Navrhovanie veľkoplošného vykurovania s elektrickými vykurovacími fóliami a rohožami

Pri určovaní koncepcie veľkoplošného vykurovania si možno vybrať medzi priamovýhrevným, zmiešaným a akumulačným spôsobom vykurovania. Štandardný akumulačný systém vo forme podlahového vykurovania sprevádzajú pri prevádzke zvyčajne problémy v oblasti regulácie, ktoré sa odrážajú aj v problémoch s udržaním optimálnej tepelnej pohody. Súvisí s tým aj menšia hospodárnosť premeny energie na úžitkové teplo.

Systém s relatívne malou mierou akumulácie sa nazýva priamovýhrevný (vykurovacia rohož je umiestnená bezprostredne pod dlažbou) alebo zmiešaný (vykurovacia rohož alebo fólia sú uložené vo vrstve betónu s hrúbkou približne 4 až 5 cm). Pri systémoch založených na akumulácii tepla je vykurovacia rohož umiestnená vo vrstve betónu s hrúbkou 10 až 14 cm.

Priamovýhrevné a zmiešané systémy
Pri voľbe koncepcie priamovýhrevného alebo zmiešaného vykurovania sa treba rozhodnúť, či bude vykurovacia podlaha jediným zdrojom tepla v miestnosti, alebo bude doplnkovým zdrojom (doplnkové vykurovanie). V závislosti od toho volíme veľkosť plošného príkonu vykurovacej rohože či vykurovacej fólie.

V prípade, že vykurovacia podlaha bude jediným zdrojom tepla, príkon určuje jednoznačne veľkosť plochy podlahy použitej na vykurovanie a výpočtová tepelná strata miestnosti. Tento spôsob vykurovania však nie je vhodný pre obytné miestnosti, ktoré majú tepelnú stratu vyššiu než 0,9 W/(m³ . K) (pri objeme do 100 m³), pretože v období s nízkou teplotou na úrovni mrazu bude s veľkou pravdepodobnosťou dochádzať k prekračovaniu teploty povrchu podlahy nad limit povolený hygienickými predpismi.

V prípade doplnkového vykurovania je voľba plošného príkonu variabilná. V zásade je vhodné voliť skôr nižšie hodnoty, samozrejme, s ohľadom na charakter miestnosti a spôsob jej užívania. V kúpeľniach je však vhodné voliť na zabezpečenie rýchlejšieho prechodu do ustáleného vykurovacieho stavu vyššie hodnoty príkonu. V miestnostiach, ktoré sú trvalo obývané, sa odporúčajú naopak nízke hodnoty – okolo 60 W/m².

Ak sa podarí v miestnosti s tepelnou stratou okolo 1 W/(m³ . K) využiť na vykurovanie celú podlahovú plochu, potom napríklad pri inštalácii vykurovacej rohože alebo fólie s plošným príkonom 60 W/m² bude podlaha pokrývať asi 60 % požadovaného príkonu. Pri lepšie izolovaných objektoch (s tepelnou stratou napríklad 0,7 W/(m³ . K)) sa zvýši podiel príkonu, ktorý pripadá na podlahu, až na 75 %.

V praxi sa často osvedčuje využívať na vykurovanie výlučne určité menšie časti podlahy – seda­cie a jedálenské kúty či komunikačné a pracovné plochy. Pre členité a zložité plochy sa ponúka možnosť výroby atypickej vykurovacej rohože podľa dodaného náčrtu (kótovaný obrys vykurovacej plochy). Takisto existuje možnosť dodania rohože s neštandardným plošným príkonom.

Akumulačné systémy
Vykurovacia rohož je v tomto prípade umiestnená v mohutnejšej vrstve betónu. Po akumulácii tepla do vrstvy betónu (v nočných hodinách) sa počas dňa teplo vyžaruje do obytných miestností. Systém sa ťažšie reguluje, napríklad pri náhlom vonkajšom oteplení sa miestnosti prekurujú.

Návrh príkonu
Výpočet tepelnej straty miestnosti vychádza z normy ČSN 06 0210 Výpočet tepelných strát budov pri ústrednom vykurovaní (na Slovensku ide o normu STN 06 0210) a súvisiacich noriem. Príkon systému vykurovania by mal byť rovnaký alebo väčší než vypočítaná tepelná strata. O zvýšení hodnoty sa rozhodne podľa požiadavky na dynamiku prechodu vykurovania do ustáleného stavu. Obvykle sa navýšenie pohybuje medzi 10 až 20 %. Pritom je však dôležité mať na zreteli vplyv celkového inštalovaného príkonu objektu na veľkosť hlavného ističa, od ktorého sa odvíja stály mesačný plat za elektrinu.

Voľba vykurovacieho elementu
Pri voľbe vykurovacieho elementu vychádzame zo znalosti koncepčného návrhu, potrebného inštalovaného príkonu, veľkosti a tvaru podlahových plôch. Najskôr sa treba rozhodnúť, v ktorých plochách sa použijú vykurovacie rohože a v ktorých vykurovacie fólie.

Vykurovacia fólia sa okrem stropného vykurovania odporúča najmä do laminátových plávajúcich podláh, prípadne do drevených podláh. Fólia je vhodná aj na aplikáciu do betónu pri extrémne malých vykurovacích plochách, kde nemožno jednoducho inštalovať vykurovaciu rohož. Vykurovacie rohože sa využívajú do všetkých možných podlahových aplikácií, na inštaláciu priamo pod dlažbu alebo do vrstvy betónu.

Ďalším krokom je voľba vhodného plošného príkonu Psq (W/m2), pri ktorej sa treba riadiť týmto rámcovým odporúčaním:

• silikátové podlahy s dlažbou – miestnosti s trvalým pobytom osôb: 55 až 100 W/m²,
• miestnosti s krátkodobým pobytom osôb (kúpeľne, chodby, WC): 50 až 160 W/m²,
• laminátové podlahy: 80 W/m²,
• drevené podlahy: 60 W/m².

V prípade, že by pri celoplošnom podlahovom vykurovaní ako jedinom zdroji tepla vypočítaný príkon znamenal prekročenie horného limitu povrchovej teploty, je nevyhnutné realizovať buď dodatočné zateplenie, alebo inštalovať prídavné vykurovanie. V opačnom prípade môže viesť vysoký plošný príkon k prekročeniu povrchovej teploty podlahy nad rámec hygienického predpisu, t. j. nad hodnoty 27 až 28 °C v trvalo obývaných miestnostiach. Pre miestnosti s krátkodobým pobytom osôb obmedzenie neplatí. V kúpeľniach sa rámcovo odporúča až 34 °C, v chodbách a WC je vhodné voliť príkon viac s ohľadom na úspornosť prevádzky.

Vykurovacie okruhy, z ktorých je vykurovacia rohož vyrobená, dovoľujú zvyčajne dva alebo tri varianty dĺžkového príkonu. Vždy však treba dodržať pomer medzi navrhnutou hodnotou plošného príkonu Psq (W/m²) a dĺžkovým príkonom použitého okruhu PL (W/m) (tabuľka).

Ak sa nedodrží primeraný pomer medzi Psq a PL, prejaví sa to v zmene vzdialenosti medzi vykurovacími káblami rohože (medzi meandrami) – vzdialenosť bude menšia alebo väčšia oproti zvyčajným hodnotám.
Rámcovú kontrolu možno vykonať podľa vzťahu na výpočet vzdialenosti medzi jednotlivými vetvami vykurovacích káblov:

S = 100 . PL / Psq . k

kde    PL    je    dĺžkový príkon (W/m),
    Psq     –    plošný príkon (W/m²),
    S    –    vzdialenosť medzi vykurovacími káblami (cm),
    k    –    tvarový súčiniteľ 1,03 až 1,12 (zvyšuje sa s klesajúcou hodnotou Psq).

Extrémne požiadavky na vysoký plošný výkon pri nezodpovedajúcej hodnote PL vedú k požiadavkám na výrobu rohoží s takými vzdialenosťami, ktoré nemožno akceptovať vzhľadom na najmenší odporúčaný polomer r ohybu kábla s priemerom d (r ≥ 4 d).

Spracovanie vykonávacieho projektu
Vlastné spracovanie vykonávacieho projektu obsahuje:

• výkresovú časť s pôdorysným rozmiestnením vykurovacích rohoží v jednotlivých miestnostiach,
• vyznačenie dilatačných škár, rezy podlahou (skladba podlahy),
• projekt elektroinštalácií vrátane regulácie,
• výpis materiálu.

Projekt by mal obsahovať aj základné technické údaje, ako sú: minimálna vzdialenosť od stien a zariaďovacích predmetov (odporúča sa 50 až 100 mm), maximálna veľkosť dilatačného celku (zvyčajne 25 m²). Ak cez dilatačnú škáru prechádzajú nevykurovacie pripojovacie konce, musia byť vložené v dilatačnej rúrke s možnosťou voľného pohybu.

Pri inštalácii treba dodržiavať pokyny výrobcu, vykurovací kábel napríklad nesmie prechádzať cez dilatačnú škáru a ani sa nesmie krátiť. Rohože sa zas nesmú klásť pod zariaďovacie predmety (vane, sprchové kúty, umývadlá) a nábytok so soklom. Nábytok nad vykurovacou plochou sa musí umiestniť tak, aby sa umožnilo voľné prúdenie vzduchu.

Dilatácia
Vzhľadom na to, že konštrukcia podlahy sa pri zvyšujúcej sa teplote tepelne rozťahuje, je nevyhnutné vybaviť podlahu dilatačnými prvkami, aby sa vylúčila možnosť pnutia konštrukcie podlahy s následným poškodením dlažby (praskliny, odlepenie od podkladu a podobne). Vždy treba realizovať dilatačnú škáru po obvode miestnosti. Celá konštrukcia podlahy vrátane roznášajúcej vrstvy betónu na tepelnej izolácii sa musí realizovať ako plávajúca – betónová vrstva nesmie byť v žiadnom mieste pevne spojená s ostatnými konštrukciami; oddelená je od nich tepelnou izoláciou a dilatačnými páskami po obvode miestnosti, ktoré sú vyvedené až do výšky konečnej podlahy. Dilatačná škára sa musí navrhnúť aj pri väčších plochách. Maximálna plocha dilatačného celku je 25 m², dĺžka dilatačného celku by nemala presiahnuť 8 m a vzájomný pomer strán 1 : 2. Voľbu dilatačných škár určuje pôdorysné riešenie miestnosti. Pôdorysy tvaru L, Z či T sa delia na obdĺžnikové alebo štvorcové polia, dilatačná škára sa zhotoví v roznášajúcej betónovej vrstve aj v samotnej dlažbe. V dlažbe ju možno zhotoviť pružným silikónom alebo špeciálnymi dilatačnými profilmi. V úzkych a dlhých miestnostiach (napríklad chodby) sa odporúča maximálna dĺžka uhlopriečky na jednu dilatačnú plochu 7 m.

Zhrnutie
Elektrické vykurovanie sa dostáva do povedomia neustále sa zväčšujúceho počtu potenciálnych užívateľov aj realizačných firiem. Tento trend a záujem o elektrické podlahové vykurovanie potvrdzujú aj predajcovia týchto systémov, ktorí poukazujú na trvalo narastajúce predaje vykurovacích fólií, rohoží aj vykurovacích elektrických káblov. To však prináša aj určité riziká. Do návrhov a inštalácií vykurovacích fólií sa púšťajú aj firmy, ktoré nemajú potrebné teoretické znalosti z oblasti vykurovania. Samozrejme, podla­hové vykurovanie s vykurovacími fóliami možno použiť ako hlavný a jediný zdroj tepla, vždy je však nutné posúdiť tepelnotechnické vlastnosti stavby. Tento systém je vhodný najmä pre dobre zateplené objekty, ktoré majú malé tepelné stra­ty, teda pre nízkoenergetické a pasívne domy.

Ing. Peter Šovčík

Autor pôsobí ako externý konzultant spoločnosti Fenix GROUP, a. s.

Článok bol uverejnený v časopise TZB Haustechnik.