Teplotní gradient v místnosti se stropním vytápěním Ecofilm

9. ledna 2012

Partneři sekce:

V minulém roce společnost Fenix Group vydala studii Stropní vytápění Ecofilm v nízkoenergetických domech. Jejím cílem bylo vyhodnocení teplotního gradientu v obytné místnosti při použití stropního vytápění s nízkým plošným výkonem. Zpráva vznikla na základě testu provedeného v prostoru dobře izolované moderní stavby a výsledky zřetelně ukázaly, že vyhovujícího profilu teplotního gradientu lze dosáhnout při instalovaném výkonu stropního vytápění mezi 80 a 140 W/m² (aktivní otopná plocha). Článek přináší výsledky nové studie zaměřené na stropní vytápění o výkonu 40 – 100 W/m².

Popis měření
Pro účel této studie byla vybudována nízkoenergetická testovací místnost v prostorách nevytápěného skladu. Podlaha, stěny a strop byly izolovány vícevrstvou izolací, používanou v moderních nízkoenergetických budovách. Jako zdroj tepla byly použity otopné prvky Ecofilm. Regulací napájecího napětí bylo dosaženo snížení instalovaného výkonu vytápění až na 40 W/m². Pro srovnání byly zaznamenávány povrchové teploty stěn a teplotní gradient od podlahy ke stropu.

Ve stropě bylo instalováno celkem 24 propojených otopných prvků. Otopná plocha každého prvku byla 0,495 m², celková otopná plocha byla

11,88 m². Prvky měly jmenovitý výkon 150 W/m² při 230 V. Použitím nastavitelného transformátoru bylo dosaženo výkonů 40, 60, 80 a 100 W/m² (vyhřívaná plocha). Termočlánky typu K připojené ke sběrači dat HP 34970A snímaly teplotu na povrchu otopného prvku, sádrokartonového povrchu a uvnitř série matných černých plastových koulí, které byly připevněny na testovací stojan ve vzdálenostech 200 mm. Tyto termočlánky byly použity k měření vertikálního teplotního profilu v testovací místnosti pro všechny hodnocené úrovně výkonu.

Otopná soustava byla řízena standardním digitálním elektronickým pokojovým termostatem Aube TH232, pracujícím v režimu snímání vzduchu. Výstupní relé termostatu řídilo spínání externího spínače, připojeného na nastavitelný transformátor, a otopnou zátěž. Jeden pól spínače byl připojen na jeden ze vstupů sběrače dat a zaznamenával spínání a vypínání otopné soustavy.

Výsledky testu
Grafy na obr. 1 ukazují odpovídající průběhy teplot zjištěné pro jednotlivé testované výkony. Z grafů je patrné, že ačkoliv je doba potřebná pro dosažení 21 °C pro sepnutí termostatu nejkratší pro nejvyšší instalovaný výkon, jednotlivé okamžité teploty, zaznamenané pro každý výkon, jsou téměř identické. Na obr. 2 je zobrazen teplotní profil od podlahy ke stropu pro jednotlivé testované výkony (zobrazeny jsou výsledky měřené v 70. hodině od začátku měření). Výsledky zřetelně ukazují, že v testované místnosti s malou tepelnou ztrátou je teplotní profil po dosažení rovnováhy stejný pro všechny výkony v rozmezí od 40 do 100 W/m². Podobné výsledky lze očekávat i v obytných místnostech nízkoenergetických staveb.

Obr. 1 Časový průběh teplot v místnosti pro různé výkony systému

Obr. 2 Vertikální teplotní profil odpovídající jednotlivým testovaným výkonům (hodnoty byly odečteny v ustáleném stavu, 70 hodin od začátku měření)

Závěr
Výsledky studie ukazují, že vytápěcí fólie o nízkém plošném výkonu instalovaná v nízkoenergetickém domě s dobře izolovanými zdmi poskytuje komfortní tepelné podmínky ve vnitřním prostředí. Vertikální teplotní gradient od podlahy ke stropu místnosti byl téměř identický s gradientem získaným při vyšším plošném výkonu. Výsledky měření také ukazují, že v nízkoenergetických domech může systém Ecofilm o nízkém výkonu (40 W/m²) dosáhnout průměrné teploty prostředí 21 °C. A to při maximální ustálené povrchové teplotě otopného prvku pouze 25 °C, což dokládá vhodnost použití tohoto stropního otopného systému pro vytápění nízkoenergetických budov.


Obr. 3 Struktura podlahy v testované místnosti: 220 × 45 mm dřevěné nosníky, 120 mm Kingspan, 22 mm dřevotřísková deska, 6 mm depronová izolace, 15 mm konstrukční podlahový materiál, U = 0,18 W/(m² . K)	Obr. 5 Konstrukce stropu: 220 × 45 mm dřevěné nosníky, 12,7 mm sádrokarton, otopný prvek Ecofilm (500/600 Typ C), 200 mm izolace, 22 mm dřevotřísková deska nahoře, U = 0,19 W/(m² . K)

Obr. 4 Složení obvodové stěny: 195 × 45 mm dřevěné nosníky, 170 mm Kingspan TW55, 12,7 mm sádrokarton (vnitřní strana), 12 mm OSB deska (venkovní strana), U = 0,18 W/(m² . K)	Obr. 6 Okno v testované místnosti: 1700 × 990 mm UPVC dvojité sklo, U = 1,79 W/(m² . K)