V tomto článku: původ vytápění základní desky; instalace podlahového topného systému; vodní a elektrické podlahové radiátory; princip fungování vytápění základní desky; proč se při navrhování soklových radiátorů používá pouze měď a hliník; výhody a nevýhody vytápění základní desky.
S nastupujícím podzimním chladem a až do poloviny jara jsme nuceni svá těla dodatečně zahřívat i přes správně fungující topná zařízení. Jak to, protože radiátory topného systému a elektrické přímotopy hřejí na maximum, ale nohy jsou stále studené? Všechno je to o konvekci vzduchu – nejteplejší vzduch, který přijímá teplo z radiátorů a topidel, stoupá ke stropu a studený vzduch je vždy u podlahy. Vyřešit problém vytápění a mrazení nohou je v silách systému „teplé základní desky“ a ve skutečnosti to nejsou jeho radiátory, které nevytápí prostory, ale sálavé teplo vycházející ze stěn jimi vytápěných.
Historie vytápění základní desky
Za zakladatele tohoto způsobu vytápění lze bezpochyby považovat ruského topenáře profesora Vjačeslava Avgustoviče Jakhimoviče. Na začátku minulého století vyvinul a patentoval systém parobetonového vytápění – potrubí, kterými horká pára a v některých případech i voda cirkulovala stěnami a podél nich, nahoře pokrytými sádrokartonovými, betonovými nebo dřevěnými panely. Yakhimovičovo parobetonové vytápění mělo řadu výhod oproti přirozenému cirkulačnímu ohřevu vody, který si v té době získával na popularitě – teplo se přenášelo z chladicí kapaliny do sádrové nebo betonové dokončovací vrstvy a tyto materiály jej dobře držely a dodávaly do prostor ve formě sálavého tepla po dlouhou dobu, což umožnilo vyrovnat se s častými poruchami otopných soustav. Nevýhody parobetonového vytápění, a to nutnost velkých oprav stěn v případě jakékoliv netěsnosti topných trubek, složitá montáž potrubního systému, která vyžaduje mnohadenní práci se štukem a vysoké tepelné ztráty samotné budovy zabránily jeho šíření v Rusku. Mezitím se v Evropě ve XNUMX. století těšilo velké oblibě panelové nebo sálavé vytápění, založené na vývoji v Jáchymovicích.
V SSSR však stále existovaly podobné topné systémy – topné ocelové nebo litinové trubky byly položeny podél stěn podél soklové linie, nahoře pokryté betonem, ze kterého byl vytvořen podstavec. Takové vytápění soklu v polovině minulého století bylo používáno v dětských a zdravotnických zařízeních Sovětského svazu.
V Evropě se systémy vytápění soklů více rozvinuly – byly vyvinuty duté panely ve formě klasické soklové lišty, pokrývající topné trubky opatřené svislými žebry po celé délce. Žebra umožnila zvýšit přenos tepla soklových radiátorů o více než 60 % ve srovnání s plochými a kulatými topnými panely bez žeber.
Jak funguje systém vytápění základní desky?
Vytápění soklu je rozděleno na vodní a elektrické. Hlavními součástmi vodou chlazeného systému jsou teplý základový radiátorový blok, rozvodné potrubí a kyslíkotěsné plastové trubky umístěné uvnitř vlnité XLPE trubky.
Blok chladiče se skládá z výměníku tepla a hliníkové skříně. Výměník je vyroben ze dvou měděných trubek, jejichž vnější průměr je 13 mm, tloušťka stěny 2 mm, na kterých jsou připevněny vertikální hliníkové nebo mosazné lamely. Hliníkový box se skládá ze tří pásků, profilovaných vytlačováním za tepla – spodního upevňovacího pásu, horního a předního krytu. Šířka krabice – 28 mm, výška – 140 mm. Výměník tepla je instalován uvnitř skříně pomocí držáků speciální konstrukce.
Rozdělovací rozdělovač se skládá ze dvou k sobě rovnoběžných ocelových trubek, opatřených vývody, přívody, odvzdušňovacími ventily, uzavíracími a vypouštěcími termoventily – horní trubka je určena pro napojení na zdroj přívodu chladiva a její další vedení přes plastové trubky do topných radiátorů se ochlazená chladicí kapalina vrací spodním zpět do topného kotle nebo v případě ústředního vytápění do vratného potrubí.
Při stavbě soklového vytápění je do vlnité trubky umístěna plastová trubka, kterou je chladicí kapalina přiváděna a odváděna z topných radiátorů. Vzhledem k tomu, že část topného okruhu bude muset být položena v podlaze a protažena stěnami, vnější vlnitá trubka umožní výměnu vnitřní trubky bez otevírání podlahy – jednoduchým odstraněním poslední z vlnitého kanálu a vložením nového PEX trubkou do ní. Úplná nepřítomnost vzduchu uvnitř topného systému soklové desky a odolnost plastových trubek vůči solím obsaženým ve vodě však umožní bezproblémové fungování po dlouhou dobu.
Nejvyšší teplota vody nebo nemrznoucí směsi používané v topném systému základní desky jako chladicí kapalina by neměla překročit 85 ° C, provozní tlak by neměl překročit 3 atmosféry, jinak zesíťované plastové trubky ztratí pevnost. Protože teplota vody v systému ústředního vytápění může být vyšší než 85 °C a provozní tlak může překročit 9 atmosfér (při testování topného systému vodním rázem), musí být přijata další opatření. Místo plastových trubek lze použít kovoplastové nebo měděné trubky, vzájemně spojené pájením, volitelně lze použít výměník tepla, který je zabudován jako přijímač tepelné energie ze sítě ústředního vytápění a přenáší ji do chladicí kapaliny do topného systému základní desky přes měděné desky. Posledně jmenované opatření je obzvláště účinné, protože vám umožňuje zachovat vysoké výkonové charakteristiky vytápění základní desky a zcela jej chránit před teplotními a hydraulickými účinky ústředního vytápění.
Při instalaci podlahového topného systému může být nutné vybavit jej dalším zařízením, jako jsou: termomechanické nebo termoelektrické termostaty pro každou skupinu topných radiátorů, servopohon na rozdělovači, oběhové čerpadlo, manometr a teploměr na vstupu chladicí kapaliny do rozdělovače.
Elektrické podlahové vytápění je postaveno na radiátorových blocích se zabudovaným vzduchovým topným tělesem, to znamená, že jeho instalace je mnohem jednodušší než u systémů s kapalným chladivem. Vzhled elektrických deskových radiátorů je zcela identický s kapalinovými radiátory, rozdílem je absence přívodních trubek chladicí kapaliny, topné těleso je zabudováno ve spodní měděné trubce radiátoru a napájecí kabel v žáruvzdorné silikonové izolaci je umístěn v ten horní. Výkon topných těles je 200 W na běžný metr, zdrojem energie pro ně je běžná domácí elektrická síť. Navzdory vysoké úrovni ochrany proti vlhkosti nejsou elektrické podlahové radiátory určeny pro instalaci v místnostech s vysokou vlhkostí vzduchu.
Princip fungování vytápění základní desky
Soklové radiátory nejsou schopny ohřívat atmosféru místnosti konvekcí vzduchu, protože jsou umístěny blízko rovin stěn a konvektivní proudění vzduchu z nich vycházející je ovlivněno Coandovým efektem.
Podivné chování proudu horkého vzduchu ze zapálené svíčky – jeho touha po jakémkoli blízkém povrchu – si všiml také anglický fyzik Thomas Young, který se o tom zmínil ve zprávě, kterou přednesl v Royal Society of London v roce 1800.
Podrobnou studii vlivu „přilnutí“ proudění vzduchu na okolní povrchy provedl rumunský vědec Henry Coanda, jeden z prvních výzkumníků aerodynamiky, který ji náhodně objevil na začátku 100. století. Během experimentů s proudovou turbínou vytvořenou podle jeho návrhu Coanda objevil stejný fyzikální efekt jako Jung před 1934 lety – proud kapaliny z provozní turbíny se řítil ke stěně umístěné na její straně a zdálo se, že se drží na jejím povrchu. . Po provedení dalších experimentů vědec zjistil, že proudění vzduchu se chová úplně stejně. V roce XNUMX pojmenoval Henry Coanda účinek, který objevil na jeho počest, a vysvětlil to takto: v blízkosti povrchů se tvoří zóna nízkého tlaku, způsobená jejich nepropustností a volným přístupem vzduchu pouze na jedné straně. Současně se na velké ploše šíří nadložní proudění vzduchu, které se vyvíjí pouze podél obklopujícího povrchu.
Radiátory teplého soklového systému jsou instalovány podél vnějších (jedna strana směřující mimo budovu) stěn. Box tvořený hliníkovými lamelami má po celé délce dva horizontální sloty – jeden je umístěn u podlahy, v předním panelu, druhý je umístěn v horní části, blíže ke stěně. Studený vzduch proniká dovnitř boxu, ohřívá se a stoupá vzhůru, jako při provozu jakéhokoli topného zařízení, jehož princip ohřevu je založen na konvekci vzduchu, avšak v tomto případě proudění vzduchu podléhá Coandově jevu a šíří se pouze podél povrch stěny. V důsledku toho se teplo ze vzduchu nepřenáší do vzdušné atmosféry místnosti, ale do konstrukčního materiálu stěny, která stejně jako infrazářiče při zahřívání vyzařuje rovnoměrné teplo ve formě infračervených paprsků.
Vzhledem k tomu, že k ohřevu místnosti nedochází v důsledku konvekce, není potřeba vysoký ohřev chladicí kapaliny – při konstrukci radiátorů je nutné použít pouze materiály s vysokým koeficientem tepelné vodivosti. To vysvětluje použití mědi a hliníku, jejichž tepelná vodivost je rovna 390, respektive 236 W/mK. Například pro železo je tento koeficient pouze 92 W/m·K a pro kov-plast je to 0,43 W/m·K, tj. měď a hliník jsou nejvhodnější materiály pro podlahové radiátory.
Maximální teplota hliníkové krabice teplé základní desky během provozu tohoto topného systému nebude vyšší než 40 ° C a povrch stěny, u které je radiátor instalován, se zahřeje nejvýše na 37 ° C – vy nebudeš se o ně moci spálit celou svou touhou.
Charakteristika podlahového vytápění – klady a zápory
Pozitivní vlastnosti topného systému na bázi deskových radiátorů:
- nedostatek konvekčního pohybu vzduchu doprovázený vážením prachu;
- infračervené teplo pozitivně vnímané lidským tělem;
- rovnoměrné rozložení tepla v místnosti, infračervenému ohřevu jsou vystaveny pouze světlo nepropouštějící předměty v místnosti;
- teplý vzduch se nehromadí u stropu, což se obvykle stává u konvekčního vytápění. V celém objemu vzduchu v místnosti je nastavena stejná teplota;
- povrchy obklopující místnost mají teplotu přijatelnou pro člověka, to znamená, že nekradou teplo z lidských těl;
- problém usazování vlhkosti na površích stěn a stropů je zcela vyřešen – budou vždy suché, což znamená, že je již neohrožují plísně ani nedodělky dokončovacích materiálů;
- Montážní práce na podlahovém topném systému se provádějí rychle, bez ohledu na stáří budovy. Soklové radiátory, přestože mají o něco větší rozměry než dřevěný sokl, neupoutá pozornost tak zřetelně jako litinové nebo bimetalové, obvykle instalované pod okenním otvorem;
- absence potřeby vysoké teploty chladicí kapaliny může výrazně snížit spotřebu paliva vynaloženou na její ohřev – úspora bude cca 30-40% oproti potřebám klasických topných systémů. Úspory paliva je navíc dosaženo snížením teploty vzduchu v prostorách – pokud jsou stěny zahřáté na +22 °С, pak bude příjemná teplota vzduchu +16 °С, ve srovnání s +20 °С vzduchu a stěn s teplota +18 °С, odebírání tepla od členů domácnosti;
- vysoká udržovatelnost prvků systému, což umožňuje obejít se bez demontáže dokončovacích nátěrů v případě potřeby opravy;
- vybavení termostaty umožňuje nastavit optimální teplotu v každé místnosti, vybavené soklovými radiátory, samostatně.
Je třeba poznamenat, že topný systém základní desky lze použít i k chlazení místností, pokud je naplněn nosičem studené kapaliny – Coanda efekt bude fungovat i v tomto případě, jen s menší účinností. Při použití systému pro chlazení je důležité udržovat teplotu kapaliny v systému na úrovni přesahující rosný bod za daných podmínek (v závislosti na vlhkosti vzduchu a jeho teplotě), jinak dojde ke kondenzaci na povrchy okruhu, které je nutné někde odvodnit.
Mezi nevýhody systému patří:
- vysoké náklady – asi 3000 rublů. na metr topného systému s jeho instalací. Tato cena je však vysvětlena drahými materiály, které jsou nezbytné pro vytápění základní desky;
- instalaci systému provádějí pouze odborníci, kteří mají příslušné certifikáty od výrobců soklových topných systémů. Amatérský přístup k instalaci neumožní dosažení potřebných tepelných a fyzikálních vlastností, což výrazně sníží životnost;
- maximální délka jednoho topného okruhu by neměla přesáhnout 15 lineárních metrů – jeden z důvodů, proč je systém nutně vybaven rozdělovačem. S větší délkou okruhu znatelně klesá účinnost vytápění;
- Instalace různých dekorativních překrytí na skříň chladiče není povolena, protože snižují přenos tepla;
- těsnější usazení soklových radiátorů k povrchu stěny, které umožňuje plné využití Coandova efektu, vede v průběhu času k deformaci filmové úpravy stěn;
- je nutné udržovat místnost vytápěnou soklovými radiátory co nejvolnější, aniž by byly ucpány povrchy soklových lišt a stěn skříňovým nábytkem, protože to zabraňuje konvekci a infračervenému záření, narušuje proudění vzduchu a absorbuje infračervené teplo vyzařované stěnami.
V minulém století nebylo podlahové vytápění, stejně jako sálavé vytápění obecně, příliš populární kvůli vysokým tepelným ztrátám konstrukčních materiálů budov – bylo snazší ohřívat vzduch konvekcí, což umožnilo rychle kompenzovat tepelné ztráty , navzdory zjevným nevýhodám takového vytápění. Mimochodem, právě z tohoto důvodu byly pod okenní otvory instalovány radiátory – štěrbinami v rámech a oblasti zasklení pronikal chlad obzvláště rychle.
Dnes existují stavební a dokončovací materiály na fasády, které dokážou výrazně snížit tepelné ztráty obvodovými pláštěmi budov, a moderní okenní rámy vybavené tepelně izolačními dvojskly vzduch dovnitř vůbec nepropustí. To vše nám umožňuje odklonit se od klasických konvekčních systémů vytápění k efektivnějšímu sálavému vytápění a zároveň výrazně zlepšit kvalitu bydlení v našich domech a bytech. V nejbližších letech z našich domovů zmizí topné trubky a radiátory, běžné pro systémy s nuceným i přirozeným (gravitačním) oběhem chladiva – nahradí je pokročilejší topná zařízení.
