VELUX - premeňte temný kút na oázu slnečného svetla
Dnes je 20.5.

Stropné vykurovanie – pracuje tak, ako samotná príroda

Zverejnené: 6. 3. 2019

Tak ako nás Slnko ohrieva zhora, tak funguje aj stropné vykurovanie. Jeho princíp je jednoduchý, energetická účinnosť je už z nízkoteplotnej“ podstaty veci najvyššia a akcia veľmi rýchla. Pri správnej realizácií reaguje stropné vykurovanie prakticky ihneď na regulačný podnet. A je tu ešte jedna pridaná hodnota: v lete je možné týmto zariadením rovnako účinne chladiť.

Veľa ľudom pripadá tento úvod ako mylne pozitívny. Teplo predsa stúpa nahor, ako tvrdí odborná stavebná obec, takže je stropné vykurovanie nezmysel a bodka.

Kde je pravda?

Nahor stúpa len teplý vzduch. Bežné lokálne vykurovacie zariadenia síce účinne ohrievajú vzduch a roznášajú ho po miestnosti, ale rovnako alebo ešte intenzívnejšie sálajú teplo do okolia na steny, k stopu aj k podlahe a tým ich rýchlo ohrievajú. Podlaha býva však týmto vykurovacím zariadením najmenej osálaná a prúdenie teplého vzduchu ju neohreje takmer vôbec, pretože k nej „padá” chladný vzduch. Naopak strop aj blízke steny potom, čo sa ohrejú, sálavo ohrievajú aj podlahu.

Príklad: Keď lokálne kachle ohrejú strop na 35 °C, tak podľa zákonov fyziky (Stefanov-Boltzmannov zákon) tento strop odovzdáva podlahe, ktorá má teplotu 15 °C žiarivú energiu s intenzitou 120 W/m2. Iba teplý vzduch s týmto účinkom chladnú podlahu nikdy neohrieva...

Tepelné žiarenie

Jedná sa o neviditeľné širokospektrálne elektromagnetické žiarenie, ktoré vypĺňa vonkajší priestor, miestnosti v budovách, dutiny aj samotný objem telies, vrátane múrov a iných stavebných konštrukcií. Ak je povrchová teplota všetkých stien miestnosti, podlahy aj stropu 10 °C (T = 283,15 K), je aj priestor miestnosti vyplnený tepelným žiarením v teplote 10 °C. Typická je dynamika tohto žiarenia: Každá z plôch miestnosti sála do priestoru žiarivú energiu podľa Stefanov-Boltzmannovho zákona (tu v intenzite σT4= 364,5 W/m2) a zároveň rovnaké žiarenie prijíma z priestoru.

Spôsob vykurovania odhalí až bezkontaktný teplomer – naľavo je strop, vpravo podlaha. Číslo dole ukazuje teplotu povrchu, hore malým písmom je teplota vzduchu. Meranie je v januári 2019.
Spôsob vykurovania odhalí až bezkontaktný teplomer – naľavo je strop, vpravo podlaha. Číslo dole ukazuje teplotu povrchu, hore malým písmom je teplota vzduchu. Meranie je v januári 2019.

Princíp stropného vykurovania

Zhotovme strop tak, aby celá jeho plocha vykurovala, tzn. aby sme v každom okamžiku mohli ohriať celú plochu stropu na potrebnú teplotu. Počiatočná povrchová teplota všetkých štyroch stien, podlahy aj stropu je 10 °C. Ohrev stropu môže byť realizovaný napr. sieťou vykurovacích rúrok v strope pod jeho povrchom.

1. fáza: Pri štvorcovej ploche stropu a podlahy 5×5 = 25 m2 a ploche každej zo štyroch stien 5×3 = 15 m2 ohrejeme v prvom kroku strop až na 48 °C, aby sme ihneď dosiahli pobytovej priestorovej teploty tepelného žiarenia tP = 20 °C, vyhovujúcej pre pobyt ľudí.

Štartovacia teplota stropu 48 °C plynie z geometrie miestnosti. Je zvolená tak, aby priemer 4. mocnín termodynamických teplôt stropu (48 + 273,15) 4 , podlahy a všetkých stien (10 + 273,15)4, vážený podľa ich plôch, dal požadovanú priestorovú teplotu tP = 20 °C. Matematicky to zapíšeme takto:

kde ti a Ai sú počiatočné teploty v °C, resp. plochy stropu, podlahy a štyroch stien v m2.

2. fáza: Sálanie stropu v teplote 48 °C a priestorové žiarenie v teplote tP = 20 °C rýchlo ohrieva chladné steny a podlahu. Aby sme udržali priestorovú teplotu na rovnakej úrovni tP = 20 °C, musíme krátko po štarte znižovať teplotu stropu zo štartovacej úrovne 48 °C, to znamená znižovať výkon stropného vykurovania až do doby, kedy sa teplotne ustália všetky stropom ohrievané povrchy pri požadovanej priestorovej teplote 20 °C. Ustálené teploty nevykurovaných povrchov stien v miestnosti závisia na priestorových teplotách za týmito stenami a ich tepelnoizolačných vlastnostiach, hlavne potom na teplotách vonkajších povrchov domu, tj. fasády a strechy.

Stropný zavesený krížový rošt pre sadrokartónový strop je vhodný na zavesenie panelov nízkoteplotného stropného vykurovania. Reflexná fólia, ktorá je umiestnená cca 15 cm nad budúcimi vykurovacími panelmi, bude významne brániť úniku tepla do stropu a von
Stropný zavesený krížový rošt pre sadrokartónový strop je vhodný na zavesenie panelov nízkoteplotného stropného vykurovania. Reflexná fólia, ktorá je umiestnená cca 15 cm nad budúcimi vykurovacími panelmi, bude významne brániť úniku tepla do stropu a von

Teplota vzduchu v miestnosti

Žiarenie stropu a priestorové žiarenie ohrieva vďaka skleníkovému efektu aj vzduch v miestnosti, ktorý rýchlo príjme teplotu priestorového žiarenia tP. Výnimkou je niekoľko dm hrubá vzduchová vrstva, susediaca s povrchmi: tu sa realizuje teplotný gradient (spád) od teploty priestorového žiarenia tP k teplote povrchu ti. Týka sa to či už vykurovaného stropu, tak aj vnútorných povrchov obvodových stien, ktoré sú na protiľahlej strane ochladzované. Až na tieto okrajové vrstvy má vzduch v miestnosti všade rovnakú teplotu (vznikne teplotné plató).

Regulácia teploty

Princíp tohto vykurovania je v tom, že rýchlo ohrejeme stop tak, aby priestorová teplota tP bez dlhého čakania zodpovedala požiadavke. K tomu je potrebná rýchla reakcia stropného vykurovania; jeho prevedenie by malo umožniť, aby požiadavka na zmenu teploty stropu bola realizovaná do niekoľkých minút.

Po ustálení požadovanej teploty v miestnosti, tzn. nielen teploty stropu a vzduchu, ale tiež obklopujúcich stien, podlahy, nábytku apod., je teplota vykurovacej stropnej plochy len niekoľko stupňov nad izbovou teplotou. Jedná sa o najviac nízkoteplotný a teda zároveň najúčinnejší spôsob vykurovania. Príklad: Dňa 18. januára 2019 pri vonkajšej teplote +3,5 °C bola priestorová teplota v redakčnej miestnosti nášho vydavateľstva 21,8 °C pri teplote vykurovaného stropu 23,6 °C; teplota vykurovanej vody bola 24,5 °C.

Stropné vykurovanie je na prvý pohľad na nerozoznanie od podlahového. Najväčší rozdiel spočíva v tom, že vykurovaný strop je možné riešiť ako ľahkú vykurovaciu konštrukciu s minimálnou tepelnou akumuláciou
Stropné vykurovanie je na prvý pohľad na nerozoznanie od podlahového. Najväčší rozdiel spočíva v tom, že vykurovaný strop je možné riešiť ako ľahkú vykurovaciu konštrukciu s minimálnou tepelnou akumuláciou

Tepelná pohoda

Okrem toho, že je stropné vykurovanie najúčinnejšie, čiže najviac šetrí energiu, je pobyt pod ním veľmi príjemný. S tým súvisí aj to, že sa jedná o vykurovanie s najrýchlejšou reakciou: To platí dvojnásobne, keď sa už vo fáze príprav a plánovania stropného vykurovania sústredíme na to, aby bol prechod tepla z teplovodných vykurovacích rúrok alebo elektrických fólií rovno k vykurovanému stropnému povrchu čo najrýchlejší.

Hliníkové panely s rozvodmi nízkoteplotného stropného vykurovania zavesené na stropný rošt určený pre sadrokartón. Prechod tepla z vykurovacích rúrok do celej plochy stropu je veľmi rýchly a rovnomerný. Pohľadová plocha vykurovacích dosiek bola následne zakončená tenkou omietkou s výstužnou sieťkou.
Hliníkové panely s rozvodmi nízkoteplotného stropného vykurovania zavesené na stropný rošt určený pre sadrokartón. Prechod tepla z vykurovacích rúrok do celej plochy stropu je veľmi rýchly a rovnomerný. Pohľadová plocha vykurovacích dosiek bola následne zakončená tenkou omietkou s výstužnou sieťkou.

Záver

Stropné vykurovanie je riešenie, ktoré pripomína Slnko hrejúce zhora. Na jeho pochopenie je potrebné porozumieť tepelnému žiareniu a tomu, že žiarenie nepreskakuje len medzi studenými a ohriatymi telesami, ale že zaplňuje priestor podobne ako plyn (fyzika používa pojem fotónový plyn), ktorý zdieľa energiu s povrchmi. Tepelné žiarenie je dominujúcim médiom všetkých teplosmenných dejov v priestore a umožňuje popísať stropné vykurovanie, ale aj iné priestorové teplosmenné deje oveľa presnejšie a elegantnejšie, než rôzne teplovzdušné hypotézy.

Autor: RNDr. Jiří Hejhálek, preklad: Kateřina Kočická
Foto: Helena Hejhálková, shutterstock

Nové

Dažďová voda - cesta k úspore aj nezávislosti

Zverejnené 14.5. Narastajúce množstvo zastavaných plôch a súčasné hospodárenie roľníkov zhoršuje absorpčnú vlastnosť pôdy na pozemkoch. To niektorí ľudia pokladajú za hlavnú príčinu, prečo veľká časť vody nie je zadržiavaná v krajine a odchádza z miest dažďových… ísť na článok

Súboj: vaňa verzus sprchový kút

Zverejnené 18.5. Čaká vás zariaďovanie nového bytu či domu? Potom ste už možno začali premýšľať o návrhu vysnívanej kúpeľne. Okrem kachličiek, obkladov a tvarov umývadla je potrebné vyriešiť zásadný spor – vaňa alebo sprchový kút? Každý z variantov má svoje výhody… ísť na článok

Ochráňte spodnú stavbu proti nepriaznivým vplyvom

Zverejnené 17.5. Spodná stavba zahŕňa podzemnú časť budovy. Zistite, čo všetko ju bezprostredne ovplyvňuje a ako ju čo najlepšie chrániť. Objavte, ktoré materiály sú najlepšie, použite ich pri stavbe a získajte späť až 100 % ich hodnoty. ísť na článok