Vykurovanie
Hlavnou funkciou vykurovania je zaistiť s čo najnižšími prevádzkovými nákladmi a požiadavkami na obsluhu v budove čo najvyššiu úroveň tepelnej pohody pre jeho obyvateľov. Vzhľadom na to, že každý dom má iné podmienky na využívanie zdrojov tepla, aj jednotlivé druhy vykurovania sú dosť odlišné a pri rozhodovaní pre ten správny vykurovací systém zohrávajú úlohu či už finančné možnosti investora, tak aj dostupnosť palív a energií v mieste objektu.
Zdroje energie
Vykurovať dom je možné v dnešnej dobe s pomocou rôznych energetických zdrojov. Najčastejšie zdroje energie sú zemný plyn, elektrina, kvapalné palivá, uhlie či biomasa (kusové drevo, štiepky, pelety, vrátane rastlinných). Ďalej je možné vykurovať dom či byt netradičnými spôsobmi, keď zdrojom tepla na vykurovanie je slnečné žiarenie. To nesie veľkú energiu (s príkonom cca 1000 W/m²). Táto energia môže byť využitá na priamy ohrev teplonosnej kvapaliny v tzv. solárnych kolektoroch. Druhou možnosťou je využiť slnečné žiarenie k priamej výrobe elektrickej energie v tzv. fotovoltických paneloch 1) a tú potom použiť na výrobu tepla. Teplo môžeme získavať tiež pomocou tepelných čerpadiel, na ktorých pohon je často výhodné využiť solárnu elektrinu.
Základné delenie vykurovania
Z pohľadu zdrojov tepla je možné vykurovanie rozdeliť do troch kategórií:
- lokálne vykurovanie,
- etážové vykurovanie,
- ústredné vykurovanie.
Lokálne vykurovanie spočíva vo vykurovaní jednej miestnosti jedným ohrievačom. Patrí medzi tradičný, najjednoduchší a často aj najvhodnejší spôsob vykurovania. Zdrojom tepla je ohrievač, ktorý je zároveň aj vykurovacím telesom. To potom odovzdáva teplo do celej miestnosti. Preto sa tento systém vykurovania uplatňuje hlavne v objektoch s občasným používaním alebo v menších účelových objektoch. Výhodou lokálneho vykurovania je rýchla inštalácia ohrievača bez potreby budovania rozvodných systémov tepla, jednoduchá obsluha a nízka obstarávacia cena. Nevýhodou je pri najlacnejších riešeniach potreba samostatnej obsluhy každého ohrievača a nepružná regulácia.
U etážového vykurovania vykurovací systém využíva jedno vykurovacie zariadenie (kotol), ktorý vyrába teplo a to je následne rozvádzané do vykurovacích telies nachádzajúcich sa v rovnakej rovine (poschodí) ako vlastné vykurovacie zariadenie. Výhodou je vyšší komfort bývania a jednoduchá regulácia teploty v byte. Nevýhodou sú vyššie náklady na vybudovanie vykurovacieho systému, hlavne rúrkových rozvodov u teplovodného vykurovania.
Ústredné vykurovanie má vykurovacie zariadenie umiestnené zvyčajne v samostatnej miestnosti (kotolni) a prostredníctvom rozvodov je teplo rozvádzané do ďalších poschodí domu, kde je odovzdávané do miestností zostavou vykurovacích telies. Jeho súčasťou je väčšinou plynulá regulácia teploty vykurovacej sústavy, ale aj teplôt v jednotlivých miestnostiach. Celú obytnú plochu domu je možné využiť na bývanie. Nevýhodou sú možné straty v rozvodoch tepla a často potreba rozúčtovania tepla na všetky vykurované samostatné jednotky.
Vykurovanie podľa spôsobu odovzdávania tepla
Ďalšie možné delenie je založené na spôsobe, ako sa teplo odovzdáva do vykurovaného priestoru. Na základe toho rozoznávame:
- vykurovanie lokálnymi vykurovacími telesami (konvektívny typ vykurovania),
- vykurovanie plošné, teda sálavé.
- podlahové,
- stenové,
- stropné.
Sálavé vykurovanie je možné ďalej rozdeliť na:
Vykurovanie vykurovacími telesami (radiátormi) najčastejší spôsob prenosu tepla od tepelného zdroja do miestností. Každé vykurovacie teleso je vybavené samostatným regulačným prvkom, prípadne je regulácia výkonu vykurovacích telies zaisťovaná priestorovými termostatmi, ktoré ovládajú či už okamžitý výkon vykurovacieho telesa, tak aj výkon centrálneho zdroja tepla. Vykurovacie telesá pracujú na relatívne vysokej teplote (cca do 50 °C) a môžu mať rôzne prevedenia. V rôznom pomere zaisťujú prestup tepla do miestnosti hlavne prúdením ohriateho vzduchu, čiastočne aj sálaním. Špeciálnou skupinou lokálnych vykurovacích telies sú elektrické konvektory, ktoré pracujú samostatne.
Sálavé (plošné) spôsoby vykurovania pracujú na nižšej teplote, obvykle do 30 °C, výnimočne a len krátkodobo je ich teplota vyššia. Tento spôsob vykurovania je tiež najúčinnejší, a to tak z pohľadu výroby tepla (napr. tepelným čerpadlom), ako aj z pohľadu jeho distribúcie v miestnosti. Pri podlahovom vykurovaní priamo ohrievame celú podlahu alebo jej časť. To je možné realizovať teplovodnými rúrkami uloženými pod podlahou alebo elektrickými vykurovacími káblami, rohožami či fóliami. Vykurovacím telesom sa teda stáva celá vykurovaná časť podlahy. Prestup tepla do priestoru sa deje hlavne sálaním, konvektívna zložka (stúpanie teplého vzduchu) je slabšia, ale významná.
Podlahové vykurovanie je obľúbené pre svoje výhody, ktorými sú hlavne nízke straty tepla, nižšia teplota vzduchu v miestnostiach potrebná pre dosiahnutie tepelnej pohody, nízka prašnosť v miestnostiach a príjemný pocit stále teplých chodidiel. Nevýhodou je niekedy veľká teplotná zotrvačnosť podlahy, to sa týka hlavne betónovej podlahy s keramickými obkladmi. Iným problémom býva zakrytie podlahy kobercom či nábytkom.
Stenové vykurovanie je založené na rovnakom princípe. Sálavá zložka je na úkor konvektívnej zložky vyššia. Dá sa použiť aj pre objekty s väčšími tepelnými stratami (horším zateplením), pretože je možné ho prevádzkovať pri vyšších teplotách vykurovanej vody než u podlahového vykurovania. Stenové vykurovanie je vhodné pre vnútorné bazény, pre kúpeľne a ďalej pre kancelárske priestory. Príjemným doplnkom je napr. stenové vykurovanie inštalované v sprchových kútoch, kedy pocitovo navodzuje najvyšší stupeň tepelného komfortu. Nevýhodou stenového vykurovania je obmedzenie v podobe budúceho užívania priestorov (do múrov sa v mieste inštalácií nesmie vŕtať ani inak stavebne zasahovať, nie je možné tiež všade bez rozmyslenia k stenám pristavovať nábytok, aby nedošlo k odtieneniu vyžarovaného tepla.)
Systém stropného vykurovania je ideálny pri vytváraní zdravého a maximálne komfortného prostredia. Pripomína prírodný ohrev slnkom zhora. Od mierne ohriateho stropu (cca 5 °C nad požadovanou priestorovou teplotou) sa sálavo ohrievajú najmä zvislé steny, podlaha a nábytok; vzduch až následne. Toto vykurovanie býva realizované napr. sústavou vykurovacích rúrok upevnených zhora a kontaktne na teplovodivom stropnom zákryte. Strop sa dá ohrievať aj elektrickými vykurovacími fóliami a rohožami. V lete je možné do vykurovacích trubíc vháňať chladnú vodu a stropom tak sálavo chladiť. Správne vykonané stropné vykurovanie vykazuje nielen najvyššiu vykurovaciu účinnosť, ale najmä veľmi rýchlo reaguje na vykurovací podnet.
Poznámka: Kritici stropného vykurovania hovoria, že teplo predsa vždy stúpa nahor. Veci sa ale majú tak, že nahor stúpa len teplý vzduch. Tepelné žiarenie (sálanie) žiadnu gravitáciu nepozná a šíri sa od ohriateho stropu dole rýchlosťou svetla. Vykurovací strop tak rýchlo sálavo ohreje podlahu a nábytok pod ním, na čo bezprostredne reaguje priestorová sálavá teplota a s oneskorením aj teplota priestorového vzduchu. Pripomína to "vykurovanie Zeme Slnkom". Správne navrhnuté a zhotovené stropné vykurovanie je bezkonkurenčne najrýchlejšie a najúčinnejšie.
Pri rekonštrukciách je niekedy stropné vykurovanie jediným možným variantom nízkoteplotného a komfortného vykurovania, konštrukčná výška je často nižšia, než pri podlahových systémoch. Suché systémy stropného vykurovania sú vhodné do miestností, kde sa uvažuje o sadrokartónových stropoch.
Vetranie
Pri novodobých domoch s modernými oknami sa kladie dôraz na vysokú tesnosť, čo je výhodné z hľadiska energetického, ale už nie tak z hľadiska kvality vzduchu v dome. Meradlom znečistenia vzduchu je tzv. Pettenkoferove kritérium²), ktoré používa koncentráciu ľahko merateľného oxidu uhličitého ako indikátora vydýchanosti a stanovuje maximálnu objemovú koncentráciu oxidu uhličitého CO2 pod 0,1 % (1000 ppm).
Pri bežnej činnosti vyprodukuje jedna osoba za hodinu asi 15 až 20 litrov oxidu uhličitého a pre udržanie tohto limitu je potrebné množstvo čerstvého vzduchu zhruba 20 až 30 m³ za hodinu na každú osobu.
Ďalším veľkým zdrojom emisií je varenie (vodná para, pachy, alebo oxidy dusíka pri použití plynových sporákov). Sušenie bielizne alebo sprchovanie produkuje mnoho vlhkosti, ktorá môže viesť v nedostatočne vetraných kúpeľniach ku kondenzácii na stenách a vzniku plesní. Laserové tlačiarne zase uvoľňujú do ovzdušia malé množstvo vysoko jedovatého a dráždivého ozónu. Celé množstvo prchavých organických látok (angl. Volatile Organic Compounds, VOC) sa uvoľňuje aj z nábytku, kobercov či podlahových krytín. Niektoré z týchto látok sú zdraviu škodlivé alebo majú nepríjemný pach.
V modernom tesnom dome je prirodzená výmena vzduchu už príliš malá, než aby zabezpečila potrebnú kvalitu vnútorného prostredia. Je preto nevyhnutné zabezpečiť primerané vetranie. Nasledujúci program pre Vás určí potrebnú intenzitu vetrania v miestnosti vo Vami zadanom objeme (v m²), v ktorom až 4 osoby v známej hmotnosti vykonávajú rôzne pohybové činnosti (čítanie varenie apod.)
Problém však je, že výmena teplého vnútorného vzduchu za studený vonkajší vzduch so sebou nesie pomerne značnú stratu tepla. Priemerný rodinný dom s objemom obytných miestností 300 m3 potrebuje pre ohrev vetracieho vzduchu pri vnútornej teplote 20 °C a vonkajšej teplote –12 °C príkon približne 1,7 kW. Za rok je to niečo cez 3 MWh tepla (to môže byť v slušne zateplenom dome takmer tretina celkovej tepelnej straty).
Vetranie s rekuperáciou
Kvôli vysokej tesnosti budov sa stáva kvalita vnútorného vzduchu základným problémom, ktorý nie je možné plne vyriešiť vetraním oknami vrátane použitia okenných mikroventilácii. Nedostatočná výmena vzduchu spôsobuje, že vzduch na dýchanie je nevhodný, čo je predovšetkým vážny zdravotný problém. Ďalej hrozia problémy s vlhkosťou, so vznikom plesní a s množením mikroorganizmov ako sú napr. roztoče.
Na rad tak prichádzajú samostatné vetracie prvky alebo vetracie sústavy, ktoré zabezpečujú požadovanú kvalitu vzduchu v miestnosti, ale tak, aby straty tepla vetraním boli čo najnižšie. Odborne tomu hovoríme nútené vetranie s rekuperáciou tepla. V pasívnych domoch je vetranie s rekuperáciou povinné, často sa však uplatní aj v štandardnej výstavbe. Systém vetrania s rekuperáciou tepla slúži k zabezpečeniu optimálnej výmeny vzduchu v objekte a zároveň minimalizácii tepelných strát pri vetraní. Tepelné straty vetraním u bežných rodinných domov, kde je vetranie zabezpečené systémom mikroventilácie alebo infiltráciou okennými štrbinami, tvorí až 40 % celkovej straty objektu, u rekuperačného vetrania je to cca 10 %. Nevýhodou býva údržba a čistenie potrubných rozvodov a sústava centrálnej rekuperácie, čo je možné riešiť lokálnymi stenovými rekuperátormi.
Záver
Vykurovanie a vetranie sú dve dôležité funkcie každého domu určeného na pobyt osôb. Preto by sme mali tejto problematike vždy venovať zvýšenú pozornosť.
V dnešnej technickej dobe sa stále uplatňujú klasické spôsoby vykurovania, napr. lokálne kachle, aj klasické zdroje tepla, napr. uhlie a drevo. Čím ďalej tým viac sa však rozširujú moderné spôsoby vykurovania, najmä podlahové a stropné vykurovanie. Čo sa týka vetrania, je naňho kladený stále väčší dôraz a to predovšetkým zo zdravotných dôvodov. Je teda potrebné zvoliť správny systém pre príslušný dom, aby dochádzalo k pravidelnej výmene vzduchu s rekuperáciou.
Doplnenie
¹) Fotovoltický panel (alebo tiež solárny panel – terminológia nie je jednotná) je tvorený fotovoltickými článkami, ktoré môžu byť tvorené polovodičovými alebo organickými prvkami. Tie menia elektromagnetickú energiu svetla v elektrickú energiu.
²) Všeobecné kritérium pre stanovenie nevyhnutného množstva vetraného vzduchu v bytoch a domoch. Toto kritérium je používané aj v ostatných krajinách, napriek tomu sa jednotlivé požiadavky na vetranie bytov v jednotlivých krajinách líšia či už množstvom vetracieho vzduchu, tak aj spôsobom vyjadrenia požiadavky na vetranie.
³) Rekuperácia = spätné získavanie tepla. Privádzaný vonkajší vzduch prechádza cez rekuperačný výmenník vo vnútri vzduchotechnickej jednotky, do ktorého z druhej strany vstupuje teplý odpadový vzduch z objektu. Odchádzajúci aj prichádzajúci vzduch si vymieňajú teplo, bez toho, aby sa premiešavali.
Čítajte tiež:
