ZÁKLADY SÁLAVÉHO VYTÁPĚNÍ PŘEDNÁŠKA č. 3

Transkript

1 ZÁKLADY SÁLAVÉHO VYTÁPĚNÍ PŘEDNÁŠKA č. 3 1

2 1. Obecný úvod o sdílení tepla 2. Tepelná pohoda 3. Velkoplošné vodní sálavé vytápění 3.1 Zabudované sálavé vytápění Podlahové Stěnové Stropní 3.2 Závěsné sálavé vytápění Kazetové a lamelové stropy Závěsné sálavé panely 4. Elektrické sálavé vytápění 4.1 Velkoplošné podlahové (stěnové) 4.2 Lokální vytápění zářiči Nízkoteplotní kazetové Infrazářiče 5. Plynové sálavé vytápění (lokální zdroje tepla!) 5.1 Světlé zářiče 5.2 Tmavé zářiče OBSAH PŘEDNÁŠEK 2

3 MONTÁŽ A SPECIFIKA JEDNOTLIVÝCH VRSTEV Montáž a specifika jednotlivých vrstev Předpoklad: Dokončení omítek obvodového zdiva Vysekání otvorů pro rozdělovače a jejich osazení Osazení zárubní dveří a oken Dokončení kotlového okruhu Postup: Vyrovnání podkladové vrstvy, odstranění nečistot a mastnoty Pokládka obvodových dilatačních pásků Rozdělení místnosti na dilatační zóny Pokládka tepelně - zvukové izolace (Systémová deska) Pokládka hydroizolace Položení potrubí Natlakování Zalití roznášecí vrstvy 3

4 MONTÁŽ A SPECIFIKA JEDNOTLIVÝCH VRSTEV Pokládka hydroizolace Hydroizolace je spojitá izolační ochrana povrchu tepelněizolační vrstvy proti vnikání vlhkosti z betonové mazaniny, aby voda nezhoršovala tepelněizolační vlastnosti polystyrénu. Klade se volně na povrch izolačních desek. Po obvodě místnosti se vytahuje nad obvodový dilatační pás. Všechny místnosti kde podlaha leží přímo na rostlé půdě je třeba opatřit bariérou proti vlhkosti. Zde se doporučuje použít fólii z PVC tloušťky 0,1 až 0,2 mm či ve značně nepříznivém případě 2 x 0,2 mm, kterou je možno svařovat. Při svařování fólie je třeba dodržet alespoň 8 cm překrytí. Pokud se nesvařuje, je třeba dodržet alespoň 20 až 30 cm překrytí s bodovým přelepením. Dnes se většinou používá kombinace funkce hydroizolační a reflexní fólie. Při kladení se doporučuje 5 až 6 cm překrytí fólie s bodovým přelepením lepící páskou. Reflexní fólie se rovněž vytahuje nad dilatační pásku. Je jí rovněž možné svářet či spojovat za studena speciální kaučukovobitumenovou lepící páskou u vlhkých místností. 4

5 MONTÁŽ A SPECIFIKA JEDNOTLIVÝCH VRSTEV Pokládka a přichycování potrubí přivazováním na síť, plastovými příchytkami na síť, připevňováním na armovací sítě, do vodících plastových lišt, plastovými příchytkami (hřeby, spony) do izolační desky, vtlačováním trubek do systémové desky, spojováním lamelových kazet, spojováním modulových klima podlah. 5

6 MONTÁŽ A SPECIFIKA JEDNOTLIVÝCH VRSTEV Pokládka a přichycování potrubí přivazováním na síť, plastovými příchytkami na síť, připevňováním na armovací sítě, do vodících plastových lišt, plastovými příchytkami (hřeby, spony) do izolační desky, vtlačováním trubek do systémové desky, spojováním lamelových kazet, spojováním modulových klima podlah. V případě použití systémových desek odpadá hydroizol. fólie, neboť systémové desky jsou tak povrchově upraveny, aby převzaly její funkci. 6

7 MONTÁŽ A SPECIFIKA JEDNOTLIVÝCH VRSTEV Materiálové vlastnosti potrubí - nerez (Cr-Ni ocel) - zcela výjimečné a prestižní aplikace (problémy se spojováním ) - měď - měkké trubky s obsahem čisté mědi minimálně 99,90 %, které jsou povlakovány PVC což zabraňuje vzniku bodové koroze při působení betonových či omítkových směsí vysoká odolnost vzhledem ke korozi, malá tloušťka stěny - malá hmotnost velká pevnost jednoduché a bezpečné spoje, baktericidní účinek atd. - plasty - Největší uplatnění! Vzhledem ke způsobu technologického zpracování a chování plastů za tepla je dělíme na termoplasty, duroplasty (a elastomery). Termoplasty lze tepelně vratně zpracovávat a upravovat. Duroplasty nelze teplem tvářet ani svařovat a jejich zvláštní skupinu tvoří tzv. termoelasty, které si ponechávají ohebnost, ale nedají se tepelně tvarovat ani svařovat. Hlavním představitelem termoelastů je síťovaný polyetylen (PE-X). Elastomery se mechanickým zatížením značně deformují. Po odlehčení se opět vracejí do původního stavu a nelze je tepelně tvarovat a jsou nesvařitelné. 7

8 MONTÁŽ A SPECIFIKA JEDNOTLIVÝCH VRSTEV Materiálové vlastnosti potrubí - plasty - zásadní vlastnosti: korozní odolnost, hořlavost, nízká nasákavost a navlhavost, nízká elektrická a tepelná vodivost (přesto vždy nutná izolace!), vysoká teplotní roztažnost. U materiálu PE-X je to hlavně odolnost proti difúzi kyslíku! Délková teplotní roztažnost Součinitel délkové teplotní roztažnosti alfa udává, o kolik se prodlouží jeden metr trubky při ohřátí o jeden kelvin. ocel 0,0115 mm/m.k měď 0,0165 mm/m.k plasty až 0,1800 mm/m.k. Plast E - modul kg/m N/mm 2 mm/mk W/mK PE-X 0, ,18 0,41 PP-R 0, ,16 0,24 C-PVC 1, ,10 0,12 PB 0, ,15 0,22 PVDF 1, ,13 0,14 8

9 MONTÁŽ A SPECIFIKA JEDNOTLIVÝCH VRSTEV Materiálové vlastnosti potrubí - plasty - způsoby spojování: Materiál Značení Spojování Síťovaný polyethylen (ideálně PE-Xa) PE-X Mechanicky - spojky Polypropylen blokový kopolymer PP-B svařování - na tupo, polyfúzí, elektrospojkou, horkým plynem s přídavným materiálem, mechanicky Polypropylen statistický kopolymer PP-R svařování - na tupo, polyfúzí, elektrospojkou, horkým plynem s přídavným materiálem, mechanicky Chlorovaný polyvinylchlorid C - PVC mechanicky, lepením Polybuten PB svařování - na tupo, polyfúzí, elektrospojkou, horkým plynem s přídavným materiálem, mechanicky 9

10 MONTÁŽ A SPECIFIKA JEDNOTLIVÝCH VRSTEV Materiálové vlastnosti potrubí - vícevrstvé potrubí PE-X + hliník V poslední době se u nás začíná využívat vícevrstvé potrubí, tedy potrubí složené z více vrstev nestejného materiálu. Vícevrstvé potrubí se skládá ze základní plastové trubky, hliníkového pláště ve šroubovici navíjeného či s podélným švem a ochranné plastové vrstvy. Dobrou soudržnost jednotlivých vrstev zajišťuje speciální přilnavá vrstva. U vícevrstvého potrubí je kompenzována nevýhoda plastových trubek - velká teplotní délková roztažnost. Hodnoty délkové teplotní roztažnosti se blíží hodnotám příslušejícím hliníku (0,0238 mm/m.k). Ačkoli se potrubí vyznačuje poměrnou tuhostí stále si zachovává výbornou ohebnost. Potrubí se spojuje mechanicky spojkami. 10

11 MONTÁŽ A SPECIFIKA JEDNOTLIVÝCH VRSTEV Roznášecí vrstva: Betonová mazanina: Obohacena plastifikátory pro lepší zatékání pod a kolem trubek. Plastifikátory však obecně nezlepšují její vlastnosti vzhledem k vedení tepla. Minimální tloušťka betonové mazaniny nad trubkami je 45 mm. Mokrý způsob však vyžaduje tloušťku 65 až 70 mm. Tam, kde se očekává extrémní zátěž se vkládá ještě armovací rohož z ocelových prutů 50 x 50 x 2 mm. Betonování se provádí při natlakovaném otopném hadu. Přetlak se v průběhu prací hlídá, jelikož každý pokles tlaku v soustavě může znamenat porušení otopného hadu. Mazanina s plastifikátorem - maximální dilatační celek (viz minulá přednáška) cca 40 m 2! Anhydritová mazanina: Není třeba přidávat žádných přísad jako u betonu. Anhydrit. mazanina je materiál na bázi samonivelačního potěru ze směsí písku, přírodního anhydritu CaSO 4, sádry CaSO 4 + 2H 2 O a dalších chemických sloučenin. Dostatečná výška anhydritové mazaniny nad potrubím z hlediska nosnosti podlahy je 35 mm. Anhydritové mazaniny nelze použít tehdy, když se k upevnění potrubí použila kari síť, neboť sádra působí na kov korozívně (stejně tak když je otopný had z měděného potrubí bez PVC povlaku!). Další nevýhodou je nutnost odborné montáže zkušenou firmou s míchacím silem a také fakt, že anhydrit vlhkostí ztrácí svou pevnost (nevhodné pro bazény, kuchyně, koupelny atd.). Maximální dilatační celek cca 400 m!! (nižší teplotní roztažnost ) 11

12 MONTÁŽ A SPECIFIKA JEDNOTLIVÝCH VRSTEV Podlahová krytina: Tepelný odpor podlahové krytiny musí vyhovovat požadavku R 0,15 m 2.K/W. Tomuto požadavku odpovídají téměř všechny běžné podlahové krytiny. Nedoporučují se však textilní krytiny s délkou vlasu nad 10 mm, PVC s pryžovou podložkou a parkety z měkkého dřeva. Nejvhodnější krytinou jsou keramické či kamenné dlaždice do výšky 6 mm. Vzhledem k lepšímu vedení tepla se krytina neklade volně, ale lepí se či klade do vrstvy cementového potěru. Všechny koberce, které jsou vhodné pro položení na vytápěnou podlahu, jsou označeny speciálním znakem. Parkety se volí z tvrdého dřeva do tloušťky 8 mm. Druh podlahy je pevnou součástí návrhu a nelze později libovolně podlahovou krytinu měnit, jelikož bychom změnily její tepelný odpor. Čím větší je odpor podlahové krytiny, tím vyšší je teplota vody v podlahové otopné ploše. Topná zkouška: S topnou zkouškou by se nemělo začít dříve než 21 dní po ukončení betonování. Samotný provoz by neměl začít dříve než 28 dní po položení podlahové krytiny. Požadovaná povrchová teplota podlahy se dosahuje postupně po 5 C denně. 12

13 TEPELNĚ-TECHNICKÝ NÁVRH Tepelně technický návrh podlahového vytápění Při výpočtu podlahové otopné plochy se vychází z předpokladu, že střední povrchová teplota podlahy nepřekročí hygienicky přípustné hodnoty a tepelný výkon podlahové otopné plochy bude krýt tepelné ztráty místnosti. Hlavním výkonovým parametrem je měrný tepelný výkon q při fyziologicky přípustné střední povrchové teplotě podlahové plochy t P. Za předpokladu, že po obou stranách podlahy je stejná teplota t i = t i, se střední povrchová teplota počítá ze vztahu: l tghm 2 t t a t t [ C] P i m i l P m kde : t m C střední teplota otopné vody (t m =(t w1 + t w2 )/2) t i C výpočtová vnitřní teplota m m -1 charakteristické číslo podlahy a W/m 2.K tepelná propustnost vrstev nad střední rovinou uložení trubek P W/m 2.K celkový součinitel přestupu tepla na povrchu otopné plochy l m rozteč trubek 2 13

14 TEPELNĚ-TECHNICKÝ NÁVRH Charakteristické číslo podlahy při respektování válcového tvaru zdrojů se počítá ze vztahu: m 2 a d b 2 d [1/m] kde: b W/m 2.K tepelná propustnost vrstev pod střední rovinou uložení trubek d W/m.K součinitel tepelné vodivosti materiálu, do kterého jsou zality trubky d m vnější průměr trubek 14

15 TEPELNĚ-TECHNICKÝ NÁVRH Tepelná propustnosti vrstvy nad trubkami (přesněji od středu uložení potrubí) a 1 a 1 [W/m 2.K] kde : a P a m tloušťka jednotlivých vrstev nad trubkami, a W/m.K součinitel tepelné vodivosti jednotlivých vrstev nad trubkami, 5,4 4,8 10,2 W / m2 K P sp kp. celkový součinitel přestupu tepla na podlaze Tepelná propustnost vrstvy pod trubkami (přesněji od středu uložení potrubí) b 1 b 1 R str 1 1 kde : b P P b m tloušťka jednotlivých vrstev pod trubkami, b W/m.K součinitel tepelné vodivosti jednotlivých vrstev pod trubkami, R str P m 2.K/W tepelný odpor stropní desky, W/m 2.K součinitel přestupu tepla na spodní straně otopné podlahy ( sousedův strop ) (obvykle se volí P = 6 W/m 2. K ). 15

16 TEPELNĚ-TECHNICKÝ NÁVRH Střední povrchová teplota podlahové otopné plochy nemá z fyziologických důvodů přestoupit hodnotu : t P = 27 až 28 C u místností pro trvalý pobyt (obytné místnosti, kanceláře,...), t P = 30 až 32 C u pomocných místností, kde člověk jen příležitostně přechází (předsíně, chodby, schodiště,...), t P = 32 až 34 C u místností, kde člověk převážně chodí bos (plovárny, lázně, koupelny aj.) Při daných výchozích teplotách t m a t i závisí střední povrchová teplota t P především na rozteči trubek l. Ostatní veličiny jsou buď přibližně konstantní nebo mají na výsledek jen malý vliv. Měrný tepelný tok podlahové otopné plochy je pak dán vztahem: q t t [W/m 2 ] P P i Měrný tepelný tok podlahové otopné plochy směrem dolů (při stejných vnitřních teplotách nad otopnou plochou i pod ní) q b t t [W/m 2 ] P P i a Tento tepelný tok představuje ztrátu tepla, kterou je třeba co nejvíce omezit. Nejčastěji se požaduje, aby tepelná ztráta směrem dolů q nebyla větší než 10 až 15 % užitečného tepelného výkonu 16

17 TEPELNĚ-TECHNICKÝ NÁVRH Při rozdílných teplotách na obou stranách podlahy t i t i se počítá měrný tepelný tok na spodní straně podlahy ze vztahu q b a P t t t t P i V případě, kdy je pod podlahou nevytápěná místnost, je nutno volit větší tepelný odpor vrstvy pod trubkami 1/ b než u místností ve vyšších podlažích. Tzn. rovněž důslednější dodržování požadavku, aby tepelná ztráta směrem dolů q nebyla větší než 10 až 15 % užitečného tepelného výkonu. Pro místnosti ležící pod jinými vytápěnými místnostmi, a zároveň nejsou v přízemí, se celková potřebná otopná plocha určí ze vztahu S P Q q c q b i i [m 2 ] [W/m 2 ] kde Q c je celková tepelná ztráta místnosti, q je měrný tepelný tok z horní sousední místnosti (získám dotací od souseda shora. Pokud znáte přesnou hodnotu, použijte ji, naopak pokud si nejste jisti - je lepší tuto hodnotu zanedbat a nezmenšovat si potřebnou otopnou plochu!!) 17

18 TEPELNĚ-TECHNICKÝ NÁVRH U místností v nejvyšším podlaží se potřebná otopná plocha počítá ze vztahu: S P Q c q [m 2 ] Pak jde ovšem o rozumný návrh skutečné plochy - mám spočtenou hodnotu k dispozici?? Dle půdorysu uvažuji vliv nábytku - ten na vysokých nohách je možné zanedbat. V ploše pod nábytkem s nízkýma nohama se výkon podlahové otopné plochy snižuje o více jak 50 % a u nábytku se soklem o více jak 90 % či se zcela zanedbává. Celkový tepelný příkon otopné plochy Q PC je pro oba případy dán vztahem: Q PC ( q q). S P Q P Q P [W] 18

19 TEPELNĚ-TECHNICKÝ NÁVRH 19

20 TEPELNĚ-TECHNICKÝ NÁVRH Orientační hodnoty tepelných propustností Skladba vrstev podlahy směrem nahoru a a (W/m 2.K) beton + lepená keramická dlažba 8,0 beton + keramická dlažba na maltu 7,0 beton + PVC 8,0 beton + jekor 5,5 beton + vlysky 4,5 beton + kovral 3,8 beton bez povrchové vrstvy 8,5 beton s armovacím železem 9,3 Skladba vrstev podlahy směrem dolů b b (W/m 2.K) Ocelobetonová deska, vyrovnávací vrstva, KARI síť 3,2 ocelobetonový dutinový panel, vyrovnávací vrstva, KARI síť 2,2 strop MIAKO (HURDIS), KARI síť 1,8 ocelobetonová deska, vyrovnávací vrstva, polystyrén, PE, KARI síť 0,8 dutinový panel + vyrovnávací vrstva, polystyrén, PE, KARI síť 0,7 strop MIAKO + vyrovnávací vrstva, polystyrén, PE, KARI síť 0,67 ocelobetonová deska, vyrovnávací vrstva, polystyrén, PE, KARI síť 0,6 dutinový panel + vyrovnávací vrstva, polystyrén, PE, KARI síť 0,55 strop Miako + vyrovnávací vrstva, polystyrén, PE, KARI síť 0,5 beton, lepenka, vyrovnávací vrstva, polystyrén, PE, KARI síť na rostlé půdě 0,35 20

21 TEPELNĚ-TECHNICKÝ NÁVRH Měrný tepelný tok q v závislosti na vnitřní teplotě t i a teplotě povrchu t P t i C t Pmax C q W/m 2 Tepelný odpor nejběžnějších podlahových krytin Podlahová krytina Tepelný odpor R m 2.K/W PVC 0,01 Keramické dlaždice 0,02 Vlysy z tvrdého dřeva 0,04 PVC s pryží 0,05 Koberec (podle výšky) 0,07 až 0,22 21

22 TEPELNĚ-TECHNICKÝ NÁVRH r Skutečný výkon podlahové otopné plochy je větší o tepelný tok, který sdílí okrajová plocha, ve které nejsou položeny trubky - v praxi se však zanedbává Šířka okraje r respektive vzdálenost krajní trubky otopného hadu od stěny závisí na charakteristickém čísle podlahy m, což vyjadřuje empirický vztah 2,3 m [m] Tepelný výkon okrajové plochy Q o je vyjádřen vztahem Q o Q P O S P P 0,448. l l tgh m 2 [W] kde O P m obvod otopné podlahové plochy vymezený krajními trubkami, S P m 2 otopná podlahová plocha ohraničená krajní trubkou. 22

23 HYDRAULICKÝ VÝPOČET Hydraulický výpočet Rozeznáváme tlakové ztráty třením a místními odpory. Obecný a základní vztah pro výpočet celkových tlakových ztrát tak nabývá tvaru: p z p p kde p z Pa celková tlaková ztráta otopného hadu, p Pa tlaková ztráta třením, p Pa tlaková ztráta místními odpory. Délky potrubí jednotlivých otopných hadů by měly být přibližně stejné, aby vyvážení (zaregulování) tlakových ztrát jednotlivých okruhů u podlažního rozdělovače bylo co nejjednodušší a vysoké zaškrcení některého z otopných hadů nepůsobilo provozní potíže. Jednotlivé okruhy by neměly přesáhnout 120 m, a tak nás tento požadavek mnohdy nutí dělit otopnou plochu na více okruhů. 23

24 HYDRAULICKÝ VÝPOČET Při hydraulickém výpočtu je potřeba nejdříve určit, z celkového tepelného výkonu Q PC a ochlazení teplonosné látky v okruhu t (běžně 8 K), hmotnostní průtok otopným hadem M M Q PC ct kg/h kde Q PC = Q P + Q P W celkový výkon navrhovaného tepelného okruhu (1 hadu), c J/kg.K měrná tepelná kapacita teplonosné látky, t K ochlazení na otopném hadu. 24

25 HYDRAULICKÝ VÝPOČET Tlaková ztráta třením je vyjádřena rovnicí pro plošnou spirálu l P n p Rl A b 2 R 3R l R R n 1 l o pro meandrovou pokládku l P 3 2 d R 2 P l 4 n A l l b 4 o Pa V této rovnici značí l P délku trubek otopného hadu. Tuto délku je možno pro různý způsob uložení určit takto : R 3 4arcsin kde : l m rozteč trubek, A m délka místnosti, l o m délka části místnosti bez otopného hadu, b m vzdálenost krajních trubek od svislých konstrukcí, R m poloměr zakřivení oblouku, d m průměr trubky, n - počet řad trubek otopného hadu. l R 2 2R 25

26 HYDRAULICKÝ VÝPOČET Pro častěji využívané meandrové pokládky je spotřeba trubek l P vztažená na m 2 plochy Rozteč trubek l cm Spotřeba trubek l P m/m 2 20,0 10,0 7,0 5,0 3,8 3,5 Měrná tlaková ztráta (tlakový spád) R se určí z tabulek výrobce potrubí (viz základy vytápění ) nebo dle následujícího vztahu: R d i w 2 2 Pa/m kde - součinitel třecí ztráty, d i m vnitřní průměr potrubí, w [m/s] rychlost proudění teplonosné látky v potrubí, kg/m 3 hustota teplonosné látky. 26

27 HYDRAULICKÝ VÝPOČET Tlaková ztráta místními odpory je určena vztahem p z w 2 2 Pa kde - je součinitel místního odporu. U podlahové otopné plochy jsou místními odpory pouze oblouky otopného hadu. Součinitel místního odporu není tedy srovnatelný s běžně využívanými součiniteli ve vytápění a závisí na poloměru zakřivení R a na úhlové míře. Součinitel místního odporu pro úhel 90 lze určit ze vztahu: 90 0, , ln R d Výpočet tlakových ztrát se v podstatě zužuje jen na úhly 90 a 180. Pro úhly mimo rozmezí 90 až 180 se výpočet místních ztrát zanedbává a pracuje se pouze s tlakovou ztrátou třením 27

28 HYDRAULICKÝ VÝPOČET Suma místních odporů je určena: pro plošnou spirálu (n1) pro meandrový způsob kladení 2( n1) kde n - počet řad trubek otopného hadu, - je součinitel místního odporu oblouku o úhlu. 28

29 HYDRAULICKÝ VÝPOČET 29

30 ZÁKLADY SÁLAVÉHO VYTÁPĚNÍ DĚKUJI ZA POZORNOST! 30