača podlahového kúrenia. Vďaka tomu nemusíte podlahové vykurovanie nijako manuálne nastavovať ani regulovať - všetko prebieha úplne automaticky a maximálne efektívne.
Výber termostatu vždy konzultujte s odborníkmi, ktorí vám odporučia najvhodnejší model s ohľadom na typ podlahového kúrenia, počet miestností v dome a vaše preferencie. Okrem samotného termostatu (teda riadiacej jednotky) je potrebné zvoliť aj optimálny počet teplotných senzorov a ďalšie doplnkové príslušenstvo.
Termostat je neoddeliteľnou súčasťou zložitého systému podlahového vykurovania, preto v žiadnom prípade neodporúčame jeho inštaláciu svojpomocne. Termostat by mal inštalovať kúrenár, ktorý projektoval a inštaloval vaše podlahové kúrenie alebo kúrenár, ktorý je na danú inštaláciu riadne vyškolený výrobcom daného inteligentného vykurovania. Termostat vrátane teplotných senzorov a termopohonov je potrebné odborne pripojiť k rozdeľovaču podlahového kúrenia.
V určitých prípadoch je navyše potrebné na kúrenie nainštalovať aj havarijný termostat alebo ventil, ktorý reguluje teplotu vykurovacej vody, resp. ktorý zabráni tomu, aby do podlahového kúrenia prúdila voda s teplotou vyššou ako 40 °C.
Cieľom správneho nastavenia termostatu sú najmä úspory energií pri zachovaní tepelného komfortu. Najefektívnejšie typy termostatov sú preto tie, ktoré ponúkajú možnosť zónového aj časového nastavenia.
V porovnaní s radiátormi je potrebné pri nastavovaní termostatu pre podlahové vykurovanie zohľadniť dôležitý faktor. Tým je veľká tepelná zotrvačnosť. To znamená, že pri podlahovom vykurovaní trvá dlhšiu dobu, než sa miestnosť vykúri, ale zároveň naakumulované teplo vydrží tiež dlhšie.
Kúrenie tak nemožno rýchlo zapojiť ani odpojiť, resp. Pri nastavovaní časového režimu podlahového vykurovania zohľadníte tento fakt jednoducho tak, že sa vyhnete veľkým teplotným skokom a uprednostníte stabilnejšiu teplotu po celý deň. V čase vašej neprítomnosti preto neznižujte teplotu o viac ako 3 °C, čo je odporúčané zníženie v prípade radiátorov.
To však neznamená, že by podlahové kúrenie bolo energeticky náročnejšie ako radiátory. Ako sme už spomenuli v úvode, sálavé teplo od podlahy prináša vyšší tepelný komfort, takže budete prirodzene kúriť na nižšiu teplotu.
Vztlakové vetranie a podlahové kúrenie
Takéto spojenie zabezpečí pri správnom návrhu dobrú kvalitu vzduchu a komfortné tepelné prostredie.
Vztlakové vetranie bolo vyvinuté a začalo sa používať koncom 70. a začiatkom 80. rokov minulého storočia v Škandinávii a dnes je rozšírené najmä v severnej Európe. Je vhodným vetracím a súčasne aj chladiacim systémom najmä v prípade priemyselných hál, reštaurácií, učební, supermarketov či administratívnych budov.
Vztlakové vetranie možno kombinovať so sálavými vykurovacími a chladiacimi systémami, čím sa zabezpečí dobrá kvalita vzduchu.
Vo vetraných priestoroch rozoznávame podľa spôsobu prúdenia vzduchu dva základné typy vetrania - zmiešavacie vetranie a vztlakové vetranie. Pri zmiešavacom vetraní sa privádzaný vzduch zmiešava so znečisteným vzduchom v priestore, čím sa znižuje koncentrácia znečistenia.
Pri vztlakovom vetraní sa privádza na úrovni podlahy čerstvý studený vzduch, ktorý sa zohrieva vnútornými zdrojmi tepla, pôsobením vztlakovej sily prúdi smerom zdola nahor a vytláča znečistený vzduch v miestnosti do jej hornej časti, odkiaľ sa z miestnosti odvádza.
Predpokladá sa, že vztlakové vetranie poskytuje pri rovnakom prietoku vzduchu lepšiu kvalitu vzduchu než zmiešavacie vetranie. Navyše, vďaka optimálnemu rozloženiu teplôt môže byť teplota privádzaného vzduchu v porovnaní so zmiešavacím vetraním mierne vyššia, čo znižuje nároky na chladenie privádzaného vzduchu.
Vztlakové vetranie možno použiť, ak sa do miestnosti privádza relatívne veľké množstvo vzduchu. Pri nesprávnom návrhu môže vztlakové vetranie spôsobovať tepelnú nepohodu užívateľov v dôsledku prievanu či vysokého vertikálneho rozdielu teplôt vzduchu.
Vztlakové vetranie sa odporúča v miestnostiach s výškou nad 3 m, jeho aplikácia sa neodporúča v miestnostiach so stropom nižším než približne 2,3 m.
Ak je to potrebné na pokrytie tepelných strát alebo elimináciu tepelnej záťaže, vztlakové vetranie možno kombinovať so sálavým systémom, napríklad s podlahovým vykurovaním či chladením.
Pri vztlakovom vetraní sa vzduch privádza na úrovni podlahy pri teplote nižšej, než je teplota vzduchu v miestnosti. Čerstvý vzduch sa šíri po podlahe, v blízkosti vnútorných zdrojov tepla (napríklad ľudia, počítače či osvetlenie) sa zohrieva na teplotu vyššiu, než je teplota okolitého vzduchu v miestnosti, tým sa znižuje jeho hustota a v dôsledku vztlakovej sily vzniká vertikálny pohyb smerom zdola nahor.
Ak sú zdroje tepla zároveň zdrojmi znečistenia, t. j. kontaminant má vyššiu teplotu ako okolitý vzduch, vztlaková sila ho efektívne odvedie do hornej časti miestnosti - nad pobytovú zónu (hranica pobytovej zóny človeka sa zvyčaje uvažuje vo výške 1,8 m nad podlahou). Vytvorí sa tak hranica medzi spodnou časťou miestnosti s čistým vzduchom a hornou časťou miestnosti so znečisteným vzduchom, kde sa vzduch z miestnosti odvádza.
V závislosti od sily a geometrie zdrojov tepla stúpajú konvekčné prúdy nahor až k stropu (silné zdroje tepla) alebo sa ustália na nižšej hladine (obr. 2). Problém nastáva, ak kontaminant pochádza zo slabého zdroja tepla a stúpajúci prúd teplého vzduchu nad zdrojom tepla je príliš slabý na to, aby dosiahol hornú časť miestnosti nad pobytovou zónou.
Ak od sumy konvekčných tokov smerom nahor odrátame toky vzduchu v blízkosti chladných plôch prúdiace smerom nadol, dostaneme prietok čerstvého vzduchu privádzaného do miestnosti. Zvýšené množstvo čerstvého vzduchu privádzaného do miestnosti posúva hranicu medzi čistým vzduchom a znečisteným vzduchom smerom nahor, naopak, znížený prítok čerstvého vzduchu posúva túto hranicu smerom nadol.
Vztlakové vetranie pracuje efektívne pri vyšších prietokoch vzduchu. Ak je množstvo privádzaného vzduchu relatívne malé, hranica hornej vrstvy so znečisteným vzduchom sa bude nachádzať príliš nízko a stratí sa výhoda zvýšenej kvality vzduchu v porovnaní so zmiešavacím vetraním.
Aby vztlakové vetranie správne fungovalo, musí byť privádzaný čerstvý vzduch chladnejší než okolitý vzduch v miestnosti.
Jednou zo základných podmienok tepelnej pohody je celkový tepelne neutrálny pocit osoby. Táto podmienka však sama osebe ešte nezaručuje tepelnú pohodu. Ďalšou dôležitou podmienkou na dosiahnutie tepelnej pohody je eliminácia príčin lokálnej tepelnej nepohody, medzi ktoré patrí prievan, vertikálny rozdiel teplôt vzduchu, horúca alebo chladná podlaha a rozdiel sálavých teplôt.
V priestoroch so vztlakovým vetraním, kde sa väčšie množstvo chladného vzduchu privádza na úrovni podlahy, je reálne riziko vzniku nepohody v dôsledku prievanu, ktorý je však často zapríčinený nesprávnym návrhom prívodnej výustky. Správnym návrhom teda možno prípadné riziko prievanu znížiť na prijateľnú mieru.
Dôležitou podmienkou správneho fungovania vztlakového vetrania je teplotný gradient. V priestore so vztlakovým vetraním sa teda vždy vyskytuje pozitívny vertikálny rozdiel teplôt vzduchu, čo však môže mať za následok tepelnú nepohodu, ak je vertikálny rozdiel teplôt vzduchu medzi členkami a hlavou privysoký.
Nepohoda v dôsledku vertikálneho rozdielu teplôt vzduchu sa pripisuje pocitu horúcej hlavy alebo chladných chodidiel, alebo obom nežiaducim pocitom súčasne.
Aby sme sa vyhli tepelnej nepohode, odporúča sa udržiavať vertikálny rozdiel teplôt medzi členkami (0,1 m nad podlahou) a hlavou (1,1 m nad podlahou pre sediacu osobu) do 3 °C.
V bežných aplikáciách možno pri návrhu vztlakového vetrania vychádzať z tzv. pravidla 50 %, ktoré hovorí, že teplota vzduchu na úrovni podlahy je približne v polovici medzi teplotou privádzaného vzduchu a teplotou odvádzaného vzduchu a že teplota vzduchu sa zvyšuje lineárne od podlahy k stropu.
Vzostup teploty privádzaného vzduchu na úrovni podlahy nastáva v dôsledku sálania teplejšieho stropu (zohrievaného teplým vzduchom v hornej časti miestnosti), ktoré spôsobuje zohrievanie podlahy a následné odovzdávanie tepla vzduchu na úrovni podlahy.
Praktické skúsenosti a experimentálne merania ukázali, že v zime sa dá vztlakové vetranie dobre kombinovať s podlahovým vykurovaním.
Pri kombinácii vztlakového vetrania so sálavým systémom už viac neplatí pravidlo 50 %, pretože zákonitosti distribúcie teploty sa zmenia. Napríklad so zvyšujúcou sa teplotou podlahy sa zvyšuje aj teplota vzduchu na úrovni podlahy, a tak napríklad pri výkone podlahy 60 W/m2 môže platiť pravidlo 80 %, čo znamená, že teplota vzduchu na úrovni podlahy je v 80 % medzi teplotou privádzaného vzduchu a teplotou odvádzaného vzduchu [6].
Ak je tepelná záťaž priestoru v lete pomerne nízka, môže vztlakové vetranie slúžiť na vetranie a zároveň aj na chladenie. Pri vyššej tepelnej záťaži možno vztlakové vetranie kombinovať s podlahovým chladením.
Podlahové chladenie má niekoľko výhod - ak sa podlahový systém využíva na vykurovanie v zime, môže byť praktické tento systém využiť aj na chladenie v lete. Navyše, podlaha sa zo všetkých povrchov v miestnosti nachádza najbližšie k ťažisku človeka, a preto účinne ovplyvňuje jeho tepelný pocit [7]. Po tretie, podlahové chladenie dosahuje vysoký chladiaci výkon v priestoroch s priamym alebo nepriamym slnečným žiarením na podlahu.
Alternatívou k podlahovým sálavým systémom sú stropné systémy. Veľmi vhodná je kombinácia vztlakového vetrania so stropným vykurovaním.
Vztlakové vetranie predstavuje systém, ktorý je rozšírený v zahraničí, najmä v krajinách severnej Európy, na Slovensku je však zatiaľ len málo známy. Vztlakové vetranie možno kombinovať s podlahovými aj stropnými sálavými systémami, ale aj s vykurovacími telesami či konvektormi.