Velkoplošné vytápění

Při určování koncepce velkoplošného vytápění volíme mezi přímotopným, smíšeným a akumulačním způsobem vytápění. Standardní akumulační systém ve formě podlahového vytápění se obvykle setkává při provozu s problémy v oblasti regulace, a tím i s problémem udržení optimální tepelné pohody. Souvisí s tím i menší hospodárnost přeměny energie v užitečné teplo.

Systém s relativně malou mírou akumulace je nazýván jako přímotopný (topná rohož je umístěná bezprostředně pod dlažbou) nebo smíšený (topná rohož nebo fólie je uložená ve vrstvě betonu o tloušťce cca 4 až 5 cm. U systémů založených na akumulaci tepla je topná rohož umístěna ve vrstvě betonu o tloušťce 10 až 14 cm.

Přímotopné a smíšené systémy
Pokud zvolíme koncepci přímotopného nebo smíšeného vytápění, je nutné rozhodnout, zda podlahové vytápění bude jediným zdrojem tepla v místnosti, nebo zdrojem doplňkovým (doplňkové vytápění). Podle toho volíme velikost plošného příkonu topné rohože nebo topné fólie. V případě, že podlahové vytápění je jediným zdrojem tepla, je příkon jednoznačně určen velikostí plochy podlahy po­užitelné pro vytápění a vypočtenou tepelnou ztrátou místnosti. Tento způsob vytápění není vhodný pro obytné místnosti, které mají tepelnou ztrátu vyšší než 0,9 W/(m³ . K) (při kubatuře do 100 m³), protože v období mrazu bude s velkou pravděpodobností docházet k překračování teploty povrchu podlahy nad mez povolenou hygienickými předpisy.

V případě doplňkového vytápění je volba plošného příkonu variabilní. V zásadě se snažíme volit spíše nižší hodnoty, samozřejmě s ohledem na charakter místnosti a způsob jejího užívání. V koupelnách volíme pro zajištění rychlejšího přechodu do ustáleného topného stavu hodnoty příkonu vyšší. V místnostech trvale obývaných jsou doporučovány naopak nízké hodnoty kolem 60 W/m². Podaří-li se v místnosti s tepelnou ztrátou okolo 1 W/(m³ . K) využít k vytápění celou podlahovou plochu, potom například při instalaci topné rohože nebo fólie s plošným příkonem 60 W/m² bude podlaha pokrývat asi 60 % požadovaného příkonu.

U lépe izolovaných objektů (tepelná ztráta např. 0,7 W/(m³ . K)) naroste podíl příkonu připadajícího na podlahu až na 75 %. V praxi se často osvědčuje využívat k vytápění pouze určité menší části podlahy – sedací a jídelní kouty, komunikační a pracovní plochy.

Pro členité, složité plochy se nabízí možnost výroby atypické topné rohože podle dodaného náčrtu (kótovaný obrys otopné plochy). Rovněž lze dodat rohože s nestandardním plošným příkonem.

Akumulační systémy
Topná rohož je umístěna v mohutnější vrstvě betonu. Po akumulaci tepla (v nočních hodinách) do vrstvy betonu je během dne teplo vyzařováno do obytných místností. Systém je obtížněji regulovatelný, například při náhlém oteplení jsou místnosti přetápěny.

Návrh příkonu
Výpočet tepelné ztráty místnosti vychází z normy ČSN 06 02 10 a souvisejících norem. Příkon systému vytápění má být roven nebo větší než vypočtená tepelná ztráta. O zvýšení hodnoty rozhodneme podle požadavku na dynamiku přechodu vytápění do ustáleného stavu. Obvykle se zvýšení pohybuje mezi 10 až 20 %. Přitom je však důležité mít na zřeteli vliv celkového instalovaného příkonu objektu na velikost hlavního jističe, od kterého se odvíjí stálý měsíční plat za elektřinu.

Volba topného elementu
Při volbě topného elementu vycházíme ze znalosti koncepčního návrhu, potřebného instalovaného příkonu, velikosti a tvaru podlahových ploch. Nejprve je třeba se rozhodnout, ve kterých plochách použijeme topnou rohož a ve kterých topné fólie. 

Topná fólie se vedle stropního vytápění doporučuje zejména do plovoucích podlah laminátových, případně dřevěných. Fólie je dále vhodná pro aplikaci v betonu pro extremně malé topné plochy, kde nelze jednoduše instalovat topnou rohož. Topné rohože se využívají do všech možných podlahových aplikací, pro instalaci přímo pod dlažbu, nebo do vrstvy betonu.

Dalším krokem je volba vhodného plošného příkonu P_sq (W/m²). Přitom se řídíme rámcovým doporučením:

• podlahy silikátové s dlažbou – místnosti s trvalým pobytem osob: 55–100 W/m², místnosti s krátkodobým pobytem osob (koupelny, chodby, WC): 50–160 W/m²,
• podlahy laminátové – 80 W/m²,
• podlahy dřevěné – 60 W/m².

V případě, že by u celoplošného podlahového vytápění jako jediného zdroje tepla vypočtený příkon vyvolal překročení horní meze povrchové teploty, je nutné buď realizovat dodatečné zateplení, nebo instalovat přídavné vytápění. V opačném případě může vést vysoký plošný příkon k překročení povrchové teploty podlahy nad rámec hygienického předpisu, tj. nad hodnoty 27 až 28 °C v trvale obývaných místnostech. Pro místnosti s krátkodobým pobytem osob omezení neplatí. V koupelnách je rámcově doporučeno až 34 °C, v chodbách a WC volíme příkon spíše s ohledem na úspornost provozu.

Topné okruhy, ze kterých je topná rohož vyrobena, dovolují obvykle dvě nebo tři varianty délkového příkonu. Je potřebné vždy dodržet relaci mezi navrženou hodnotou plošného příkonu P_sq (W/m²) a délkovým příkonem po­užitého okruhu P_L (W/m).

Nedodržení přiměřené relace mezi P_sq a P_L se projeví ve změně rozteče mezi topnými kabely rohože (mezi meandry) – rozteč bude menší nebo větší oproti obvyklým hodnotám.

Rámcovou kontrolu lze provést podle vztahu pro výpočet rozteče mezi jednotlivými větvemi topných kabelů

S = 100 . P_L / P_sq . k

kde P_L    je    délkový příkon (W/m),
P_sq    –    plošný příkon (W/m²),
S    –    rozteč mezi topnými kabely (cm),
k    –    tvarový součinitel 1,03 až 1,12 (zvyšuje se s klesající hodnotou Psq).

Extrémní požadavky na vysoký plošný výkon při neodpovídající hodnotě PL vedou k požadavkům na výrobu rohoží s roztečemi, které nelze akceptovat vzhledem k nejmenšímu doporučenému poloměru r ohybu kabelu o průměru d (r ≥ 4 d).

Zpracování prováděcího projektu
Vlastní zpracování prováděcího projektu obsahuje:

• výkresovou část s půdorysným rozmístěním topných rohoží v jednotlivých místnostech,
• vyznačení dilatačních spár, řezy podlahou (skladba podlahy),
• projekt elektroinstalací včetně regulace,
• výpis materiálu.

Dále by měl projekt také obsahovat základní technické údaje, jako jsou minimální vzdálenost od stěn a zařizovacích předmětů (doporučuje se 50 až100 mm), maximální velikost dilatačního celku (většinou 25 m²). Pokud přes dilatační spáru přecházejí netopné připojovací konce, musejí být vloženy v dilatační trubce s možností se volně pohybovat. Při instalaci je třeba dodržovat pokyny výrobce, topný kabel například nesmí přecházet přes dilatační spáru ani se nesmí krátit. Rohože také nesmějí být kladeny pod zařizovací předměty (vany, sprchové kouty, umyvadla) a nábytek se soklem. Nad topnou plochou musí být nábytek umístěn tak, aby bylo umožněno volné proudění vzduchu.

Dilatace
Vzhledem k tomu, že se konstrukce podlahy při zvyšující se teplotě roztahuje, je nutno opatřit podlahu dilatačními prvky, aby byla vyloučena možnost pnutí konstrukce podlahy a následné poškození dlažby (praskliny, odlepení od podkladu apod.) Vždy je nutno realizovat dilatační spáru po obvodu místnosti. Celá konstrukce podlahy včetně roznášecí vrstvy betonu na tepelné izolaci musí být provedena jako plovoucí – betonová vrstva není v žádném místě pevně spojena s ostatními konstrukcemi a je od nich oddělena tepelnou izolací a dilatačními pásky po obvodu místnosti, které jsou vyvedeny až do výšky konečné podlahy.

Dilatační spára se musí navrhnout rovněž u větších ploch. Maximální plocha dilatačního celku je 25 m², délka dilatačního celku by neměla přesáhnout 8 m a vzájemný poměr stran 1 : 2. Volba dilatačních spár je dána půdorysným řešením místnosti. Půdorysy tvaru L, Z či T se dělí na obdélníková nebo čtvercová pole, dilatační spára se zhotoví v roznášecí betonové vrstvě i v samotné dlažbě. V dlažbě ji lze provést pružným silikonem nebo speciálními dilatačními profily. V úzkých, dlouhých místnostech (např. chodby) doporučujeme maximální délku úhlopříčky pro jednu dilatační plochu 7 m.

Shrnutí
Elektrické vytápění se dostává do povědomí neustále se zvětšujícímu počtu potenciálních uživatelů i realizačních firem. Tento trend potvrzují i prodejci těchto systémů, kteří poukazují na trvale rostoucí prodej topných fólií, rohoží i topných elektrických kabelů. To však přináší i určitá rizika. Do návrhů a instalace topných fólií se pouštějí také firmy, které nejsou vybaveny potřebnými teoretickými znalostmi z oblasti vytápění. Podlahové vytápění s topnými fóliemi samozřejmě lze použít jako hlavní a jediný zdroj tepla, vždy je však nutné posoudit tepelnětechnické vlastnosti stavby. Tento systém je ideální především pro dobře zateplené objekty, které mají malé tepelné ztráty, tedy pro domy nízkoenergetické a pasivní.

Ing. Peter Šovčík
Autor působí jako externí konzultant společnosti Fenix GROUP, a. s.

Článek byl uveřejněn v časopisu TZB HAUSTECHNIK.