Suché nebo mokré? Stěnové sálavé systémy pro vytápění a chlazení budov

Stěnové sálavé systémy lze využívat v zimním období i letním období. V zimním období plní funkci nízkoteplotního vytápění a v letním období plní funkci vysokoteplotního chlazení. Stěnové sálavé systémy, které nabízejí různí výrobci, se liší jak z materiálového, tak i konstrukčního provedení.

Trubky stěnového sálavého systému lze instalovat na stěnu do vnitřní omítky, do konstrukce stěny nebo do sádrokartonových desek, které vytvářejí systémy stěnových prvků. Fenomény dnešní doby, jako globální oteplování, nárůst populace, ekonomický a technický rozvoj, zvyšují spotřebu energie potřebné na chlazení budov.

Proto je možné očekávat rostoucí trend z hlediska návrhu a instalace chladicích systémů. Vytvoří se tak obrovský tlak na energetickou infrastrukturu a výrazně se zvýší dopady na životní prostředí. Je tedy nezbytné optimalizovat návrh chladicích systémů. Instalace sálavých systémů na bázi vody může pomoci tyto negativní účinky zmírnit.

Sálavé systémy lze totiž velmi dobře kombinovat s kvalitními obnovitelnými zdroji energie, jako jsou tepelná čerpadla a solární kolektory. Výhodou je i to, že tyto systémy lze využít na vytápění, jakož i chlazení obytných prostor. V Evropě s mírným a suchým podnebím v dobře izolovaných budovách stačí jen malá část sálavého povrchu k vytvoření tepelné pohody v obytném prostoru. Proto stěnové sálavé systémy představují potenciální řešení pro nové, jakož i stávající budovy. Díky svým výhodám by stěnové sálavé systémy mohly být vhodnější než běžně používané sálavé podlahy a stropy [9].

Přehled stěnových energetických systémů

V této části se zabýváme nabízenými typy sálavých systémů, jejich instalací a možnostmi použití v praxi. Stěnové sálavé systémy, které jsou v této kapitole popisovány,  jsou vybrány vzhledem k jejich dostupnosti na trhu

Firma REHAU, s. r. o., nabízí stěnový energetický systém pro stěnové vytápění/chlazení formou:

Suché instalace

Vlastnosti suché instalace: systémy suché instalace pro stěnu slouží k vytápění i chlazení. Jsou určeny pro bytové i nebytové prostory. Tento systém sestává ze stěnových prvků z pásově vyráběných, jádrově impregnovaných sádrokartonových desek vyztužených vlákny podle normy DIN 18180 / DIN EN 520. Tyto stěnové prvky jsou tvořeny trubkami RAUTHERM S z výroby připravenými o rozměrech 10,1 x 1,1 mm v rozestupu pokládky VA 45 mm. Jeden stěnový prvek má rozměry 2 000 x 625 a 1 000 x 625 mm [1].

Deklarovaná výhoda použití tohoto systému je v možnosti instalace v místnostech s nízkou konstrukční výškou díky tloušťce desky 15 mm. Díky suché instalaci je výjimečně vhodný i jako sanační systém. Povrch desek je připraven na malování v závislosti na kvalitě použitého tmelu bez čekání na vyschnutí omítky [1].

Mokrá instalace

Vlastnosti mokré instalace: systém mokré instalace pro stěnu je vhodné pro vytápění i chlazení budov. Jsou také určeny pro bytové i nebytové prostory. Instalace tohoto systému představuje jednoduché položení a bezpečné upevnění trubek RAUTHERM SPEED na syrové stěny nebo strop. Rozestupy trubek při mokré instalaci mohou představovat 2,5 cm nebo násobky této hodnoty. V obtokových částech se použije dvojitý držák [1].

Deklarovaná výhoda systému s mokrou instalací je v rychlém, flexibilním a jednoduchém položení trubek. Topná pole mají variabilní možnosti napojení (možnost použití při různých geometrických tvarech místností). Při použití systému je možnost jednovrstvého vyhotovení omítky [1].

Firma UPONOR® nabízí produkty stěnového vytápění a chlazení formou:

Mokrá instalace Fix 14

Tento způsob provedení představuje použitelné řešení s různými typy omítky. Pro stěnové systémy vytápění aplikované přímo na stěnu doporučujeme použít systém FIX wall Heating – mokrý podomítkový systém od společnosti Uponor.

Tato konstrukce stěny umožňuje bezpečné a stabilní spojení mezi omítkou a stěnou. Topná potrubí jsou zapuštěna do stěn, čímž se dosáhne dokonalého přenosu tepla do vytápěného prostoru. Jde o ideální systém pro nové budovy, jakož i budovy vyžadující částečnou rekonstrukci [2].

Deklarované výhody mokré instalace:

• jednoduchá instalace jen s několika komponenty,
• představuje také bezpečné uchycení mezi omítkou a stěnou,
• lze ji využít s různými typy omítky včetně hliněné omítky,
• lze použít kompozitní trubku Red nebo PE-Xa Red (rozměr 14 nebo 16 mm) [2].

Systém Siccus (suchý systém)

Použití suchého systému Uponor Siccus do zdi je vhodné všude, kde vznikl požadavek na vytvoření konstrukce bez mokrých procesů za krátký čas a to v obytných i nebytových objektech. Tento druh instalace splňuje i protipožární odolnost. Uponor Siccus je lehký a obsahuje pouze tři komponenty; tepelně vodivou hliníkovou lamelu, topné potrubí, PE fólii.

Konstrukce s nízkou hmotností umožňuje rychlou regulaci teploty. Teplovodivé lamely jsou upevněny na montážních profilech (CD profil), ve kterých jsou vedena topná potrubí. Hliníkové teplovodivé lamely jsou flexibilní, snadno řezatelné a předmontované s Uponor potrubími PE-Xa a MLC potrubí v hliníkové teplovodivé lamely [2].

Deklarované výhody Uponor Siccus pro stěny:

• Rychlá instalace,
• nízká hmotnost,
• dokonalý přenos tepla,
• speciálně navržen panel pro univerzální použití,
• rychlý reakční čas [2].

Uponor Renovis (suchý) systém pro renovace

Uponor Renovis panel představuje tzv. suchý systém stěnového nebo stropního vytápění či chlazení. Uponor Renovis panel sestává ze: sádrové desky tl. 15 mm s jádrem vyztuženým vlákny. V desce je integrována trubka Uponor Pexa 9,9 x 1,1 mm. Rozestup trubek je 50 mm.

Deklarované výhody Uponor renovuje:

• Pevné uchycení trubek,
• možná integrace zařízení ventilace, osvětlení nebo jiných elektrických zařízení,
• instalace na všechny povrchy stěn,
• příjemný komfort při nízkoteplotním topném systém [2].

Firma UNIVENTA, s. r. o., nabízí produkty stěnového vytápění a chlazení:

Princip nekonečné trubky

Topný systém v stěně tvoří bezpečnostní čtyřvrstvá topná trubka UNIVENTA Radia-Noxy stálého průměru (14 x 2,0 mm; 16 x 2,2 mm), která je na stěnu uložena vodorovně, meandrovitým způsobem. Samostatné trubky jednotlivých topných okruhů jsou napojeny z jednoho společného rozdělovače [3].

Princip registru

Topný systém ve stěně je složen z trubek minimálně dvou různých průměrů. Hlavní přívodní a vratné potrubí jsou mezi sebou propojeny systémem většího počtu tenkých trubek, které tvoří topný systém [3].

Firma INFRACLIMA, s. r. o., nabízí stěnový systém z kapilárních rohoží:

Kapilární rohože mají také potenciál v kombinaci s vhodným zdrojem tepla/chladu snížit náklady na provoz. Zdroj chladu by mohlo představovat tepelné čerpadlo, ale i nainstalovaný zemní výměník/kolektor, který by v kombinaci s kapilárními rohožemi mohl dokázat plnohodnotně vychladit prostory v létě i při vyšších teplotách. Tím se zároveň vytvoří příjemné prostředí v interiéru, přičemž v provozu budou pouze dvě oběhová čerpadla o příkonu pouze 20 až 40 W (celkem).

Pro srovnání kompresor na tepelném čerpadle pro chlazení má příkon 1 500 až 3 000 W. Není tedy nutná údržba, měnění filtrů. Kapilární rohože využívají princip velkoplošného chlazení vodou cirkulující v systému. Systém pracuje na principu odebírání přebytečného tepla z místnosti. Kapilární rohože mají hustou síť kapilár s roztečí 1,5 až 3 cm. Kapilární rohože spojují výhody rychlé klimatizace a sálavého způsobu odvádění přebytečného tepla [4].

Kapilární rohože se vyrábějí z recyklovatelných materiálů, což významně šetří životní prostředí. Díky nízkým provozním teplotám vody v systému je životnost kapilár prakticky neomezená [4].

Deklarované výhody stěnového sálavého systému kapilárních rohoží:

• Vytápění i chlazení,
• zdravé bydlení,
• zvyšování výkonnosti pracovníků v administrativě,
• ekologický výrobek,
• prakticky neomezená životnost,
• celoroční udržování tepelně vlhkostní mikroklima [4].

Společnost Harreither nabízí produkty stěnového chlazení a vytápění:

Hitherm – stěnový registr pro vytápění a chlazení – mokrý proces

Tento systém je možné vyměnit za aktivní klimatizační stěny. Díky vysoké ohebnosti jednotlivých registrů lze jednoduchým způsobem hospodárně a pohodlně vytápět i zakřivené povrchové plochy [5].

Důkladně vyhotovené polyfúzní svary spojují navzájem jednotlivé registry a zajišťují bezproblémový a bezpečný topný a chladicí provoz [5].

Deklarované výhody stěnového sálavého systému Hitherm:

• Systém předává do okolního prostředí příjemné sálající teplo bez víření prachu,
• je ideální pro použití v pokojích nebo posilovnách,
• díky ohebnosti má stěnové topení Hitherm mnohostranné využití při instalaci,
• stěnové vytápění Hitherm umožňuje extrémně nízkou přívodní teplotu,
• oválný průřez trubek umožňuje malou výšku instalace a tloušťku omítky cca 2,5–3 cm,
• uložení systému Hitherm umožňuje neomezené zařizování prostor,
• Hitherm systém je vyroben z high-tech umělé hmoty s dlouhou životností [5].

Hitherm compact – stěnový registr pro vytápění a chlazení – suchý proces

Tento systém je tvořen sendvičovou strukturou (obr.)

Systém Hitherm Compact má tyto deklarované výhody:

• Ideální pro modernizace: ztratí se ve stěnách,
• v létě představuje tiché chlazení a v zimě příjemné sálavé teplo,
• nebrání nástěnné montáži obrazů a regálů,
• klimatické stěny lze realizovat i dodatečně suchým stavebním postupem,
• rychlá, jednoduchá a čistá montáž,
• možnost dodatečné montáže,
• použitelný i v šikmých podkrovích a na stropech,
• povrchové plochy připravené k nátěr [5].

Firma HERZ nabízí plošné sálavé systémy určené rovněž i pro stěnu. Nabízí [6]:

Plošné stěnové sálavé systémy s mokrou instalací

Instalace mokrým způsobem je možná na základě komponent, které jsou znázorněny na obr. 11 [6].

Plošné stěnové sálavé systémy se suchou instalací

Tento druh instalace je možný na základě desek, do kterých se vkládá potrubí s tím, že výkon tohoto systému je možné zvýšit vložením teplovodivá plechu do desky viz obr. 12 [6].

Firma Viega nabízí stěnový sálavý systém ve formě Fonterra Side-deska stěnového vytápění i chlazení. Tento systém tedy umožňuje plnit funkci vytápění i chlazení a jde o suchou instalaci. Sestává ze sádrovláknité desky a trubky Fonterra PB d12, která je do desky integrovaná – viz obr. 13 [7].

Firma ATRIA nabízí stěnový sálavý systém pro vytápění, který sestává z potrubí o průměru 10 mm. Toto potrubí se ukládá do fixačních lišt, jež se připevňují na hrubou stavbu (stěny z cihly či zdivo). Po uložení potrubí do fixační lišty lze nanést omítka – viz obr. 14 [8].

Stěnové vytápění se reguluje pomocí hlavního rozdělovače a následně pomocí menších rozdělovačů k tomu určených. Délka jedné větve by neměla přesáhnout 50 metrů a obě větve by měly být přibližně stejně dlouhé. Tento systém stěnového sálavého vytápění se montuje z instalačního svépomocné systému topení Hepworth. Při tomto typu topení není nutné používat žádné nářadí. Každý spoj je možné vícenásobně rozebrat a zase spojit [8].

Firma gabotherm® nabízí stěnový sálavý systém pro vytápění i chlazení, a to formou suché i mokré instalace – viz obr. 15 [9].

Tento stěnový sálavý systém je možné napojit na několik zdrojů tepla – ať už jde o plynové kondenzační kotle, tepelná čerpadla, nebo i solární zařízení. Základem systému s mokrou instalací jsou tyto komponenty: upínací lišta pro trubky a trubky. Základem systému se suchou instalací jsou tyto prvky: systémová deska, do které se ukládají polybutenové trubky podle připraveného nákresu. Rozdělovače slouží k připojení jednotlivých okruhů v tomto případě stěnového vytápění nebo chlazení a regulace, která je důležitá pro konečného uživatele při nastavování jednotlivých parametrů a ovládání celého systému [9].

Závěr

Společnosti nabízejí stěnové sálavé systémy formou mokré nebo suché instalace. U mokrých systémů je výhoda použití v místnostech s různými geometrickými rozměry; výhoda suché instalace je převážně v použití při rekonstrukcích stávajících objektů. Dalším používaným systémem jsou kapilární rohože, které mají potenciál vytvořit homogenní tepelné prostředí díky možnosti jejich instalace současně do podlahy, stěny i stropu a rovnoměrnému rozložení povrchové teploty.

Stěnové sálavé systémy jsou vhodné pro použití s ​​obnovitelnými zdroji energie, jako jsou tepelná čerpadla připojená k zemi a solární kolektory, s relativně vysokým citelným chladicím výkonem. Výhoda spočívá i v tom, že tyto stěnové sálavé systémy je možné používat na vytápění i na chlazení. Při používání stěnových sálavých systémů je třeba zhodnotit umístění trubek ve stavební konstrukci, protože právě tento fakt má výrazný vliv na jejich výkon. Rovněž je třeba vzít v úvahu materiál konstrukce stěny, který má značný vliv na výkon a dynamiku stěnového sálavého systému [10, 11].

Poděkování

Tato práce byla podpořena Ministerstvem školství, vědy, výzkumu a sportu SR prostřednictvím grantů VEGA 1/0303/21 a 1/0304/21.

Literatura

[1]     https://www.rehau.com/sk-sk/stenove-vykurovanie-a-chladenie

[2]     https://www.uponor.sk/produkty/stenove-vykurovanie-a-chladenie

[3]     https://www.univenta.sk/wp-content/uploads/2015/04/Stenove-vykurovanie.pdf

[4]     http://www.infraclima.sk/sk/kapilarne-rohoze-strop-stena

[5]     https://www.harreither.com/

[6]     https://www.herz-sk.sk/plosne-salave-systemy/plo-1/

[7]      https://www.viega.sk/sk/produkty.html

[8]      https://www.atria.sk/vykurovacia-technika/

[9]     https://www.gabotherm.sk/system-gabotherm/

[10]  Šimko, M., Krajčík, M., Šikula, O., Šimko, P. & Kalús, D. (2018). Insulation panels for    active control of heat transfer in walls operated as space heating or as a thermal barrier: Numerical simulations and experiments. Energy and buildings (ISSN 0378-7788). Vol. 158, 135–146.

[11]   Krajčík M and Šikula O. The possibilities and limitations of using radiant wall cooling in new and retrofitted existing buildings. Appl Therm Eng 2020.