Máte nezodpovedané otázky, čo má aké pre a proti pri vykurovaní či chladení rôznymi spôsobmi? Prečítajte si náš BLOG, vysvetlíme vám hlavné rozdiely. Každý systém má niečo pre a niečo proti.

Výhody plošného odovzdávania:

Výhody plošného odovzdávania a prijímania energií do a z priestoru (tzv. infra sálanie) oproti klasickému (radiátory/klimatizácia) sú hlavne v pôsobení na ľudský organizmus.
Nemenej podstatná je aj ekonomickejšia prevádzka.

Nie je nezvyčajné, že dnešný moderný človek trávi v budovách aj 23 hodín denne. Z toho 14-15 hodín v pohodlí svojho domova.

V prvom rade sa treba zamyslieť nad tým, čo chceme inštalovaným systémom dosiahnuť.

Kúrenie alebo chladenie sa inštaluje do budov z dôvodu, aby sa ľudia zdržujúci v týchto objektoch cítili komfortne, mohli vykonávať svoju činnosť v maximálnej miere a zdraví, mohli oddychovať bez rizika ochorenia v pohodlí svojich domovov. Nikto si určite nepraje, aby sa zdržiaval v takom objekte, kde mu hrozí ochorenie alebo sa cíti nepohodlne.

Je zaužívané, že ľudia k porovnaniu, či im v objekte bude príjemne alebo nie, používajú iba informáciu o teplote okolitého vzduchu na termostate. Len málokto vie, že k tepelnej pohode človeka je potrebné poznať viacero faktorov, nielen teplotu vzduchu.

 

Tepelnou pohodou človeka v interiéri rozumieme vyvážený stav, čiže:

• nezaťažujeme termoregulačný systém človeka,
• neplytváme zbytočne jeho energiou – nezaťažujeme organizmus,
• nedostávame telo do tepelnej nerovnováhy – nie je nám ani zima, ani teplo.

Na dosiahnutie rovnovážneho stavu vplývajú viaceré faktory:

• vyprodukované teplo vlastným organizmom (W/m2),
• tepelný odpor oblečenia (m2.K/W),
• teplota vnútorného vzduchu (°C),
• parciálny tlak vodnej pary vnútorného vzduchu (Pa) – vyjadruje skutočné množstvo vlhkosti okolitého vzduchu v miestnosti,
• rýchlosť prúdenia vnútorného vzduchu (m/s),
• účinná teplota okolitých povrchov (°C),
• vertikálna rovnomernosť teploty.

 

Termoregulačné centrum:

Každý človek má termoregulačné centrum, ktoré udržiava vnútornú teplotu organizmu okolo 37°C. Ak sa teplota organizmu zmení, automaticky začnú zapínať a vypínať ochranné mechanizmy, ako napríklad zvýšené alebo znížené prúdenie krvi do končatín,  nadmerné potenie sa kvôli potrebnému ochladeniu.

Aby termoregulačné centrum dokázalo správne vyhodnotiť okolité podmienky a následne urobiť opatrenia k náprave odchýlenej teploty organizmu, dostáva informácie z termoreceptorov.

Okolo tela je tenučká vrstva vzduchu s odlišnou teplotou ako je vzduch. Nazývame ju mikroklíma. Mikroklíma má o niečo vyššiu alebo nižšiu teplotu ako telo v závislosti od toho, či je okolitý vzduch teplejší, alebo chladnejší ako organizmus.

 

Odovzdávanie alebo prijímanie energie medzi telom a prostredím prebieha hneď viacerými spôsobmi:

1. Tepelné žiarenie (infra žiarenie) – vzniká rozdielom teplôt okolitých predmetov (napr. stien, podláh, stropov, konštrukcií) a samotného tela. Toto odovzdávanie energie nepotrebuje žiaden tepelný vodič (napríklad vzduch). Je to v podstate elektromagnetické žiarenie podobne ako svetlo, ale nie je viditeľné  pre naše oko. V niektorých prípadoch je podiel na prenose energií až 60%.
2. Vedenie a konvencia (klasické radiátory a klímy) – nosičom energie sú samotné molekuly vzduchu.
3. Vyparovanie vody – v našom prípade potu z pokožky tela. Skupenská premena jedného litra vody (teda aj potu) na paru odoberie z tela až 2428kJ.

Je zrejmé, že bod 1 a 2 fungujú pri zohrievaní a chladení organizmu, ale bod 3 len pri ochladzovaní.

 

Veľkosť odovzdávanej energie z alebo do tela je priamo úmerná rozdielu teplôt medzi telom a teplotou vzduchu, či okolitých predmetov = čiže okoliu. Z priemeru týchto teplôt odvodzujeme pocitovú teplotu.

 

Chladenie klasickou klimatizáciou (ďalej len klimatizácia):

Pri chladení klimatizáciou je primárne ochladzovaný vzduch a až potom sekundárne okolité predmety a steny. Toto je docielené výmenníkom tepla vo vnútornej jednotke, ktorá však má malú teplo výmennú plochu. Ak chceme touto malou plochou ochladiť veľké množstvo vzduchu, docielime to buď veľmi nízkou teplotou, alebo značným prietokom vzduchu.

Nie je žiadúce, aby klimatizáciou prúdil vzduch príliš rýchlo. Robilo by to veľký prievan a hluk. Preto je jediná možnosť chladiť vzduch na príliš nízku teplotu.

Z klimatizácii vychádza vzduch o teplote okolo 7 až 10°C. Tento vzduch následne po zmiešaní s ešte nevychladeným vzduchom, dosahuje požadovanú nastavenú teplotu.

Vzduch je oveľa suchší, ako je povolené hygienickou normou (30%-70%), nakoľko prešiel cez výmenník o teplote nižšej, ako je kondenzačná teplota. Vytvára sa kondenz a vodná para je zo vzduchu odoberaná. Tento fakt vplýva aj na odovzdávanie energií. Suchý vzduch odoberá z tela prebytočné teplo horšie ako vlhký, čiže teplota vzduchu musí byť ešte nižšia, ako je potrebné pri vlhšom zdravom vzduchu. To len znásobuje problém s dýchacími cestami.

Teplota okolitých stien dosahuje približne o 5°C vyššiu teplotu ako teplota vzduchu. V prípade prúdenia vzduchu okolo kože nad úroveň 0,1m/s (čo je aj mierny vánok  z klimatizácii), je narušená už spomínaná mikroklíma a termoreceptory dodávajú centru skreslené a mylné informácie. Telo nesprávne reguluje vnútornú teplotu. Myslí si, že koža je dostatočne chladná a preto nezapína obranné mechanizmy, ako je napríklad ochladzovanie kožou cez končatiny, či potenie. Receptory informujú centrum o nižšej okolitej teplote, ako je skutočnosť, čo spôsobuje mierne a neželané prehriatie organizmu.

Následným pobytom na bezvánkovom vonkajšom vzduchu receptory dávajú informáciu pravdivú. Ale organizmus už začne reagovať zbytočným nadmerným potením. Následkom týchto termošokov a slabého permanentného vánku je nachladnutie svalov, očných spojiviek, kĺbov, dýchacích ciest a následne nachladnutie celého organizmu.

Výhoda: Lacnejší systém ako plošné chladenie – stropné chladenie prípadne stenové chladenie.

Chladenie plošným systémom (stenové chladenie, stropné chladenie):

Pri chladení plošnými systémami, ako sú napríklad stenové registre (ešte lepšie kombinácia so stropným chladením), vzniká minimálny rozdiel teplôt vzduchu a povrchu stien, okolo 1°C.

Telo prijíma chlad (respektíve odovzdáva teplo) z okolitých predmetov (stien prípadne aj stropov) hlavne infražiarením (60%), zvyšok (40%) odovzdáva vedením cez molekuly vzduchu. Vlhkosť vzduchu zostáva nezmenená.

Z tohoto dôvodu môžeme teplotu vzduchu v takto chladenej miestnosti nastaviť kľudne aj o  5°C vyššiu, ako sme zvyknutí u klimatizácií. V prípade klimatizácií musíme chladiace médium chladiť na hodnotu okolo 10°C, v prípade plošného chladenia stačí ochladiť vodu, čo cirkuluje v zabudovanom systéme len na hodnotu okolo 22°C.

Vonkajšie jednotky tepelného čerpadla (ďalej len skratka TČ) u oboch riešení sú principiálne rovnaké. Nie je však jedno, či tieto jednotky majú vyrábať z 32°C vzduchu teplotu 10°C alebo 22°C (TČ vzduch-voda).

Pre porovnanie prikladáme graf ako vplýva rozdiel teplôt na COP tepelného čerpadla vzduch-voda. Graf  je v režime kúrenia, ale princíp je rovnaký aj pri chladení. Graf TČ pri chladení sme nenašli 🙂

Pozn.: COP = z anglického Coefficient Of Performance. Určuje účinnosť jednotky tepelného čerpadla, alebo koľko kW tepelnej energie je vyrobené oproti 1kW dodanej (spotrebovanej) energie (napr. COP3 znamená, že TČ z 1kW dodanej el. energie vyrobí až 3kW tepelnej energie).

Úspory na prevádzke sa pohybujú okolo 30% a to je iba úspora voči klimatizáciám, čo sa týka teploty média. Čím menší rozdiel teploty má TČ vyrobiť, tým vyššie je jeho COP a na výrobu toho istého výkonu spotrebuje oveľa menej energie. Každý 1°C(°K) zvyšuje COP o približne 2,5%.

Ďalšia úspora vzniká, čo sa týka tepelnej straty, prestupom obálky  budovy. Čím väčší je rozdiel vonkajšej a vnútornej teploty vzduchu, tým väčšie sú straty cez obálku budovy. S rozdielom teploty vzduchu 5°C môžeme počítať s ďalšou úsporou okolo 20%. Celková úspora energií systému je niekde okolo 50% voči chladeniu budovy klasickou klimatizáciou. Aj v prípade dobre zaizolovaného domu je úspora 30% viac než potešujúca.

 

Kúrenie s radiátormi:

Pri kúrení s klasickými radiátormi využívame odovzdávanie energie konvenciou cez molekuly vzduchu. Najprv zohrievame vzduch a až potom okolité steny a predmety. Vzniká vertikálna a aj horizontálna nerovnomernosť vyhriatia miestnosti. Vzduch pri zemi a ďalej od telies je vždy chladnejší ako vzduch tesne pod stropom a bližšie k radiátorom.

 

Prvý obrázok znázorňuje rozloženie teploty vzduchu v miestnosti v prípade použitia klasickou podlahovkou , druhý s použitím klasického radiátoru.

Rozdiel teploty stien a vzduchu je tiež okolo 5°C. Aby sa vzduch v miestnosti ohrieval bez použitia ventilátorov, musí byť docielená konvekcia (samovoľné prúdenie vzduchu).

Vzhľadom na malú teplovýmennú plochu radiátorov to je možné docieliť iba vysokou teplotou vykurovacej vody. Bežne sa používa 55°C a viac. V prípade použitia nízkoteplotných radiátorov je potrebné v týchto radiátoroch mať ventilátory, čo je nežiadúce z hľadiska prievanu, prašnosti a hluku.

Tak isto, ako sme si už vysvetlili vyššie pri chladení, energia prúdi vedením iba okolo 40% a žiarením až 60%. Chladnejšie steny spôsobujú, že v miestnosti musíme vzduch vykúriť na vyššiu teplotu ako pri plošnom kúrení. Väčšinou je to teplota vyššia o približne 5°C pri zachovaní rovnakého teplotného komfortu. Ako už vieme, čím vyšší je rozdiel teploty vzduchu v miestnosti a vonku, tým vyššie sú straty cez obálku budovy.

S plošným vykurovaním dokážeme dom vykúriť s teplotou vody cca 24°C (pri celoplošnom pokrytí podlaha + steny + stropy), čo je o 31°C menej ako u radiátorov. Rozdiel teploty média o 31°C má zásadný vplyv na spotrebu, či už TČ alebo plynového kotla.

Každým jedným °C (°K) sa zhoršuje COP TČ až o 2,5%, čiže zrazu máme z COP = 4 už iba COP = 2. To je 100% nárast ( 1*(1+(2,5%/100))31 ) v spotrebe el. energie TČ.

Možete si to prepočítať napríklad tu: výpočet mocniny: https://www.vypocitejto.cz/mocniny-odmocniny/n-mocnina.html

TČ má najideálnejšie COP pri výrobe energií do 35°C, pri vyššej požadovanej TČ už nevládze a automaticky si zapína elektrické dokurovanie (spotreba narastá logaritmicky). Vtedy sa bavíme o COP = 1, čiže koľko energie dodáme do TČ, toľko z neho aj odíde. Žiadnu úsporu čerpadlo nevykonáva. Spotreba je totožná s elektro kotlom alebo s priamo elektrickým infra vykurovaním. Vykurovanie priamo el. energiou je až 3x drahšie ako pri výrobe tepla s tepelným čerpadlom s účinnosťou COP=3 (vzduch-voda) a až 6x drahšia ako s TČ (zem-voda) prípadne (voda-voda) – COP=6.

Tieto všetky faktory vplývajú nepriaznivo na zdravie, aj na ekonomický chod zdrojov tepla a skracovanie životnosti týchto zariadení.

 

Kúrenie plošným systémom (podlahové vykurovanie, prípadne doplnené o stenové kúrenie a stropné chladenie / kúrenie):

Kúrenie plošným systémom je v podstate postačujúce zo zdravotného hľadiska aj samotnou podlahovkou. Prúdenie vzduchu je minimálne a miestnosť je viac menej rovnomerne prehriata.

Problém nastáva len vtedy, ak je objekt slabo zateplený a steny sú viac ochladzované z vonku (čo nastáva u všetkých nie nízko energetických, pasívnych a nulových domoch), prípadne je podlahové kúrenie zle naprojektované a sú slabé prietoky v trubkách. Niekedy sú tieto prietoky na hrane možností spôsobené aj samotnou pokládkou.

Výhody celoplošného vykurovania (podlaha + steny prípadne aj stropy) sú ako zo zdravotného hľadiska, kedy je miestnosť rovnomerne prehriata či už horizontálne alebo vertikálne, tak aj z ekonomickejšej prevádzky. Nakoľko pôsobí energia (infra sálanie) na človeka veľkou plochou zo všetkých strán, nemusíme prehrievať vzduch na zbytočne veľkú teplotu ako pri klasickom kúrení. Vzduch môže byť v miestnosti o 4-5°C nižšej teploty ako je to u radiátorov. Každým 1°C rozdielu teploty vonku a vo vnútri zvyšujeme v budove prestup tepla obálkou.

V niektorých prípadoch pri tak veľkých plochách (spočítajte si m2 všetkých vonkajších stien a stropu), to robí zvýšenie mernej potreby tepla až o 4% na každý jeden °C. Už len zmenou vykurovania  docielime úsporu 20%. Keď si k tomu pripočítame ešte zhoršenie COP, pohybujeme sa na úspore energií v prepočte  €/kWH niekedy okolo 60-80%. V tomto prípade ale záleží od  teploty vody v podlahovom kúrení, respektíve celom systéme.

Ďalšia výhoda tohoto systému je, že jedným systémom dokážete kúriť v zime a v  lete chladiť.

Samotným podlahovým kúrením sa neodporúča chladiť. Je to neefektívne a nezdravé.

Teplotnému systému dokážeme v zimných mesiacoch značne dopomáhať solárnymi panelmi, čo u klasickom podlahovom kúrení nie je v podstate možné.

Celoplošné vykurovanie – podlaha + steny + stropy:  potrebuje na svoju prevádzku až o 21°C nižšiu teplotu ako klasické podlahovky. S bežným podlahovým vykurovaním (45°C) to jednoducho splniteľné nie je.

 

Kúrenie infra fóliami, infra panelmi, elektrickými rohožami:

Princíp šetrenia je totožný ako pri klasickom podlahovom kúrení – významná zložka na zabezpečení pohodlia je infra sálanie (infra žiarenie). Nie je to žiadna prevratná novinka (aj keď niektorí výrobcovia to radi do svojho marketingu uvádzajú). Je to normálny fyzikálny jav známi už stáročia. Úspora je tak isto docielená stratami cez obálku – respektíve úsporami na stratách.  Pohybuje sa v rozmedzí 10-30% v závislosti od kvality obálky. Jediné výhody voči teplovodnému systému sú nižšia počiatočná investícia na zriadenie a nemusíte mať v objekte žiadnu technickú miestnosť.

 

Záver:

Nevýhody teplovodného plošného systému:

• vyššia prvotná investícia, čo sa vám pri správne zvolenom zdroji energií a projekcii celého systému vráti už v priebehu pár rokov,
• nutnosť zriadiť technickú miestnosť, čo ale využijete určite aj na iné technológie (napr. rekuperácia, práčovňa, kamerový a bezpečnostný systém …) a na sklad zriedkavo používaných vecí,
• v prípade TČ zem-voda alebo voda-voda nutnosť robiť zemný kolektor alebo vŕtať dve studne.

Výhody teplovodného plošného systému:

• bezúdržbový a hlavne zdravotne nezávadný systém,
• úspora na prevádzkových nákladoch vykurovania a chladenia pri kvalitných systémoch a kvalitnom projekte sa pohybuje aj okolo 90%,
• s tepelným čerpadlom voda-voda prípadne zem-voda máte až 6x nižšiu spotrebu el. energie,
• univerzálnosť pripojenia zdroja energií (v podstate viete napojiť všetky zdroje energií) a v prípade nepriaznivých cien niektorého zdroja sa rýchlo a bezbolestne preorientujete na vhodnejší zdroj,
• na jeden systém môžete napojiť aj primárny aj sekundárny zdroj. Napríklad pri výpadku energie viete s malým záložným zdrojom el. energie využívať aj kotol na tuhé palivo prípadne plynový kotol,
• pri ultranízko teplotnom systéme viete vykurovať aj s použitím solárnych panelov a chladiť aj so studničnou vodou prípadne zemným kolektorom,
• cenový rozdiel ušetrený na spotrebe – buď využijete v prospech návratnosti celého systému, alebo si skrátka za tieto ušetrené peniaze budete zadarmo vykurovať TUV + bazén a vystane aj na chladenie 🙂

 

Nevýhody vykurovania domu priamo el. energiou sú pre niekoho zanedbateľné, pre niekoho podstatné.

• Spotreba el. energie je až 6x vyššia voči tepelným čerpadlám zem-voda prípadne voda-voda kde je COP=6 a 3x vyššia spotreba voči TČ vzduch-voda pri COP=3. Keď vykurujete dom priamo s el. energiou premieňanou na infra sálanie napríklad s mesačnými nákladmi 100€, pri TČ voda-vody by to bolo len cca 16€ a vzduch-voda cca 33€. Pri vykurovaní s plynovým kotlom je to cca 50€ mesačne.
• Pri chladení je to podobne voči klasickým klimatizáciám. Spotreba energie tohoto systému je približne polovičná v prípade že nepoužijete zemné vrty alebo zemný výmenník. Ak investujete do zemného výmenníku alebo studni, máte chladenie v podstate zadarmo, platíte iba spotrebu malého obehového čerpadla (max.60W).
• S infra fóliami a rohožami nebudete nikdy chladiť a nikdy nebudete môcť tieto fólie napojiť na iný zdroj enegie.

Buď sa uspokojíte s tým, že v lete máte teplo, alebo si dodatočne domontujete klasickú klimatizáciu. Nehovoriac o tom, že keď už plánujete tepelné čerpadlo na kúrenie, je minimálny cenový rozdiel, aby vám toto čerpadlo dokázalo výkonovo pokryť už aj výrobu TUV, vykurovanie bazénu a v lete aj chladiť.

Budúcnosť:

Je predpoklad, že v budúcnosti bude stúpať cena el. energie. Nakoľko automobilový priemysel sa v najbližších rokoch preorientuje na ekologickejší pohon a to bude s veľkou pravdepodobnosťou el. energia. Tento trend je nezastaviteľný,  čo môžeme vidieť už dnes.

Áno, sú informácie že lítiové batérie zaťažujú viac ekológiu (hlavne ťaženie potrebných drahých kovov) ako vyprodukované emisie zo spaľovacích motorov, ale v budúcnosti sa určite vyrieši aj tento problém. Napríklad recikláciou starých batérií a už sa nebudú drahé kovy toľko ťažiť ako je to dnes.

Stratu na dani z pohonných hmôt (dnes cca 50%) štáty určite budú musieť preniesť práve do ceny el. energie. Tak isto je predpoklad, že naša planéta sa najbližších 50 rokov bude stále otepľovať a to aj v našich končinách. Čím ďalej, tým budú letá teplejšie a za pár rokov bude problém budovy chladiť a nie vykurovať.

Tak, ako bol v 90- tych rokoch štandard mať v každej jednej miestnosti radiátor s termohlavicou napojený na ústredné kúrenie, postupom času sa stal štandard mať podlahové kúrenie so zónovou reguláciou.

V blízkej budúcnosti, pomaly ale isto, bude štandard mať v dome nielen podlahové kúrenie,  ale úspornejšie celoplošné a hlavne zdravšie kúrenie a chladenie v jednom. Dokonca aj s nižšími prevádzkovými nákladmi, ako je klasická podlahovka a toľko zaužívané klimatizačné jednotky.

Doprajte si budúci štandard už dnes 🙂

 

Ešte pre porovnanie:

Teplota vody v systéme pri kúrení:

• • Klasické AlPex podlahové kúrenie                                                                                     45°C
  • Podlahovka s oválnou geometriu potrubia (EUROVAL R)                                           35°C
  • Podlaha EUROVAL + stenové registre HITHERM                                                        30°C
  • Podlaha EUROVAL + stenové registre HITHERM + stropy Modul Klimadecke    24°C

 

Teplota chladiaceho média v systéme pri chladení:

• • Klasické klimatizačné jednotky                                                                                          10°C
  • Podlaha EUROVAL + Stenové registre HITHERM                                                       18°C
  • Podlaha EUROVAL + Stenové registre HITHERM + stropy Modul Klimadecke   22°C

 

Náš typ:

Rozmýšľajte pri projekcii domu (v prípade, že vám to geografické položenie pozemku umožňuje) vyvŕtať dve studne (cena závisí od podložia), prípadne využite zemné kolektory s podobnou účinnosťou. Pri vykurovaní dosiahnete COP okolo 6 a pri chladení môžete rovno odovzdávať prebytky tepla z domu do zeme za použitia malého obehového čerpadla a doskového výmenníku. Dosiahnete účinnosť porovnateľnú ako pri TČ s COP=14 (také TČ vlastne ani neexistuje). V priemere za rok tak môžete docieliť priemerné COP celého systému až niekde na úroveň COP=9.

Fascinujúce nie? Nechceli by ste míňať skoro desať krát menej ako váš sused v takom istom dome?

Myslite do budúcnosti, nešetrite na rodinnom a svojom zdraví. Berte do úvahy, že investujete teraz v produktívnom veku a peniaze viete zarobiť ľahšie ako na „staré kolená“. Vy a vaše deti to v budúcnosti oceníte. Pamätajte, že ak dnes zabudujete do domu nejaký systém na kúrenie prípadne chladenie, už nikdy ho nebudete meniť. Nebude sa Vám chcieť znovu prerábať dom. Je to kopec komplikácií navyše a stojí to zbytočne veľa času, energie a peňazí. Každé dodatočné riešenie je už len kompromis medzi stávajúcim stavom a želaným.

Nikdy to nebude tak, ako by ste to chceli a robili hneď na začiatku.

Rozmýšľajte už dnes!

Poznámka: Použité výpočty boli iba ilustračné na pochopenie problematiky, celkové výpočty sú omnoho zložitejšie.

Napríklad pri teplote 20°C vzduchu telo vymieňa oveľa viac energie sálaním (70%) ako vedením cez molekuly vzduchu (30%). Tento a ostatné fakty ešte viacej dramatizujú naše zjednodušené výpočty v neprospech klimatizácií a klasických radiátorov.

Zámerom tohoto článku nebolo rozoberať problematiku do úplných detailov, na to by bol tento blog krátky. Zámerom bolo vysvetliť pocit pohodlia, zdravia a pochopenie, prečo nie je vzduch 20°C ako vzduch 20°C 🙂

 

S pozdravom tím ENERGY TREND.