Existuje-li požadavek na komfortní vytápění, které je možné dnes nebo kdykoliv v budoucnu napojit na moderní zdroje tepla nebo chladu, jsou plošné topné nebo chladicí systémy bezpochyby správnou volbou. Aby tyto systémy sloužily bez problémů, je nezbytné při jejich návrhu a montáži respektovat vedle všech materiálových konstant a fyzikálních zákonů také podmínky provozování.

ÚVOD

Ať už se staví nový objekt nebo je rekonstruován starý rodinný domek po pratetě, vždy stojí na prvním místě touha po co nejpříjemnějším vnitřním prostředí. Prvek, který je nezbytný pro vytvoření vnitřního komfortu v dnešním slova smyslu je bezpochyby kvalitní topný, případně i chladicí systém, který musí splňovat náročná kritéria snadné regulace, efektivity a zároveň i příznivé ekonomiky výstavby. Takovým systémem je teplovodní podlahové, popřípadě stěnové či stropní vytápění. Co bylo ještě včera výjimečné, je dnes samozřejmostí: topné a chladicí systémy s optimálním výkonem, které se snadno přizpůsobují individuálním požadavkům, patří ke standardu. Není proto překvapením, že se investoři při volbě moderního a pokrokového systémového řešení stále častěji rozhodují právě pro ně. Společnost FV Plast promítla své dlouholeté zkušenosti z oblasti rozvodů vody a topení do systému FV THERM, který je odpovědí na tento vývoj (Obr.1). Rozhodujícími kritérii při výběru topného a chladicího systému jsou, kromě komfortu uživatelů a architektonické volnosti, i úspora energie a hygiena, stejně jako ohleduplnost k planetě Zemi.

Obr. 1 Příklad instalace pětivrstvé trubky FV THERM PE-RT s kyslíkovou barierou z EVOH na různých typech systémové desky FV THERM.

Účinnost systémů pro plošné vytápění či chlazení zajišťuje každý den optimální, přesně nastavitelný průběh profilu teplot ve vytápěných prostorech. Výškový průběh teplot v místnosti vytápěné teplovodním podlahovým topným systémem odpovídá téměř fyziologickému ideálu vytápění. Oproti konvenčním bodovým zdrojům tepla je díky sálavé složce u plošného vytápění pocitové vnímání teploty prostředí posunuto výše. Objektivní teplota místnosti může tedy být o 1°C až 2°C nižší. Z tohoto faktu vyplývá úspora energie od 6 do 12%. Zároveň je možné výrazně snížit teplotu topné vody v systému a tím dosáhnout optimálních podmínek pro využití kondenzačních plynových kotlů, tepelných čerpadel či solárních kolektorů napojených na akumulační nádrže jako centrální zásobníky tepla.

Existuje-li požadavek na komfortní vytápění, které je možné dnes nebo kdykoliv v budoucnu napojit na moderní zdroje tepla nebo chladu, jsou plošné temperační systémy správnou volbou. Aby tyto systémy sloužily bez problémů, je nezbytné při jejich návrhu a montáži vzít v potaz několik následujících skutečností:

SAMOREGULAČNÍ SCHOPNOST PLOŠNÉHO TOPNÉHO SYSTÉMU

je vlastnost, která je nezřídka při realizaci na přání zákazníka narušena nevhodným doplněním teplovodního podlahového vytápění o teplovodní radiátory nebo konvektory. Investor má totiž pocit, že díky těmto tělesům lze lépe zvládnout regulaci vytápěných prostor. Na malém příkladu si ukažme, že podlahový systém je schopen při zachování stálé povrchové teploty modulovat výkon – přesněji měrný tepelný tok - předávaný do prostoru v širokém rozsahu. Při povrchové teplotě podlahy 26°C a návrhové teplotě místnosti 20°C dochází k měrnému tepelnému toku q = 65 W/m². Poklesne-li v místnosti teplota o 2°C např. v důsledku větrání apod., stoupne rozdíl mezi teplotou podlahy a vzduchu v místnosti na 8 K a tím nárůstu měrného tepelného toku na q = 86 W/m², tedy cca o 33%. Naopak, stoupne-li teplota v místnosti například na 21°C dojde ke snížení měrného tepelného toku na 54 W/m², tedy asi o 17%. Z uvedeného vyplývá, že pokud je zdrojem tepla udržována stálá teplota zpátečky podle ekvitermní křivky, dochází k menšímu či většímu vychlazování zpátečky a tím různému odběru tepla ze zdroje.

VELMI MALÝ VLIV DIMENZE POTRUBÍ NA TEPELNÝ VÝKON SYSTÉMU

Z porovnání ploch průřezu topné trubky d 15x1,8 mm a 20x2,0 mm, které jsou vůči sobě téměř dvojnásobné, by se dalo usuzovat na podobný poměr nárůstu topného výkonu systému zbudovaného za použití trubky d20x2,0 mm. Proto není divu, že často i sám investor vyžaduje po realizační firmě použití „pořádné“ dimenze, tedy v jeho pohledu nejméně d17x2,0. Odhlédneme-li od „pocitů“ a budeme-li věřit matematice, dostaneme se výpočtem k následujícímu výsledku: při stejných montážních a provozních podmínkách je systém využívající trubku d20x2,0 mm pouze asi o 6% výkonnější než systém osazený trubkou d15x1,8 mm. Porovnáme-li si však náklady na jednotlivé komponenty obou systémů dosáhneme rozdílu mnohem většího, nemluvě o porovnání komfortu práce s trubkou o průměru 15 mm oproti trubce o průměru 20 mm. Rozdíly v měrném výkonu systému s použitím různých dimenzí trubek naleznete v tabulce č. 1.

Tab. 1 Předávaný výkon jako měrný tepelný tok v závislosti na dimenzi topné trubky. Podmínky: roznášecí vrstva 45 mm, tepelný odpor krytiny 0,1 m².K.W^-1, teplota místnosti 20°C, teplotní spád 40/30°C

Z tabulky zdánlivě vyplývá, že čím menší dimenzi trubky použijeme, tím lepší ekonomiky celého zařízení dosáhneme. Není tomu tak, neboť významným limitujícím faktorem je tlaková ztráta na jednotlivých okruzích systému, jejíž hodnota by neměla překročit 0,25 bar. Tomu je třeba přizpůsobit délku jednotlivých okruhů.

TLAKOVÁ ZTRÁTA OKRUHŮ PLOŠNÉHO TOPNÉHO SYSTÉMU

Měrná tlaková ztráta je způsobena odporem trubky vůči proudící kapalině. Tento odpor roste se vzrůstající rychlostí proudění teplonosné kapaliny v systému. Pokud budeme navyšovat neúměrně délku okruhu plošného topného systému, narazíme na hranici výkonu oběhového čerpadla topného systému, a nebudeme schopni dosáhnout požadovaného průtoku touto smyčkou. Snaha o co nejlepší rozložení teplotního pole v plošném topném systému naopak vyžaduje co nejmenší rozdíl mezi výtlakem a zpátečkou, čehož nejlépe dosáhneme dostatečnou rychlostí průtoku topného média. Stává se, že montážní firma podlehne tlaku investora na snížení ceny díla a ve snaze ušetřit například na počtu výstupů na rozdělovači a sběrači prodlouží okruhy tak, že se systém, s původně správně navrženým oběhovým čerpadlem, stane takřka neprůchodným – tedy nefunkčním. Náprava si často vyžádá nemalou investici do posílení oběhového čerpadla a v neposlední řadě i zvýšené provozní náklady způsobené vyšší spotřebou elektrické energie na čerpání. Pro jednoduchou orientaci nabízíme v tabulce č. 2 největší délky okruhů trubek jednotlivých dimenzí při zachování max. tlakové ztráty 0,25 bar.

Tab. 2 Největší délky topných okruhů a odpovídající plochy pro Δp = 0,25 bar a Δt = 10K

NEJMENŠÍ TLOUŠŤKA MAZANINY PŘEKRÝVAJÍCÍ VRCHOL TOPNÉ TRUBKY

Protože potěr zakrývající topné trubky je velmi často tou poslední položkou, na které lze ušetřit stavební výšku vznikající podlahy, existuje enormní tlak investorů na jeho „optimalizaci“. Určité snížení tloušťky vrstvy lze samozřejmě provést, avšak nelze podkročit hodnoty doporučené v tabulce č. 3. Vzhledem k tomu, že v Česku neexistuje závazná norma, doporučující nejmenší výšku překrytí topné trubky cementovými či sádrovými potěry, vychází naše hodnoty z německé normy DIN 18560, ze které čerpá i doporučení Svazu výrobců suchých omítkových směsí ČR. Přílišné ztenčení roznášecí vrstvy může mít za následek její nekontrolované prasknutí a vzájemné pohyby prasklých částí vůči sobě v místech, kde nejsou topné trubky opatřeny chráničkami. Tím může dojít až k přestřižení stěny topné trubky a destrukci systému. Následné nápravy napáchaných škod převýší několikanásobně prostředky ušetřené na spotřebovaném materiálu potěru.

Tab. 3 Nejmenší doporučené tloušťky mazaniny překrývající topné trubky dle DIN18560

MÍSTO ZÁVĚRU - NEJKRATŠÍ CESTA K ÚSPĚŠNÉMU NÁVRHU A REALIZACI PLOŠNÉHO TOPNÉHO SYSTÉMU

Každý návrh plošného topného systému by měl být proveden projektantem nebo odpovědným zástupcem výrobce. Bohužel v praxi se obvykle projekt topení běžného rodinného domu odbude z „úsporných důvodů“ stokrát okopírovanou pasáží technické zprávy v rozsahu projektové dokumentace pro územní a stavební řízení. Tento rozsah je ale pro kvalitní provedení topného systému zcela nepostačující. Pro zjednodušení návrhu poskytuje společnost FV Plast v rámci vlastní multilicence projekční software FV CAD na bázi programu TechCon, prostřednictvím kterého je možné provést stanovení potřeby tepla místností i budovy a následně, nebo také ze zadaných externích dat o potřebě tepla, navrhnout kompletní topný systém včetně zdroje. Program je přístupný proti registraci na webových stránkách www.fv-plast.cz  a představuje pro každé odborníka tu nejjednodušší cestu ke kvalitnímu návrhu a realizaci teplovodního podlahového topného systému. Pokud je i tato cesta příliš složitá, lze si přímo na stránkách www.fv-therm.cz vyžádat zpracování návrhu a nabídky na plošný topný systém FV THERM.

FV Plast, David Behner