Teplovzdušné vykurovanie predstavuje systém, v ktorom sa tepelná energia dostáva do vykurovanej miestnosti výlučne prúdiacim teplým vzduchom. V miestnosti sa vzduch ochladzuje na požadovanú vnútornú teplotu a odvádza sa mimo miestnosti. Teplonosnou látkou je vzduch.
Princípy a špecifiká teplovzdušného vykurovania
Pri teplovzdušnom vykurovaní sa vykuruje objekt iba teplým vzduchom. Ten ohrieva miestnosť, sám sa ochladzuje a potom sa odvádza mimo miestnosti. Z porovnania fyzikálnych vlastností vody a vzduchu je zrejmé, že vzduch je vďaka oveľa menšiemu mernému teplu a nižšej teplote horším nosičom tepla. Aby sa vykúrila miestnosť na rovnakú teplotu, zvyčajne je potrebné oveľa viac teplého vzduchu ako teplej vody.
Preto musia mať rozvody teplovzdušného vykurovania podstatne väčšie rozmery ako pri teplovodnom vykurovaní, čo znamená aj väčšie stavebné zásahy do objektu. Len viac teplého vzduchu však nestačí, na dosiahnutie tepelnej pohody musí byť jeho teplotný spád (rozdiel v teplotách privádzaného a odvádzaného vzduchu) vyšší ako pri vode, lebo chýba odovzdávanie tepla sálaním. To znamená, že vzduch musí byť ohriaty na vyššiu teplotu. Zároveň sa teplovzdušné kúrenie pomerne ťažko napája na tradičný centrálny zdroj na tuhé palivá.
Výhody teplovzdušného vykurovania
Teplovzdušné vykurovanie má mnohé prínosy. Nepotrebuje klasické vykurovacie telesá, ktoré prekážajú v miestnosti, a vie veľmi rýchlo reagovať na akúkoľvek zmenu požiadaviek ohľadom svojho výkonu. V porovnaní s tradičným teplovodným vykurovaním nie sú v tomto prípade potrebné vykurovacie plochy a teplovzdušné vykurovanie je pružnejšie (vie rýchlejšie reagovať na zmenu výkonových požiadaviek). Na dosiahnutie tepelnej pohody potrebuje vzhľadom na absenciu sálavej zložky vyššie teploty vzduchu, čo vedie k vyšším tepelným stratám a k odlišnému vnímaniu tepelnej pohody užívateľmi.
Teplovzdušné kúrenie v drevostavbách
S rozmachom výstavby nízkoenergetických ľahkých montovaných domov môžeme predpokladať, že sa teplovzdušné vykurovanie rozšíri aj u nás, keďže pre ľahké objekty na báze dreva je veľmi vhodné. Tieto stavby majú dobré tepelnoizolačné, zato slabšie tepelnoakumulačné vlastnosti. Pre drevostavby je výber vhodného systému vykurovania ešte dôležitejší. Stavba má nízke tepelné straty a drží stabilnú vnútornú klímu, čo znamená, že zdroj tepla môže pracovať v nízkoteplotnom režime a aj menší výkon postačí na dosiahnutie komfortu. Tradičná teplovodná vykurovacia sústava je pre ne málo pružná a z hľadiska návrhu veľmi citlivá na prípadné nedodržanie projektovaných hodnôt.
Prečo je teplovzdušné kúrenie vhodné pre drevostavby?
Drevostavby vďaka svojej izolácii nepotrebujú toľko energie na vykurovanie. V týchto typoch objektov sa v zahraničí (najmä v USA a Kanade) bežne používa klasické teplovzdušné vykurovanie s cirkulačnou prevádzkou. Drevostavby majú vynikajúce tepelnoizolačné vlastnosti, takže potrebujú menej energie na vykurovanie.
V kontexte nízkoenergetických a pasívnych domov, ktoré majú nízku spotrebu tepla (spravidla do 10 Wattov na meter štvorcový), sa teplovzdušné vykurovanie často používa.
Typy teplovzdušných vykurovacích systémov
Lokálne teplovzdušné systémy
Pece a kozuby sú najjednoduchším spôsobom teplovzdušného vykurovania, patria však k lokálnym spôsobom kúrenia, hoci rozvodmi možno teplo prenášať aj do iných miestností. Na rozdiel od ostatných teplovzdušných systémov odovzdávajú teplo aj sálaním.
Najjednoduchší princíp majú kachľové pece, ktoré ohrievajú vzduch medzi oceľovou vykurovacou vložkou a plášťom z keramických kachlíc. Do miestnosti prúdi teplý vzduch mriežkami, ktoré sa zväčša dajú regulovať. Vzduch možno viesť aj do ostatných miestností pomocou vzduchových kanálov. Výhodou tohto spôsobu vykurovania je možnosť rýchleho vykúrenia miestnosti, k nevýhodám patrí nadmerné vírenie prachu a vysúšanie vzduchu.
Hypokaustové systémy
Nevýhody klasických kachľových pecí eliminujú hypokaustové uzavreté systémy. Ide o voľne stojace ohniská na spaľovanie dreva, ktoré sú umiestnené v uzatvorenej obstavbe. Vzduch prúdi pôsobením gravitácie (alebo je vháňaný ventilátorom) do dutých stien alebo dutých podláh z keramických tvaroviek, ktoré sálaním odovzdajú teplo do miestnosti. Jedným ohniskom sa tak dajú vykurovať aj dve podlažia rodinného domu. S hypokaustovým uzavretým systémom treba rátať už pri projekcii domu, jeho dodatočné osadenie by bolo veľmi zložité. Vykurovací systém pomocou hypokaustu má korene už v starovekom Ríme a má teda viac ako 2000 rokov (slovo hypokaust pochádza z gréckeho slova „hypokauston“ a znamená veľkoplošné „vykurovanie zdola“ cez dutinovú konštrukciu podlahy). Zdravé sálavé teplo v celom dome, možnosť rozvedenia sálavého tepla aj do iných miestností je jeho kľúčovou výhodou. Tieto vykurovacie systémy sa používajú najmä v USA, Kanade a Škandinávii, čiže tam, kde je dlhá tradícia stavania montovaných drevených domov.
Systémy s cirkulačnou prevádzkou (americký typ)
Ako názov vypovedá, vzduch v ňom obieha stále dookola. Srdcom tohto systému je teplovzdušný agregát. Z neho sa kovovými potrubiami v konštrukcii podlahy, pod stropom alebo v podstrešnom priestore rozvádza teplý vzduch do jednotlivých izieb, ktoré ohrieva. Potrubia musia byť vzduchotesné a dobre tepelne izolované, netreba zabúdať ani na elimináciu prípadného hluku. Z izieb sa vzduch dostáva cez mriežky, rôzne netesnosti alebo pri otvorení dverí do chodby, kde sa spätne nasáva do vykurovacieho systému.
Tento vykurovací systém minimalizuje prach v miestnostiach, pretože počas každého prechodu cez kotol sa vzduch filtruje. Problematické je iba zapnutie systému po dlhšej prestávke, keď sa naozaj zvíri prach usadený v potrubí. Špecializované firmy však dokážu potrubia pred začiatkom vykurovacej sezóny dobre vyčistiť. Každý dom vykurovaný pomocou systému s obehovým vzduchom má na zabezpečenie optimálnej tepelnej pohody aj sálavý kozub alebo kozub v hlavnej miestnosti. Systémy amerického typu s cirkulačnou prevádzkou neriešia vetranie jednotlivých miestností a sú vhodné pre prízemné domy.
Systémy s ventilačnou prevádzkou (integrované vetranie)
Teplovzdušné vykurovanie integrované s riadeným vetraním objektu predstavuje modernú koncepciu, ktorá je využiteľná najmä v dobre zateplených objektoch s nízkou potrebou energie na vykurovanie. Tieto systémy sa používajú predovšetkým v moderných, dobre zateplených budovách. Zabezpečujú nielen ohrievanie, ale aj výmenu vzduchu. V porovnaní so systémom s obehovým vzduchom je distribučná sieť zložitejšia, pretože musí zabezpečiť nielen vykurovanie, ale aj vetranie. Cieľom je zabrániť znečisťovaniu vzduchu jednej miestnosti od vzduchu v druhej, preto sa prívody vykurovania a zároveň vetrania umiestňujú v menej namáhaných priestoroch (obytné miestnosti, chodby) a odvádzacie otvory sa umiestňujú do priestorov s vyššou produkciou znečisteného vzduchu (kuchyne, kúpeľne, WC).
Pri návrhu prívodov a odvodov vzduchu treba zabezpečiť aj dostatočnú zvukovú izoláciu jednotlivých miestností. Aj keď je systém správne navrhnutý, je vhodné doplniť miesta, kde sa produkuje najviac znečistenia lokálnymi vetracími prvkami, ako sú odsávače pár v kuchyniach a podtlakové vetranie WC. Množstvo privádzaného čerstvého vzduchu sa môže optimalizovať podľa aktuálnej potreby.
Zdroje tepla pre teplovzdušné systémy
Vykurovací zdroj treba riešiť tak, aby bol schopný ohrievať čerstvý vonkajší vzduch na požadovanú vnútornú teplotu. Musí byť dostatočne pružný, aby bol schopný ihneď reagovať na zmeny vonkajších podmienok. Podľa druhu primárneho paliva možno použiť zdroje na plyn (zemný aj kvapalný), olej alebo elektrické zdroje.
Teplovzdušné kotly a agregáty
Teplovzdušný kotol sa líši od nám známejších kotlov používaných v teplovodných systémoch. Jeho ohrievací dielec tvorí horák a výmenník tepla medzi spalinami a ohrievaným vzduchom. Okrem ohrievacieho dielca je súčasťou kotla vždy aj ventilačná a filtračná jednotka, ako aj regulácia. Odťah spalín je vždy nútený, pretože spaliny nemajú takú vysokú teplotu, aby odchádzali prirodzene komínovým ťahom. Vďaka tomu môže mať odťahový komín pomerne úzky profil.
Vyššiu účinnosť ako klasické dosahujú kondenzačné kotly, ktoré okrem tepla z horenia využívajú aj kondenzačné teplo spalín. Teplovzdušné kondenzačné kotly dokonale využívajú tento princíp, pretože na rozdiel od teplovodných kondenzačných kotlov nevzniká problém s nízkou teplotou ohrievanej látky (teplota vzduchu je asi 50 °C). Účinnosť klasických plynových teplovzdušných jednotiek je okolo 80 %, kondenzačné teplovzdušné jednotky dosahujú ešte oveľa vyššiu účinnosť - až 96 %. Teplovzdušné agregáty sa vyrábajú na zemný plyn, propán-bután alebo ľahký vykurovací olej. V zahraničí sa používajú aj plne elektrické agregáty.
Elektrické zdroje a tepelné čerpadlá
Elektrickú energiu možno využiť dvomi spôsobmi: jedným je odporový ohrev vzduchu alebo akumulácia tepla do vody, druhým je využitie slnečnej energie prostredníctvom teplovodných kolektorov s akumuláciou tepla do vody. Parametre vykurovacích sústav, vhodných do nízkoenergetických domov spĺňajú aj systémy s tepelnými čerpadlami, ktoré odovzdávajú teplo teplovzdušnému vykurovaciemu systému priamo (sekundárna strana čerpadla ohrieva priamo vzduch) alebo prostredníctvom hydraulického okruhu (sekundárna strana čerpadla ohrieva vodu a tá pomocou teplovodného výmenníka ohrieva vzduch). Výhodou tepelných čerpadiel vzduch - vzduch je jednoduchšie prepojenie na letnú prevádzku, keď tepelné čerpadlo možno využiť v reverznej prevádzke na chladenie. Najuniverzálnejším riešením pre drevodom je tepelné čerpadlo vzduch-voda. Funguje na princípe odoberania tepla z vonkajšieho vzduchu a jeho odovzdania do vykurovacej vody.
Rekuperácia tepla
Teplovzdušné vykurovanie s ventilačnou prevádzkou umožňuje aj rekuperáciu tepla - získavanie tepla z už vydýchaného vzduchu a jeho odovzdávanie čistému chladnejšiemu vzduchu zvonku. Na tento účel sa obyčajne používajú doskové rekuperačné výmenníky, ktoré dosahujú účinnosť približne 80 %. Odpadový vzduch pritom predhrieva vonkajší vzduch, vo vykurovacom registri sa zohreje na vysokú teplotu a potom sa privádza do domu prostredníctvom kanálov. Nevzniká riziko prievanu a vlhkosť zostáva na konštantnej úrovni. Rekuperácia nie je zdroj tepla, ale výrazne ovplyvňuje energetickú bilanciu domu. Prináša aj zdravotný prínos, keďže čerstvý vzduch prichádza prefiltrovaný.
Dôležité aspekty a odporúčania
Doplnkové zdroje tepla a tepelná pohoda
Na zvýšenie tepelnej pohody aj pri nižšej teplote sa zvyčajne v najväčšej miestnosti drevenej stavby umiestni kachľová pec alebo rozmerný kozub, ktoré v sebe dokážu teplo akumulovať a sálať ho do celého okolia. Negatívne chladné sálanie bežne izolovaných obvodových konštrukcií možno riešiť inštaláciou doplnkového lokálneho sálavého zdroja tepla - kozubu alebo kachľovej pece. Takto je v hlavnej miestnosti bytu alebo domu zabezpečená tepelná pohoda aj pri nižšej teplote vzduchu. Kachľové pece s moderným akumulačným systémom ORTNER majú podobné vlastnosti ako tradičné pece so šamotovým systémom od firmy RATH. Tieto pece umožňujú zabudovanie aj väčších presklených dvierok, takže pec poskytuje popri príjemnom sálavom teple aj efekt ohňa krbu, kde si užívateľ môže vychutnávať prekrásny pohľad na plamene ohňa.
Energetická účinnosť a ekológia
Celosvetový tlak na znižovanie potreby energie na vykurovanie dramaticky mení požiadavky na tepelnotechnické vlastnosti obalových konštrukcií budov. Nejde len o zvýšenie požadovaného tepelného odporu nepriezračných obvodových konštrukcií, pevných výplní a okien, ale aj o minimalizáciu infiltrácie - nekontrolovateľnej výmeny vzduchu. Ekologické hľadisko je ďalším silným argumentom, prečo si vybrať pre vykurovanie kachľovú pec alebo akumulačný krb, keďže emisie CO2, ktoré spôsobujú tvorbu skleníkového efektu na našej planéte, sú jednoznačne najnižšie. Drevo patrí k obnoviteľným zdrojom suroviny.
Díl 7: Vzduchotechnika v dřevostavbách
Kombinované riešenia a projektovanie
Pre mnohých majiteľov domov má okrem účinnosti aj emocionálnu hodnotu. Najspoľahlivejším riešením pre moderný montovaný dom je kombinácia podlahového kúrenia, rekuperácie a tepelného čerpadla. Dôležitá je aj dostupnosť energií v danej lokalite. Niekde je prirodzenou voľbou plyn, inde je praktickejšie elektrické riešenie alebo tepelné čerpadlo. Pri každom riešení však platí, že návrh vykurovania by mal vychádzať z presného energetického výpočtu a projektovej dokumentácie.
tags: #teplovzdusne #kurenie #v #drevostavbe