MENDELOVA ZEMĚDĚLSKÁ A LESNICKÁ UNIVERZITA V BRNĚ LESNICKÁ A DŘEVAŘSKÁ FAKULTA

Transkript

1 MENDELOVA ZEMĚDĚLSKÁ A LESNICKÁ UNIVERZITA V BRNĚ LESNICKÁ A DŘEVAŘSKÁ FAKULTA BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BRNO 2009 TOMÁŠ PLHÁK

2 Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Lesnická a dřevařská fakulta Ústav základního zpracování dřeva Teoretické předpoklady pro návrh podlahového vytápění Bakalářská práce Brno 2009 Tomáš Plhák

3

4 PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem [druh kvalifikační práce] na téma: Teoretické předpoklady pro návrh podlahového vytápění zpracoval/a sám/sama a uvedl/a jsem všechny použité prameny. Souhlasím, aby moje diplomová práce byla zveřejněna v souladu s 47b Zákona č. 111/1998 Sb., o vysokých školách a uložena v knihovně Mendelovy zemědělské a lesnické univerzity v Brně, zpřístupněna ke studijním účelům ve shodě s Vyhláškou rektora MZLU o archivaci elektronické podoby závěrečných prací. Autor kvalifikační práce se dále zavazuje, že před sepsáním licenční smlouvy o využití autorských práv díla s jinou osobou (subjektem) si vyžádá písemné stanovisko univerzity o tom, že předmětná licenční smlouva není v rozporu s oprávněnými zájmy univerzity a zavazuje se uhradit případný příspěvek na úhradu nákladů spojených se vznikem díla dle řádné kalkulace. V Brně dne:... podpis studenta:

5 ABSTRAKT Název bakalářské práce: Teoretické předpoklady pro návrh podlahového vytápění Autor: Tomáš Plhák Bakalářská práce pojednává o teoretických předpokladech pro návrh podlahového vytápění. Hlavním cílem práce je označit zásadní technické problémy související s návrhem podlahového vytápění domů a bytů. Součástí bakalářské práce je posouzení možného použití podlahového topení v kombinaci s dřevěnou podlahou a vhodnost použití různých druhů dřev používaných pro podlahy z hlediska jejich možných problémů. Klíčová slova: podlahové vytápění, vnitřní klima budov, topné médium, objemové změny dřeva, topné elementy This bachelor dissertation deals with theoretical specifications for proposal of under floor heating. The main goal of this assignment is to highlight the basic technical problems connected with under floor heating design for houses and flats. This Bachelor dissertation also considers the possibility of using under floor heating in combination with wooden floor and suitability of different types of wood used for floors in terms of possible problems. Key words: under floor heating, internal house climate, heating medium, volume wood changes, heating elements

6 OBSAH 1 ÚVOD CÍL PRÁCE METODIKA Teorie vnitřního klimatu Tepelná pohoda Globeteplota Relativní vlhkost vzduchu Rychlost proudění vzduchu Tepelná náročnost Tepelné ztráty Systémy podlahového vytápění Elektrické podlahové vytápění Možnosti dalšího použití topných elementů Vliv na vnitřní mikroklima Teplovodní podlahové vytápění Zdroje tepla Teorie objemových změn dřevěných podlah Teorie hydroskopičnosti materiálu Vliv podlahového topení na podlahu Příklad propočtu šířky spáry Jaké podlahy se doporučují a jaké jsou možné použít na podlahové topení KONSTRUKČNÍ VARIANTY SYSTÉMŮ PRO PODLAHOVÉ VYTÁPĚNÍ Konstrukční části elektrického podlahového vytápění Topné elementy elektrického podlahového vytápění Topné rohože Vytápění topnými fóliemi... 41

7 Topné kabely Dilatační pásy Tepelně izolační desky Odrazové reflexní fólie Betonový potěr Konstrukční části teplovodního podlahového vytápění Rozdělovací stanice topných okruhů Tepelně izolační desky Základní trubní materiály Plastové trubky Měděné trubky MONTÁŽNÍ POSTUPY PODLAHOVÉHO VYTÁPĚNÍ Postup budování elektrického podlahového vytápění rohožemi Postup budování teplovodního podlahového vytápění Tlaková zkouška topné soustavy Topná zkouška soustavy ZÁVĚR RESUME LITERATURA SEZNAM OBRÁZKŮ SEZNAM TABULEK... 65

8 1 ÚVOD Během doby přípravy této práce jsem se několikrát setkal s názorem, který byl již dříve impulsem k tomu, zabývat se otázkou spojení podlahového vytápění s dřevěnou podlahou. Častokrát jsem vyslechl názor, že toto spojení je nesmysl. Současně bych chtěl také poznamenat, že podlahové vytápění nemusí být vytápěním pouze doplňkovým, sloužící k temperování studené podlahy na příjemnější teplotu. V současnosti je čím dále častěji používáno jako vytápění hlavní a existuje i řada dalších účelů jeho využití. Po mojí první návštěvě domu s podlahovým vytápěním a tím spojené i příjemné teplo od nohou jsem si tento způsob vytápění oblíbil a rozhodl se jednou si ho pořídit i ve svém vlastním domě. Později mě však zarazilo, že ve všech pokojích je dlažba. Nikdy jsem se však problematikou nášlapné vrstvy nezabýval poněkud hlouběji, až do chvíle, kdy se mi naskytla příležitost na toto téma vypracovat semestrální práci. Nyní bych na ni chtěl navázat a na následujících stránkách ji rozšířit a zdokonalit. 8

9 2 CÍL PRÁCE Cílem práce je označit hlavní technické problémy podlahového vytápění a také poukázat na problémy dřeva jako materiálu podlahy při tomto způsobu vytápění budovy. Na základě získaných poznatků navrhnout vhodný typ podlahového vytápění v kombinaci s dřevěnou podlahou. Současně je cílem problematika vnitřního klimatu budov a tepelné pohody jako faktorů ovlivňujících člověka v interiéru. Dále se také práce zabývá klasickými a alternativními zdroji tepla a následnými tepelnými ztrátami. 9

10 3 METODIKA Údaje uváděné v této kapitole jsou převzaty z literatury a internetových stránek sepsaných v části 8 Použitá literatura. Metodika je členěna do následujících tematických okruhů: Teorie vnitřního klimatu Systémy podlahového vytápění Teorie objemových změn dřevěných podlah 3.1 Teorie vnitřního klimatu V současné době tráví lidé většinu svého času (až 90%) v uzavřených prostorách budov a toto prostředí se snaží si přizpůsobovat a utvářet k obrazu svému pomocí věcí a nábytku. Každý vzniklý interiér, který nás obklopuje vytváří určité psychologické, sociální a fyzikální klima a toto ovlivňuje zdravotní stav člověka. Vnitřní prostředí se tak stává dominantní složkou životního prostředí a významně se podílí na kondici lidí. Vnitřní prostředí by tedy mělo odpovídat určitým požadavkům a ve výsledku pozitivně působit na člověka. Obr. 1 Faktory podílející se na vnitřním prostředí budov 10

11 3.1.1 Tepelná pohoda Tepelná pohoda (stav okolního prostředí člověka, který je pro něj z hlediska tepla příjemný) je ovlivněna mnoha objektivními (měřitelnými) a subjektivními faktory. a) objektivní faktory teplota vnitřního vzduchu teplota okolních ploch relativní vlhkost vnitřního vzduchu rychlost proudění vzduchu b) subjektivní faktory měrný tepelný tok vlivem metabolismu, který je dán stupněm fyzické námahy, je ovlivněn věkem, konstitucí, pohlavím, zdravotním a psychickým stavem tepelně izolační schopnost oděvu daná tepelnou propustností tepelným odporem oděvu Globeteplota Základní tepelně-vlhkostní klima uvnitř objektu je ovlivněno vnějším klimatem, jehož působení upravují vlastnosti stavebních konstrukcí, a vnitřními zdroji tepla a vodní páry. Toto základní vnitřní mikroklima je pak upraveno systémy vytápění, větrání či klimatizací. Účelem je vytvořit takové mikroklima, při kterém se člověk u vykonávané činnosti cítí nejlépe nachází se ve stavu tepelné pohody. Člověkem vnímaná teplota je takzvaná výsledná teplota globeteplota, zahrnující vliv teploty vzduchu i účinné teploty okolních ploch. Při prakticky klidném vzduchu je přibližně rovna jejich průměru: t g = 0,5 * (t v + t p ) [ C] t g globeteplota, t v - teplota vzduchu, t p - teplota okolních ploch. 11

12 Jestliže klesá povrchová teplota konstrukcí ohraničujících místnost, musí se pro zachování stejné tepelné pohody současně zvyšovat teplota vzduchu. Tuto podmínku lze vyjádřit rovnicí: t v + t p = 38 [ C] Poměr obou hodnot je samozřejmě limitován. Požadujeme-li v místnosti výslednou teplotu 18,5 až 21,5 C, může se teplota vzduchu pohybovat v rozmezí 15 až 25 C a povrchová teplota okolních ploch v mezích od 12 do 28 C viz. obrázek. Obr. 2 Oblast tepelné pohody v závislosti na teplotě vzduchu a průměrné teplotě okolních ploch Vyšší průměrná teplota okolních ploch je charakteristická u tzv. převážně sálavých otopných ploch (podlahové, stěnové, stropní vytápění), což umožňuje snížení teploty vzduchu o 2 až 3 C při zachování stejného pocitu tepelné pohody Relativní vlhkost vzduchu Důležitým parametrem je také relativní vlhkost vnitřního vzduchu, která odpovídá dané teplotě v místnosti. Pro dosažení tepelné pohody musí být zajištěn optimální vztah teploty a vlhkosti vzduchu k čemuž slouží jednoduchá zásada čím je vzduch teplejší, tím by měl být vlhčí. V zimním období se doporučuje relativní vlhkost vzduchu 30 až 40 % a v létě 40 až 60 %. 12

13 Tab. 1 Emise vlhkosti v bytě Činnost, zdroj vlhkosti Vlhkost (g/h) člověk v sedě 70 člověk při práci 180 koupel ve vaně 630 sprchování 2600 vaření 1700 vyždímané prádlo Rychlost proudění vzduchu Na výslednou teplotu má vliv i rychlost proudění vzduchu, která se vyjadřuje tzv. operativní teplotou: t o = A * t v + (1 A) * t p [ C] t o operativní teplota, t v - teplota vzduchu, t p - teplota okolních ploch, A opravný součinitel podle rychlosti proudění vnitřního vzduchu. Tab. 2 Opravný součinitel rychlosti proudění vnitřního vzduchu Rychlost proudění vnitřního vzduchu do 0,2 m/s 0,2-0,6 m/s 0,6-1 m/s A 0,5 0,6 0,7 Proudění vzduchu může být zdrojem lokálního diskomfortu rušivě působícího na člověka. Ve starší zástavbě bývala zdrojem tohoto diskomfortu příliš vysoká průvzdušnost oken. Na druhou stranu současný směr vývoje, kdy se vlivem zateplení zvyšuje vnitřní povrchová teplota stěn a díky tepelnětechnickým vlastnostem nových oken utěsňuje obálka budovy. Výsledkem je nezajištěná přirozená výměna vzduchu, která se projevuje porušením jiných složek mikroklimatu. Pro místnosti jsou předepsány hygienické výměny vzduchu, aby byl omezen nárůst škodlivin ve vnitřním prostředí a zabezpečen přívod čerstvého vzduchu pro pobyt osob. Jejich průměrná hodnota je 30 13

14 m 3 /h. Při přirozeném větrání budovy je výměna vzduchu většinou umožněna otevíráním oken uživatelem objektu, doplňkovými prvky a průvzdušností spár výplní otvorů. Výměna vzduchu je v rozhodující míře ovlivněna obyvatelem. Větrání tak bývá často nedostatečné. Při nuceném větrání či klimatizaci je výměna zajišťována vzduchotechnickým zařízením. V době jeho provozu ji uživatel ovlivňuje jen minimálně Tepelná náročnost Teplota vzduchu v místnosti výrazně ovlivňuje energetickou náročnost objektu. Snížením teploty vzduchu snížíme potřebu tepla pro vytápění. Pro návrh systémů technického vybavení budov jsou předepsány vnitřní výpočtové teploty, které odpovídají globeteplotě. Pomocí doporučených normových hodnot součinitelů prostupů tepla U N (ČSN /Z1) lze vyjádřit tepelnou náročnost budovy, kterou udává stupeň tepelné náročnosti STN, a zohledňuje tepelnětechnické vlastnosti konstrukcí tvořících obálku budovy. STN = 100 * U em / U em,n U em průměrný součinitel prostupu tepla [W/(m 2 *K)] Tab. 3 Stupeň tepelné náročnosti budovy Označení Hodnoty Popis A STN 20 mimořádně úsporná B STN 50 velmi úsporná C STN 80 úsporná D STN 100 neúsporná E STN 120 nehospodárná F STN 150 velmi nehospodárná G STN > 150 mimořádně nehospodárná 14

15 3.1.3 Tepelné ztráty Na základě toho, že se teplo šíří z míst teplejších do míst chladnějších vznikají tepelné ztráty, které je třeba znát pro stanovení výkonu topné soustavy. Tepelné ztráty se počítají pro každou jednotlivou místnost zvlášť a jejich souhrn tvoří celkovou přesnou tepelnou ztrátu objektu. Slouží pro návrh otopných ploch v jednotlivých místnostech i pro návrh zdroje tepla. Jsou stanoveny pro nejnepříznivější parametry exteriéru a návrhové teploty interiéru. Ve výpočtu je zohledněna poloha budovy v krajině, orientace ke světovým stranám a další faktory. Jednotnou metodu výpočtu udává ČSN EN Tepelné soustavy v budovách Výpočet tepelného výkonu. Tepelná ztráta se skládá z tepelné ztráty prostupem stavebními konstrukcemi ohraničujícími danou místnost a z tepelné ztráty větráním. Ztráta prostupem je obvykle nižší než ztráta větráním, která by opravdu zajišťovala požadovanou hygienickou výměnu vzduchu. Obr. 3 Tepelné ztráty budov 15

16 3.2 Systémy podlahového vytápění K hlavnímu rozvoji podlahového vytápění u nás došlo po roce 1990, i když již po druhé světové válce byly v naší republice instalovány soustavy teplovodního podlahového vytápění. V současnosti se systémová řešení podlahového vytápění neustále zlepšují a nabídka výrobků a sestav pro vytápění se výrazně rozšiřuje. Systémy podlahového vytápění mohou pracovat s vodou jako teplonosným médiem nebo s elektrickou energií jako přímím zdrojem tepla. Pro tepelnou pohodu člověka je velmi důležitá teplota podlahy, které se dotýkáme chodidly. Významný vliv na tepelnou pohodu má také rozložení teploty vzduchu v různé výšce od podlahy. Z tohoto hlediska dosahuje podlahové vytápění příznivého stavu vertikálního rozložení tepla. Teplejší zóna je u nohou a u hlavy je naopak zóna chladnějšího vzduchu. To je způsobeno předáváním tepla velkou plochou podlahy sáláním (radiací). U běžného vytápění je teplo vydané radiátory předáváno prouděním (konvekcí). Rozdíl mezi těmito způsoby předávání tepla spočívá v tom, že u konvekčního vytápění se nejprve ohřeje vzduch v místnosti a od něj teprve stěny. U podlahového vytápění je tomu naopak. Teplý vzduch stoupá od podlahy jen velmi pomalu vzhůru. Nedochází přitom k cirkulaci vzduchu v takové míře jako je tomu u radiátorového vytápění. Nemůže se tedy vířit prach, který by proudil po místnosti. Z hlediska hygieny provozu se jedná o velmi vhodný způsob vytápění, zejména pro alergiky. Pro zachování stejného pocitu tepelné pohody lze díky vyšším teplotám povrchů a o 2 až 3 C nižší teplotě vzduchu dosáhnout až 20 % úspory na vytápění. Obr. 4 Rozložení teploty vzduchu 16

17 3.2.1 Elektrické podlahové vytápění Zdrojem tepla u elektrického podlahového vytápění jsou topné kabely, rohože či fólie, které nahrazují teplou vodu jako topné médium teplovodního podlahového vytápění a otopných soustav. Pořizovací náklady na elektrické kabelové topení jsou podstatně nižší než náklady na vybudování teplovodního podlahového nebo i klasického radiátorového topení. Není potřeba budovat komín, kotel, sklad paliva či plynovodní přípojku a ušetříme tak prostor, který zabírají. Životnost topných kabelů je srovnatelná s životností celé stavby. Velká výhoda elektrického vytápění spočívá v přímé přeměně elektrické energie na energii tepelnou, té je dosaženo s 99% účinností, tedy téměř bez ztrát. Elektrické podlahové vytápění může být navrženo jako vytápění hlavní nebo doplňkové. Při vytápění hlavním (podlahové elektrické vytápění je jediným zdrojem tepla) musí výkon tohoto systému pokrývat tepelnou ztrátou dané místnosti. Pokud je vytápěním doplňkovým, je uplatňováno především v místnostech s požadovanou vyšší teplotou interiéru nebo pouze v zónách, kde je vítána vyšší povrchová teplota krytiny. Může být v provozu, pokud jiný tepelný zdroj není výkonově dostatečný, nebo naopak může být doplněno jiným zdrojem. Ten je doplňuje, pokud při výrazně nízkých venkovních teplotách výkonově nepostačuje. Provoz systému je závislý pouze na přímé volbě uživatele domu či bytu, když je objekt vytápěn i jiným způsobem, např. teplovodním či teplovzdušným rozvodem s krbem závislým na ruční obsluze. V budovách splňující požadavky tepelné ochrany dle normy ČSN /Z1 elektrické podlahové vytápění výkonově zcela postačuje jako jediný zdroj tepla. Stanovení vytápěcího výkonu vychází z výpočtu tepelných ztrát objektu. V objektu s průměrnými tepelnými ztrátami se instalovaný výkon pohybuje v rozmezí 60 až 100 W/m 2. V koupelnách, saunách, bazénech a podobných místnostech se instaluje výkon vyšší, většinou nad 100 W/m 2. Jednak se tím zajistí pocit teplé podlahy a dále se většinou jedná o místnosti sloužící ke krátkodobému pobytu zvyšování teploty je potom rychlejší. 17

18 Možnosti dalšího použití topných elementů Topné kabely se používají nejen k interiérovému vytápění. Jejich vlastnosti nabízí široké využití ať už ve nitřním prostředí, tak i ve venkovních prostranstvích. Nacházejí své uplatnění ve stavbách, které jsou dlouhodobě vystaveny nízkým teplotám a může dojít i k promrznutí stavební konstrukce. Jedná se tedy o ochranu proti promrznutí podlah mrazíren či zimních stadionů. V těchto případech je instalován kabel o výkonu W/m 2. Další možnosti využití nalezly topné kabely v zemědělství pro zlepšení pěstebních podmínek rostlin ve sklenících a záhonech a při odchovu selat či jiných zvířat v chlévech. V exteriéru nachází topné kabely své uplatnění v ochraně venkovních dopravních a manipulačních ploch, chodníků, schodů a mostů před vznikem nebezpečného náledí či námrazy, ochraně střech, žlabů a svodů před zamrzáním a tvorbou rampouchů a ochraně proti zamrzání potrubí. Tyto systémy pracují pomocí senzorů a termostatů plně automaticky, mají prakticky neomezenou životnost (ochrana proti UV záření) a nevyžadují údržbu. Určení potřebného výkonu (W/m 2 ) ochranného venkovního systému je dáno několika faktory. Je třeba znát polohu chráněného stanoviště, místní povětrnostní podmínky a oslunění dané plochy. Výkon kabelů pro tyto účely se pohybuje od W/m 2, u mostů by neměl klesnout pod 300 W/m 2. Příznivci sportu jistě znají pojem vyhřívaný trávník. K efektu vyhřívání travnatých ploch sportovišť dochází rovněž pomocí topných kabelů. Obr. 5 Použití topných kabelů v zemědělství 18

19 Obr. 6 Použití topných kabelů v průmyslu 19

20 Vliv na vnitřní mikroklima Každý vodič, který je pod napětím kolem sebe vytváří elektrostatické pole, i když nevede proud. Otázkou je, zda elektrické podlahové vytápění je nebo není negativním činitelem v elektrickém mikroklimatu prostoru. Elektrický smog V našich domácnostech stále více přibývá elektrických a elektronických přístrojů. Činností těchto přístrojů vznikají pozitivní ionty. K nejvýznamnějším zdrojům vyzařování škodlivých pozitivních iontů patří mikrovlnné trouby, mobilní telefony, monitory počítačů, televize, rádia, elektrické přímotopy a ohřívače, vysavače, ale i tabákový kouř. Za velmi nebezpečný pak považují odborníci bezdrátový telefon a mikrovlnnou troubu, které do okolí vypouštějí nejsilnější elektromagnetické záření. Elektromagnetická pole, která vznikají činností těchto přístrojů, nazýváme elektrickým smogem. Topné kabely s ochranným opletením vykazují zanedbatelné hodnoty elektrického smogu, díky odstínění odporového topného vodiče. Topné folie jsou z hlediska elektromagnetického záření hluboce pod maximálními povolenými hodnotami WHO (Světová zdravotnická organizace). Zákeřností elektrického smogu je jeho neviditelnost, neslyšitelnost i necítitelnost. Mnozí lékaři varují před jeho negativními účinky, a tak bychom se před ním měli chránit. Zastávají teorii, že přenos informací v lidském těle se uskutečňuje pomocí elektrických impulsů, na které elektrický smog působí jako rušivý element. Efekt elektrického smogu vzniká porušením vztahu elektrické rovnováhy tím, že vytváří koncentraci pozitivních iontů a tím zhoršuje kvalitu vzduchu a negativně ovlivňuje naši fyzickou a psychickou rovnováhu. Jeho poměrně nízké frekvence způsobují například poruchy imunitního systému, nespavost nebo otupění koncentrace. Existují však i závažnější informace o prokázaném zvyšujícím se počtu nemocných leukémií a dalších typů rakoviny. Jelikož Česká republika je zemí s nejvyšším výskytem rakoviny v Evropě, mělo by tedy být v našem zájmu omezit doma používání elektrických přístrojů, nepobývat dlouhou dobu v jejich blízkosti a omezit přítomnost přístrojů zejména v ložnicích. To se týká také stolních lampiček nebo mobilních telefonů, elektronických budíků a rádia. Své mobilní telefony bychom na noc měli vypínat a už vůbec bychom neměli usínat u zapnuté televize. 20

21 3.2.2 Teplovodní podlahové vytápění Jak už samotný název napovídá, je zřejmé, že se jedná o způsob vytápění, jehož topným médiem je teplá voda. Od elektrického podlahového vytápění se tedy liší způsobem dodávky tepla do podlahy. K dalším odlišným částem patří rozdělovač topných okruhů, trubky a jejich upevnění k polystyrénovým deskám. Voda o maximální teplotě 45 C proudí v trubkách rychlostí přibližně 0,3 m/s, od ní se ohřívá beton, který stejně jako u elektrického vytápění předává sáláním teplo do vytápěné místnosti. Rychlost proudění a teplota topné vody v trubkách je v porovnání s radiátorovým vytápěním menší. Jejich velikost je stanovena na základě výpočtu v závislosti na typu místnosti, skladbě podlahy a velikosti tepelných ztrát. Teplovodní podlahové vytápění může být rovněž navrženo jako hlavní či doplňkový zdroj vytápění, sloužící především k temperaci podlahy určitých částí místností, kde je požadována vyšší teplota podlahy. Před zalití potrubí potěrem je nutné provést tlakovou zkoušku dvojnásobným provozním tlakem, minimálně však tlakem 600 kpa, jejíž výsledky se zapisují do zkušebního protokolu. Dle normy ČSN EN 1264 Podlahové vytápění se dělí na typy: A soustava s trubkami v roznášecí vrstvě. Jedná se o mokrý způsob pokládky, nejvyšší teplota okolo topných prvků v roznášecí vrstvě nesmí překročit 55 C. B soustava s trubkami pod roznášecí vrstvou představuje suchý způsob pokládky (bez potěru), potrubí je kladeno do hliníkových lamel s drážkami v příslušné rozteči. C soustava s trubkami ve vyrovnávací vrstvě - mokrý způsob Zdroje tepla Pro ohřev teplé užitkové vody a tím i vody pro podlahové vytápění je možné použít některý z klasických způsobů ohřevu. Ty představují elektrokotle, plynové kotle a kotle na tuhá paliva (uhlí, dřevo a jiná biomasa). Elektrickou energii je však možné využít přímo k vytápění v podobě elektrického podlahového topení. Velmi oblíbené jsou plynové kotle, jejichž nevýhodou je vyčerpatelnost této suroviny a v neposlední řadě i nedávná plynová krize. Vzhledem k připravované vyhlášce o kontrole účinnosti kotlů se tedy nabízí pro ohřev teplé vody využití alternativních zdrojů šetrných k životnímu prostředí. Jedná se o tepelná čerpadla a solární kolektory. 21

22 Tepelná čerpadla umožňují odnímat teplo z okolního prostředí a převádí ho na vyšší teplotní hladinu a následně účelně využívá pro vytápění nebo ohřev teplé vody. Využívá především sluneční teplo, které je uloženo ve velkém množství v půdě, ve spodní vodě a v okolním vzduchu. V zahraniční se využívají pro vytápění naprosto běžně již několik desítek let. Nutná počáteční investice ve výši přibližně tisíc Kč je následně vyvážena velmi nízkými provozními náklady. Podle toho z jakého zdroje teplo odebírají a jakým způsobem ho předávají dále se tepelná čerpadla dělí do několika skupin. Například označení tepelného čerpadla jako země/voda znamená, že tepelné čerpadlo odebírá teplo ze země a předává ho do topné vody. Mezi možné způsoby odebírání tepla ze země patří: a) vrty v hloubkách m, ve kterém jsou zasunuty plastové sondy naplněné nemrznoucí směsí přenášející teplo mezi zemí a tepelným čerpadlem. Nevýhodou jsou vyšší pořizovací náklady. b) zemní kolektor odebírající teplo z plochy zahrady o velikosti 200 až 400 m², která nesmí být zastavěna. Plastové hadice naplněné nemrznoucí směsí jsou v metrové hloubce a metrové rozteči zakopány v zemi. Obr. 7 Topný vrt. Obr. 8 Zemní kolektor c) odebírání tepla z povrchové vody o ploše 150 až 350 m². Plastové hadice se zátěžkami, naplněné nemrznoucí směsí, která přenáší teplo mezi vodou a tepelným čerpadlem jsou položeny na dně. 22

23 Úsporná tepelná čerpadla země-voda NIBE F1150 a NIBE F1250 díky řízení oběhových čerpadel a kompresoru frekvenčním měničem pracují po celý rok s optimálním výkonem. Tepelné čerpadlo voda/voda pracuje na principu přečerpávání spodní vody ze studny přes tepelné čerpadlo, kde dojde k jejímu ochlazení do druhé studny vsakovací. Podmínkou je vyhovující rozbor vody, minimální teplota vody 7 C a vydatnost spodní vody 0,5 l/s. Nevýhodou je čištění filtrace. Obr. 9 TČ voda/voda Nejúčinnější systém vytápění tepelným čerpadlem vzduch-voda na našem trhu je NIBE F2025 o výkonech od 6 do 14 kw, které efektivně pracují až do -20 C. V okruhu tepelného čerpadla vzduch/voda cirkuluje chladivo s extrémně nízkým bodem varu. Obr. 10 Schéma TČ vzduch/voda; 1 - ve výparníku dochází k předání tepelné energie ze vzduchu do chladiv, tím dochází ke změně jeho skupenství z kapalné do plynné formy, 2 - chladivo v plynné podobě je v kompresoru stlačeno na vysoký tlak, kde se tímto procesem zvýší jeho teplota. Pro tuto část cyklu je nutné přivést 25% cizí energie, 3 - takto získaná tepelná energie je v kondenzátoru předána dál do topného systému, čímž dojde ke snížení teploty chladiva a jeho následné kondenzaci zkapalnění, 4 - v poslední fázi celého cyklu při dekompresi se chladivo v expanzním ventilu silně ochladí tak, aby opět mohlo přijmout tepelnou energii z okolního prostředí pro další cyklus. 23

24 Sluneční kolektor je výměník tepla, který převádí sluneční záření na tepelnou energii teplonosné kapaliny, která potom ohřívá vodu v zásobníku. Řízení celého solárního systému je plně automatické. Solární regulace porovnává teplotu na kolektorech a v zásobníku a v případě splnění nastavené diference teplot dává regulace pokyn oběhovému čerpadlu k chodu systému. Solární zásobník v případě nedostatku slunečního záření umožňuje dohřev vody vložením elektrického topného tělesa s termostatem do solárního zásobníku nebo předřadit solární zásobník před tradiční systém ohřevu vody, využije se tak maximum energie ze slunce, s minimálními nároky na regulaci ohřevu vody při zachování komfortní zásoby teplé vody. Sluneční kolektory jsou určeny pro celoroční provoz. Při ohřevu teplé užitkové vody v rodinných domcích lze dosáhnout až 80% úspory v průběhu roku. Mohou být instalovány pomocí hliníkové konstrukce nad střešní krytinu, případně je lze integrovat do střešního pláště jako náhradu střešní krytiny. Obr. 11 Schéma ohřevu vody solárními kolektory a kotlem Ploché kolektory jsou určeny speciálně pro horizontální nebo vertikální montáž v solárních systémech s oběhovým čerpadlem. V jedné řadě je možno zapojit maximálně 8 ks kolektorů sestávajících z kompaktní lisované skříně, ve které je pomocí zasklívacího rámu z nekorodujících hliníkových profilů upevněno bezpečnostní solární sklo. Lamely absorbéru z tvarovaného hliníko-horčíkového plechu s vysokoselektívní konverzní vrstvou obepínají meandr z měděné trubky. Plochý vakuový kolektor má dvojnásobnou životnost než kolektor bez vakuové tepelné izolace a současně je až o 30% výkonnější. Kolektory jsou vhodné pro aplikace, 24

25 kde se vyžadují teploty nad 80 C, případně tam, kde jsou žádány tepelné zisky i v době s nízkou intenzitou slunečního záření. Obr. 12 Plochý kolektor TS330 Obr. 13 Vakuový plochý kolektor TS400 Využití sluneční energie je nepochybně výhodné, i když díky klimatickým podmínkám v České republice je nutné, vždy uvažovat s kombinací s některým z klasických zdrojů energie. Solární panel je vybaven absorbérem, který má na svém povrchu speciální vrstvu pro zachytávání slunečního záření a převádí jej na tepelnou energii. Pro využití solární energie k vytápění celého domu jsou velmi důležité místní podmínky, protože v chladném období je účinnost omezena délkou denního osvitu, což je oproti využití pouze pro ohřev vody významný rozdíl. Proto se pro zvýšení účinnosti používají větší akumulační nádoby, než při využití solární energie pouze k ohřevu užitkové vody. Vakuové trubicové kolektory jsou určeny pro celoroční provoz, proto je důležité, aby byly naplněny nemrznoucí ekologicky nezávadnou kapalinou. Vlivem vysokého 25

26 vakua v trubicích je činnost kolektorů nezávislá na vnějších klimatických podmínkách. Díky válcového tvaru vakuových trubic pracují s vysokou účinností i za podmínek, kdy běžný plochý kolektor už nepracuje. Sluneční záření ohřívá topné médium pomocí specielního celoměděného absorbéru, který je umístěn ve vakuových trubicích se selektivní absorpční vrstvou. Vakuum trubic snižuje tepelné ztráty kolektoru do okolního prostředí. Kolektorové trubice jsou testovány na odolnost proti mechanickému poškození (např. krupobití), případnou výměnu však lze provést bez narušení funkce kolektoru. Vakuové trubicové kolektory jsou určeny pro systémy s čerpadlem i pro systémy "samotížné". Své uplatnění nachází při ohřevu teplé užitkové vody a přitápění objektů. Pro jejich umístění není podmínkou dodržet optimální sklon jako u plochých kapalinových kolektorů. Při nevhodném sklonu je dle měření nižší energetický zisk z celoročního provozu max. do 10%. Obr. 14 Vakuový trubicový kolektor Tab. 4 Technické parametry vakuového trubicového kolektoru VK 6 Parametr Hodnota Jednotka Délka kolektoru 1600 mm Šířka kolektoru vč. vývodů 670 mm Výška kolektoru 110 mm Účinná absorpční plocha 1,01 m 2 Hmotnost (bez kapaliny): 23,5 kg Délka vakuové trubice 1500 mm Průměr (vnější) vakuové trubice 47 mm Energetický zisk bez reflektoru 835 kwh/m 2 /rok Energetický zisk s reflektorem 862 kwh/m 2 /rok Doporučený pracovní průtok kapaliny l/hod 26

27 Jako alternativní zdroj energie pro podlahové vytápění je možné použít také fotovoltaické články, které mění sluneční energii na energii elektrickou. Rozměr fotovoltaického modulu na bázi polykrystalického křemíku 1960x1400 mm je navržen v souladu s designem a rozměry střešních oken společnosti Roto. Také způsob montáže kolektorů odpovídá způsobu montáže střešních oken. Povrch modulu je opatřen antireflexní vrstvou a proti vnějším vlivům je chráněn speciálním nerozbitným ESG sklem. Celý solární systém se montuje do střešní konstrukce, čímž vzniká úspora střešní krytiny, systém je lépe chráněn proti klimatickým vlivům a tím se zvyšuje i jeho účinnost. Okna se tak dají libovolně kombinovat s kolektory do sestav, které na střechách vytvářejí zajímavé architektonické celky. Fotovoltaické moduly vyrábějí stejnosměrný proud i při denním světle. Existují dva možné principy jejich využití a to kumulování energie do záložního zdroje nebo propojení s rozvodnou sítí. Obr. 15 Základní složení soustavy: 1 fotovoltaický modul, 2 spotřebiče, 3 DC/AC měnič, 4 elektroměr pro fotovoltaickou větev, 5 elektroměr pro odběr v domácnosti V České republice vyrobí systém SOLARTECNET 4000 o ploše 38 m 2 a nominálním výkonu 4,2 kwp v průměru 4000 kwh elektrické energie ročně a uspoří asi 4,6 tuny CO 2, který by vznikl při výrobě stejného množství energie konvenčními zdroji. 27

28 3.3 Teorie objemových změn dřevěných podlah Do každého výrobku zhotoveného z materiálů na bázi dřeva či jiné lignocelulózové hmoty se přenáší a jsou v něm zachovávány patřičné vlastnosti těchto surovin. Nejinak tomu je i u dřevěných podlahovin Teorie hydroskopičnosti materiálu Dřevo jako surovina se chová tak, jak bylo evolučně přizpůsobeno k plnění základních požadavků kladených na ně rostlinou, což znamená zajišťovat maximální vodivost a pevnost pletiva při minimální spotřebě asimilátů na výstavbu buněk. Ve vztahu k okolnímu prostředí se tedy stává hydroskopickým materiálem schopným přijímat nebo odevzdávat vodu, ať už ve skupenství kapalném nebo plynném, a mění tak svoji vlhkost podle vlhkosti okolního prostředí. Příjem molekul vody měrným vnitřním povrchem dřeva se označuje pojmem sorpce (adsorpce). Obrácený děj, to jest odevzdávání vody do okolního prostředí se nazývá desorpce. Měrný vnitřní povrch dřeva je tvořen fibrilární strukturou submikroskopické stavby buněčné stěny. Na pohyb vody ve dřevě má značný vliv anatomická stavba dřeva, přítomnost dřeňových paprsků, thyl, ztenčenin v buněčné stěně a samotná orientace vodivých anatomických elementů způsobující anizotropnost vlastností. Vlhkost dřeva, která se ustálí při dané relativní vzdušné vlhkosti a teplotě okolního prostředí se nazývá rovnovážnou vlhkostí dřeva. Stavem, který je tímto dosažen je stav vlhkostní rovnováhy. Závislost rovnovážné vlhkosti dřeva na relativní vzdušné vlhkosti při konstantní teplotě se nazývá sorpční izoterma. Existuje řada rovnic sorpčních izoterem vysvětlujících mechanismus sorpce vycházejících z různých modelů sorpce. Během adsorpce dochází postupně ke třem fázím označovaných jako monomolekulární (jednovrstvá)sorpce (při relativní vlhkosti vzduchu do 20 % je rovnovážná vlhkost dřeva 4 až 7 %), polymolekulární (vícevrstvá) sorpce (při relativní vlhkosti vzduchu 20 až 70% je rovnovážná vlhkost dřeva 7 až 15 %) a kapilární kondenzace (při relativní vlhkosti vzduchu nad 70 % je rovnovážná vlhkost dřeva 15 % až po MH). Většina sorpčních izoterem, které popisují adsorpci vody vázané na dřevo předpokládá, že rovnovážná vlhkost dřeva přesně odpovídá hodnotám relativní vlhkosti a teplotě vzduchu. Ve skutečnosti se ale rovnovážná vlhkost dřeva u adsorpce a desorpce liší. 28

29 Tomuto jevu se říká hystereze sopce. Velikost hystereze sorpce se vyjadřuje poměrem RVD adsorpce / RVD desorpce. Poměr sorpčních izoterem při adsorpci a desorpci je v rozsahu relativní vlhkosti vzduchu 20 až 90 % přibližně konstantní a kolísá od 0,8 až 0,9 při relativní vlhkosti vzduchu nad 90 % se hystereze sorpce blíží hodnotě 1. Přítomnost vody ve dřevě označujeme jako vlhkost dřeva. Nejčastěji se vlhkost dřeva vyjadřuje v procentech nebo v kg vody na kg dřeva. Z hlediska uložení vody ve dřevě rozlišujeme vodu chemicky vázanou, vázanou a volnou. - voda chemicky vázanou lze ze dřeva odstranit pouze spálením, představuje asi 1 2 % sušiny dřeva a nemá vliv na fyzikální a mechanické vlastnosti dřeva. - voda vázaná se nachází v buněčných stěnách a je vázána vodíkovými můstky na hydroxylové skupiny amorfní části celulózy a hemicelulóz. Ve dřevě se vyskytuje v průměru při vlhkostech 0-30 % a má zásadní význam na rozměrové změny a mechanické a fyzikální vlastnosti dřeva. - voda volná vyplňuje ve dřevě lumeny buněk a mezibuněčné prostory, její vliv na fyzikální a mechanické vlastnosti je podstatně menší než u vody vázané. Tvarové a objemové změny dřeva spojené se změnou vlhkosti Pokud se změní vlhkost dřeva v rozsahu vody vázané 0 30% (MNBS, MH), dochází ke změnám jeho rozměru. Bobtnání je schopnost dřeva zvětšovat svoje rozměry při přijímání vody vázané, naopak sesychání je proces při kterém dřevo zmenšuje své rozměry v důsledku ztráty vody vázané. Obecně se uvádí, že sesychání a bobtnání je reverzibilní proces, který probíhá po stejné trajektorii. Sesychání a bobtnání dřeva jsou procesy, při kterých dochází ke změně lineárních, plošných a objemových rozměrů v důsledku změny vlhkosti dřeva. Poměr bobtnání dřeva v tangenciálním a radiálním směru se nazývá diferenciální bobtnání a je nepřímo úměrný hustotě dřeva. Hodnoty sesychání (bobtnání) v jednotlivých směrech se vyjadřují poměrem 20 : 10 : 1 (T : R : L). Podle toho se potom dřeva dělí na: - málo sesychavá (topol, olše, vrba, akát) - středně sesychavá (borovice, smrk, jedle, dub, jílm, jasan, javor) - velmi sesychavá (buk, modřín, bříza, habr, lípa) Velikost seschnutí ovlivňuje tvar letokruhu, hustota dřeva, podíl jádra a běle, dřen, suky a vady. 29

30 3.3.2 Vliv podlahového topení na podlahu V topném období je při 20ºC v interiéru relativní vlhkost vzduchu 30% a v důsledku chodu podlahového topení dochází k sesychání dřeva. Zatímco na podzim může relativní vlhkost vzduchu krátkodobě dosáhnout až 70%. Zatímco v letním období je stav vlhkostní rovnováhy 9-11%, v zimním období dosahuje vlhkostní rovnováha 5-8%. Mezi jednotlivými ročními obdobími, kdy se mění teplota vzduchu, teplota podlahy a vlhkost vzduchu tedy dřevo stále pracuje (bobtná a sesychá). To platí pro všechny typy dřevěných podlah. Pokud pokládáme dřevěnou podlahu na podlahové topení, je riziko vzniku spár velké. Obr. 16 Nomogram pro určení rovnovážné vlhkosti dřeva Příklad propočtu šířky spáry Dřevo vysušené na 8%, vlhkost vzduchu 50% a teplota 22 C při zachování těchto hodnot nevznikne mezi parketami spára. Sníží-li se vlhkost na 30% a teplota bude 25 C (cca týden až dva týdny ) parketa se seschne (dle grafu) na 6%. Sníží-li se vlhkost parkety o 2% a o 3% vzniknou spáry dle tabulky: 30

31 Tab. 5 Vznik spár při změně vlhkosti Materiál Šířka parkety (mm) Seschnutí o 2% Seschnutí o 3% DUB ,52 0,78 spára(mm) 0,26 0,312 0,364 2 x 0,26 3 x 0,26 BUK ,62 0,93 spára(mm) 0,31 0,372 0,434 2 x 0,31 3 x 0,31 JASAN ,56 0,84 spára(mm) 0,28 0,336 0,392 2 x 0,28 3 x 0,28 Podlahy pod kterými je umístěno podlahové topení jsou vystaveny následujícím teplotám, které můžeme z hygienického a fyziologického hlediska podle maximální povrchové teploty rozdělit do následujících skupin: 26-27ºC místnosti a pracovní prostory, kde osoby převážně stojí 28-29ºC obytné místnosti, administrativa 30ºC chodby, předsíně, galerie 33ºC koupelny, kryté bazény 35ºC okrajové zóny, oblasti s řídkou návštěvností Jaké podlahy se doporučují a jaké jsou možné použít na podlahové topení Nejvhodnější jsou krytiny s vyšší tepelnou vodivostí. K takovým patří keramická dlažba či desky z přírodního nebo umělého kamene. Použít lze i jiné krytiny. Jejich odpor kladený při přestupu tepla však nesmí překročit hodnotu 0,15m 2.K.W -1. Plastové podlahové krytiny (PVC) musí být celoplošně lepené. Kobercové krytiny nesmí mít pěnovou podložku, jejich tloušťka nemá překročit 10 mm a na podklad se nesmí lepit. Dřevěné krytiny s tloušťkou do 8mm musí být před položením dobře vysušené. I u nich je vhodné lepení na podklad. S tvorbou spár v těchto podlahách je však nutné počítat. Prkenná provedení jsou méně vhodná než provedení parketa. Typ podlahové krytiny musíme znát již při návrhu podlahového vytápění. Její odpor má vliv na požadovaný výkon, teplotu topné vody či rozteč trubek. 31

32 Vhodné druhy parket: - klasické dubové, jasanové parkety tloušťky 15mm - plovoucí dřevěná podlaha 15mm - dvouvrstvé parkety jen některé dřeviny - Duo parkety dvouvrstvé parkety, konstrukčně složeny ze dvou základních částí. Spodní nosná a stabilizační část je z 8mm silné pětivrstvé březové překližky s vysokou odolností vůči vnějším vlivům. Aby se vyloučil její podíl na podélné dilataci, je v intervalech po šesti centimetrech prořezána. Nášlapná vrstva o síle 3-6mm je vyrobena z různých druhů dřevin. Podlaha se lepí celoplošně, možné je i uspořádání do stromečku a jiných obrazců. Čtrnáctkrát větší stabilita než u podlah z klasických parket. Díky dvouvrstvé skladbě DUO je menší vznik spár. Při tloušťce 12mm mají tepelný odpor 0,07-0,09 m 2 K/W. Životnost až 50let. - exotické parkety tloušťky 15mm - avandgard mozaiky průmyslové, skládají se z mozaikových parketových dílů, kladených na stojato. Jsou určené pro obytné a veřejné objekty se silně namáhaným povrchem. Vyznačují se dlouhou životností, vyrábí se v tloušťkách 16 a 21mm, mají tepelný odpor 0,11 m 2 K/W. Je to nejtrvanlivější podlaha vůbec, dle zkušebního dřevařského ústavu ve Zlíně, vydrží až 400let. Druhy dřeva jako buk, javor reagují na klimatické vlivy poměrně značným kolísáním rozměrů. Proto dochází u těchto druhů dřeva k výraznější tvorbě spár, jsou-li pokládány na podlahové topení. Týká se to i Duo parket i dřevěných a dokonce i laminátových podlah všeobecně. akát dub olše třešeň jasan Obr. 17 Používané dřeviny 32

33 Obr. 18 Parkety Obr. 19 Mozaiky Obr. 20 Vrstvené vlysy Podlahy mají díky své konstrukci vysokou rozměrovou stabilitu, nášlapná vrstva 4mm z mnoha dřevin, délka vlysu 450,630,900mm, šířka 90mm, tloušťka 12 a 15mm, vhodné do prostor s podlahovým topením. Obr. 21 Třívrstvé dřevěné podlahy Třívrstvé dřevěné podlahy - všechny tři vrstvy tvoří jeden druh kvalitního tvrdého dřeva. Tato podlaha je díky tomu rozměrově stabilnější než třívrstvé podlahy s nestejnorodým složením dřevěných vrstev. 33

34 4 KONSTRUKČNÍ VARIANTY SYSTÉMŮ PRO PODLAHOVÉ VYTÁPĚNÍ Podlahové vytápěcí systémy se rozdělují podle způsobu předávání tepla na systémy sálavé a konvekční. Mezi sálavé systémy patří vytápění elektrické a teplovodní, u nichž se teplo předává velkou plochou podlahy sáláním. U konvekčních systémů je teplo předáváno prouděním teplého vzduchu z podlahového konvektoru. 4.1 Konstrukční části elektrického podlahového vytápění Skladbu topné podlahy tvoří vhodný topný element, teplotní sonda, podkladní beton, hydroizolace, tepelná izolace, odrazová fólie, betonová mazanina s plastifikátorem a nášlapná vrstva. Podkladní beton a hydroizolace však musí být položeny v každé budově, nejen v těch, kde se buduje podlahové topení. Dále je nutnou součástí elektrický jistič a regulátor teploty Topné elementy elektrického podlahového vytápění U elektrického podlahového vytápění jsou topné prvky zabudovány v betonové vrstvě, mazanině či položeny suchým způsobem. Různou tloušťkou betonové vrstvy nad topnou rohoží je dána rychlost předávání tepla do místnosti od zapnutí topení. Sálavé otopné soustavy pak můžeme rozdělit na akumulační, poloakumulační a přímotopné. U přímotopného vytápění se na rohože a fólie nepokládá betonový potěr. Celková stavební výška podlahy je pak pouze okolo dvou centimetrů. Tab. 6 Charakteristické znaky elektrického podlahového vytápění Typ vytápění akumulační poloakumulační přímotopné vrstva betonu cm 3-5 cm 0 cm prodleva vytápění 5-6 hod 1-2 hod min plošný výkon W/m W/m W/m 2 elektrická sazba D 24, D 25, D 26 D 45 D 45 Z tabulky 6 jsou zřejmé následující základní parametry elektrického podlahového vytápění a možnosti volby elektrické sazby za vytápění. 34

35 a) Vrstva betonu charakterizuje druh vytápění, s rostoucí tloušťkou roste prodleva vytápění. Čím je vyšší, tím déle trvá, než se beton prohřeje a začne předávat teplo do vytápěného prostoru. Současně platí, že po vypnutí topení zůstává déle teplá. b) Prodleva vytápění je dána tloušťkou betonové vrstvy a výkonem topné rohože. Představuje dobu, než se prohřeje celá plocha podlahy a dojde k ohřevu vzduchu v místnosti. Velmi malá časová prodleva je u přímotopného vytápění. c) Plošný výkon udává jak velký tepelný výkon má topná rohož ve vztahu k ploše podlahy. Pro prohřátí vysoké vrstvy betonu u akumulačního typu vytápění musí být výkon vyšší než u ostatních typů vytápění. Topnými elementy jsou topné rohože, topné fólie a topné kabely. Každý z těchto elementů je určen pro specifický druh instalace. Pro akumulační a poloakumulační způsob vytápění jsou určeny topné kabely a topné rohože, které se zpravidla zabudují do betonové vrstvy. Topné rohože se užívají i pro temperaci podlah s instalací do stěrkové mazaniny nebo flexibilního lepidla. Topné fólie jsou určeny k temperaci plovoucích podlah či vytápění podlah dřevěných Topné rohože Topná rohož funguje jako otopné těleso uložené v podlaze. Může být používána pouze v případě, že tvoří s konstrukcí budovy jeden celek, to znamená nebude-li přenosná, ale pevně zabudovaná. Topná rohož se skládá z textilní tkaniny a topného kabelu, který je k ní připevněn po celé své délce. Topný kabel nesmí být krácen, z výroby tvoří určitý elektrický celek, který má vliv na topný výkon, elektrické odpor a další vlastnosti vytápěcí soustavy. Používají se kabely jednožilové a dvoužilové. Jednožilové kabely jsou na obou koncích vybaveny studeným vodičem určité délky. Dvoužilové kabely v rohoži mají připojovací místo jen na jedné straně. Studené konce kabelů mohou být při připojování na elektrické napětí 230 V kráceny dle potřeby. Podle výrobního způsobu připevnění kabelů k rohožím se rozlišují na rohože šité a lepené. Způsob výroby nemá vliv na výkon topné rohože. Šité rohože mají tu výhodu, že mohou být použity pro atypické tvary místností. Textilní pásy, k nimž je topný kabel připevněn, mohou být rozstřiženy a kabely narovnány tak, aby se rohož přizpůsobila 35

36 požadovanému tvaru. Při instalaci však může být topný kabel ohýbán pouze do určitého poloměru (nejméně čtyřnásobek průměru kabelu). Lepené rohože se vyrábějí ve větších sériích, výroba je produktivnější, tudíž jsou cenově výhodnější než rohože šité. Lepené rohože jsou na spodní straně opatřeny oboustranně lepicí páskou pro jejich snadnou fixaci na očištěný podklad. Obr. 22 Topná rohož šitá. Obr. 23 Topná rohož lepená Elektrické topné rohože lze použít jak pro vedlejší vytápění místností (minimální instalovaný výkon by neměl klesnout pod hodnotu W/m 2 ), tak i pro hlavní vytápění místností. V závislosti na analýzu místa instalace, individuální potřebě tepla, druhu použité tepelné izolace, požadované povrchové krytině a dalších požadavků se vytváří projekt vytápění. Součástí tohoto je i plán pokládky elektrických topných rohoží o požadovaném výkonu. Obr. 24 Úpravy tvaru topné rohože Díky nízké konstrukční výšce podlahy se elektrické topné rohože používají v místech kde nemáme možnost navýšit podlahu o více než 15 mm včetně nové keramické dlažby (síla dlažby 8 mm) a půdorys temperované plochy je pravidelnější. To je nejen u novostaveb, ale pokud to okolnosti dovolují rovněž se hodí i pro dodatečnou montáž na stávající podlahovou krytinu jako doplňkové podlahové vytápění. 36

37 Výhodou je velmi snadná montáž se zárukou rovnoměrného rozložení výkonu do plochy, nevýhodou vyšší pořizovací cena, způsobená zvýšenými výrobními náklady (nosná tkanina, lepící pásky, výroba rohože). Před instalací musí být podlaha zbavena všech nečistot a prachu. Rohož musí být položena bez zvlnění a zafixována proti pohybu. Topná rohož THERMO BODEN od AEG uložená přímo pod podlahovou krytinou působí bezprostředně a zajistí rychle příjemně teplou podlahu. Při konstrukční výšce pouhé cca 3 mm může být vestavěna prakticky všude v koupelně, kuchyni, jídelně, před sedací soupravou v obývacím pokoji nebo v pracovně. I když jsou pro použití podlahového temperovacího systému obzvláště vhodné keramické dlaždice a krytiny z přírodního kamene THERMO BODEN lze použít i tam, kde jsou parkety, koberec či podlaha z korku nebo PVC. Obr. 25 Topná rohož AEG Sady ECOFLOOR Comfort Mat obsahují topnou rohož (topný kabel fixovaný na nosné tkanině). Uživatel musí předem vědět jak velkou plochu místnosti bude vytápět a vybrat si takovou sadu, ve které je rohož odpovídající velikosti. Topné rohože mají šířku 50 cm a vyrábějí se ve výkonech 100 a 160 W/m 2. Výkon 100 W/m 2 může být pro koupelny nedostatečný a obecně je určen spíše pro trvalé vytápění podlah. Výkon 160 W/m 2 je určen především pro koupelny a pro aplikace, kde je vytápění v podlaze provozováno krátkodobě (např. 1 až 2 hodiny ráno a večer). Vyšší plošný 37

38 příkon totiž zajišťuje rychlejší prohřátí podlahy. Výhodou rohoží je velmi snadná a rychlá pokládka, jsou však určeny spíše pro instalaci do pravidelných ploch, u kterých je jedna strana násobkem šířky rohože (50 cm). Topný prvek (kabel) se nesmí krátit. Zkracovat je možné jen přívodní vodiče, tzv. studené konce. Topná rohož se klade minimálně 5 cm od stěn, neinstaluje se pod masivní a pevně zabudované zařízení (vana, sprcha, WC, pračka, kuchyňská linka, apod.). Pro správnou funkci vytápěné podlahy je nezbytné instalovat termostat s podlahovou sondou. Sonda se umisťuje do tmelu pod dlažbou, co nejblíže k povrchu. Při kladení rohože do místnosti větší než 20 m 2 musí být vytvořena dilatační spára. Obr. 26 Skladba podlahy Topné rohože DEVI o měrném výkonu 100 W/m 2 jsou určené pro dřevěné podlahy. Topné rohože o měrném výkonu 150 W/m 2 jsou doporučovány pro podlahy s keramickou dlažbou, nebo jiným přírodním materiálem (mramor, žula). 38

39 Jednožilové samolepicí topné rohože devimat DSVF Na tkaninu ze skleněných vláken je meandrovitě fixován termokabel s opletením o průměru 2,5 mm. Vytvoří se tak vytápěcí rohož s danou šířkou a délkou. Termokabely jsou na obou koncích vybavené 4 m dlouhým studeným vodičem (CYKY 2 1 mm 2 ). Tab. 7 Použití do betonových podlah s keramickou dlažbou, nebo jiným přírodním materiálem Tab. 8 Použití do dřevěných podlah 39

40 Dvoužilové samolepicí topné rohože devimat DTIF Na tkaninu ze skleněných vláken je meandrovitě fixován termokabel s opletením o průměru 4,2 mm. Vytvoří se tak vytápěcí rohož s danou šířkou a délkou. Jedno napojovací místo usnadňuje montáž. Tab. 9 Použití do betonových podlah s keramickou dlažbou, nebo jiným přírodním materiálem Tab. 10 Použití do dřevěných podlah 40

41 Vytápění topnými fóliemi Elektrické topné fólie mají obdobné použití jako elektrické topné rohože. Lze je instalovat na rovnou podlahu bez ostrých hran a nerovností, které by mohly způsobit mechanické poškození fólie. Pro správnou a účinnou funkci se používají v kombinaci s termostatem a podlahovou sondou pro snímání teploty. Jejich hlavní výhodou je velmi malá tloušťka a především možnost délkového krácení fólie. Odstřižený konec již však nelze dále využít. Další výhodou je rychlejší uvedení do provozu v důsledku odpadnutí doby zrání betonu, tedy možná okamžitá pokládka nášlapné vrstvy. Fólie je možné použít pro vytápění všech běžných druhů podlah. Elektrická topná fólie se skládá ze dvou vrstev polyetylenových fólií, mezi kterými je vrstva z homogenizovaného grafitu (uhlíková). Po stranách jsou měděné pásky a vrstva postříbření. Součástí fólie jsou také dva připojovací vodiče, které umožňují svedení do instalační krabice a mohou se krátit dle potřeby. Obr. 27 Topná fólie V následujících tabulkách jsou uvedeny topné fólie nabízené společností FENIX Trading. Fólie se dělí dle šířky, délky a plošného příkonu. Příkon 60 W/m 2 je vhodný tam, kde uživatel požaduje pouze temperaci podlahy (podlaha není studená) a topení bude provozovat v delších časových intervalech. Pokud uživatel chce podlahu využívat i k vytápění, nebo ji bude provozovat v kratších časových intervalech je vhodnější použít folii s příkonem 80 W/m 2. Tab. 11 Typy a rozměry fólií o příkonu 60 W/m 2 41

42 Tab. 12 Typy a rozměry fólií o příkonu 80 W/m 2 Obr. 28 Skladba podlahy Při rozmísťování topných fólií na podlahu platí obdobně zásady jako u topných rohoží, že se umísťují minimálně 5 cm od stěn, nesmějí se dotýkat ani křížit, neinstalují se pod stabilně zabudované předměty a nábytek s velkou styčnou plochou s podlahou jako jsou např. postele s úložným prostorem či kuchyňské linky. 42

43 Topné kabely Topný kabel je měděný odporový drát, který slouží k přeměně elektrické enerie na energii tepelnou. Topné kabely můžeme použít pro hlavní vytápění či temperaci podlahy. Vytápění může být akumulační, poloakumulační i přímotopné. S výhodou se aplikují v případě, kdy máme členitou půdorysnou plochu a použití topné rohože by bylo při instalaci velmi náročné na tvarování. Použití elektrických topných kabelů s sebou nese nižší pořizovací cenu, ovšem současně i náročnější montáž při vytváření smyček topného meandru a fixaci kabelu k podkladu. Další výhodou je možnost změny velikosti rozteče smyček kabelu v okrajových zónách místností, kde jsou kabely instalovány s větší hustotou z důvodu větších tepelných ztrát zapříčiněných ochlazování venkovní stěny vnějšími povětrnostními podmínkami. Určení instalovaného výkonu záleží na tepelně-izolačních vlastnostech objektu a v neposlední řadě na tepelné izolaci původní nebo rekonstruované podlahy. Pro podlahové vytápění v obytných prostorách se používá topný kabel o výkonu 8 až 17 W na jeden metr délky kabelu. Obr. 29 Skladba podlahy 43

44 jednožilový kabel kabel, jehož začátek i konec jsou opatřeny přívodními vodiči, tzv. studené konce, které je nutno zapojit do připojovací krabice. Bylo by dobré pokládku topného okruhu provádět tak, aby topný kabel začínal i končil přibližně na stejném místě. To však může být u větších a složitějších ploch komplikací. dvoužilový kabel kabel, který je na jednom konci opatřen přívodním vodičem. Ten je zapojen do připojovací krabice. Na druhém konci je opatřen originální spojkou. Okruh tak může být ukončen na libovolném místě, protože do připojovací krabice je připojen jen jeden konec topného kabelu. kabel bez ochranného opletení může být použit výhradně do běžných obytných místností, ne však do místností s vlhkým prostředím jako jsou například koupelny. Po novelizaci příslušných norem od 05/2003 navíc pouze přes proudový chránič s vybavovací hodnotou max. 30 ma. kabel s ochranným opletením je určen především do vlhkých prostor (koupelna, prádelna, apod.), při instalaci do běžných prostor odpadá nutnost zapojení přes proudový chránič. Pro topný vodič se používají dva druhy izolací, které ovlivňují konečný průměr kabelu: fluorpolymer (ETFE) pro dosažení potřebných elektromechanických vlastností stačí menší tloušťka izolace, kabel má menší průměr (do 3,5 mm) a je vhodný pro umístění do tmelu pod dlažbu (přímotopné systémy), tato izolace však zvyšuje cenu kabelu. síťovaný polyetylen (XLPE) pro dosažení potřebných elektromechanických vlastností je potřeba větší tloušťka izolace, kabel má větší průměr (nad 3,5 mm) a je vhodný do betonu (akumulační a poloakumulační systémy), výhodou je nižší cena izolace a větší mechanická odolnost. Jednotlivé typy kabelů jsou pak různé kombinace výše uvedených vlastností. Skladba kabelu je značena písmeny. 44

45 a) značení kabelů b) jednožilový robustní kabel s plným ochranným opletením c) dvoužilový robustní kabel s plným ochranným opletením a ochranou proti UV záření Obr. 30 Značení a druhy kabelů Topné systémy ECOFLOOR se vyrábějí ve stanovených rozměrech (příkon, délka, plocha), topný kabel se nesmí krátit, zkracovat je možno jen připojovací vodiče (studené konce). Topný kabel se pokládá min. 50 mm od obvodových stěn, neinstaluje se pod pevně zabudované nebo masivní předměty (vana, sprcha, WC, pračka, kuchyňská linka, apod.). Topné kabely se nesmějí dotýkat ani křížit. U ručně vytvářených smyček musí být rozteč kabelu min. 50 mm. Plochy větší než 20 m 2 nebo s úhlopříčkou delší než 7 m je nutné rozdělit dilatační spárou. Dilatační spára se provádí také v místě kontaktu se svislou konstrukcí a to po celém obvodu topné plochy. Topný prvek nesmí procházet přes dilatační spáry. Okolní teplota při pokládce kabelu by neměla klesnout pod +5 C. Systém je možno uvést do provozu až po 30 dnech po betonování (doba zrání betonu) a teplota podlahy se zvyšuje postupně cca o 5 C za den. 45

46 Pro snadné a pravidelné instalování topného kabelu vytápěcího systému se dle podkladu, na který je kabel instalován doporučuje použít fixační prvky, buď instalační hliníkové pásy, plastovou příchytku kabelu či plastovou upevňovací lištu, které umožňují fixaci v pravidelných roztečích smyček, jež jsou násobky 2,5 cm. Tato rozteč by však v obytných místnostech neměla přesáhnout 15 cm z důvodu rovnoměrného rozložení tepla v podlaze. Nezbytná instalace termostatu s podlahovým teplotním senzorem zabezpečuje správnou funkci podlahového vytápění pomocí topných kabelů. Podlahový teplotní senzor termostatu ukládáme v ochranné trubce do otevřeného konce kabelové smyčky, minimálně 0,5 m v topné ploše. Volný konec ochranné trubky utěsníme, abychom zabránili vniknutí zalévací směsi a současně do budoucna zajistili případnou možnost výměny teplotního čidla. Tab. 13 Výkonové typy kabelů a) b) c) Obr. 31 Fixační prvky - a) plastová lišta, b) hliníkový pás, c) plastová příchytka. 46

47 Firma DEVI nabízí výrobek devicell, který je určen právě k vytápění dřevěných podlah. Základní součástí devicellu je tepelná izolace spojená s profilovaným hliníkovým plechem opatřeným drážkami, které slouží pro uložení samotného topného kabelu, který chrání před poškozením a současně zajišťují lepší přenos tepla do hliníkového plata. Drážky jsou tvarované pro topné kabely označené deviflex DTIP a DTIE. Ten je umístěn těsně pod vyhřívaným povrchem, čímž se zajišťuje velmi rychlé dosažení požadované teploty v místnosti. Jedná se o suchou instalaci topných kabelů bez zalití betonovou směsí. To umožňuje instalovat novou podlahu, aniž by bylo nutné odkládat pokládku podlahy z důvodu zrání betonu. Tím dochází k urychlení stavebních procesů přibližně o %. Obr. 32 Devicell Technické údaje: Obr. 33 Instalace topného kabelu Dvoužilové termokabely s ochranným opletením pro napájení napětím 230 V AC, s měrným výkonem 8, 10, 18 W/m. Termokabely jsou pro účely připojení ukončeny 2,3 m dlouhým studeným koncem (kabel CYKY 3 1,5 mm2). Topné kabely jsou vyrobeny bez sloučenin olova a chlóru. Použití: Ochrana potrubí před zamrznutím, resp. temperování na požadovanou teplotu, ochrana venkovních ploch před sněhem a náledím, hlavní vytápění (devicell ), přímé vytápěcí systémy v betonových nebo klasických plovoucích podlahách uložených na trámech, doplňkové topení (temperování podlahy) ve všech typech podlah s různými podlahovými krytinami, plášť termokabelu je odolný vůči UV záření. 47