Zajímavost z konference "Sluneční energie": Nízkopotenciální kapilární systém vytápění

Za účasti široké odborné i laické veřejnosti uspořádala dne 28. 6. 2005 firma INSTAPLAST Praha a.s v Zápech celostátní diskusní konferenci k tématu potenciálu a možných způsobů využití zejména sluneční energie, pro celoroční pokrytí potřeby tepla a chladu obytných budov. Součástí konference byla i prohlídka nízkoenergetického rodinného domu s teplovodním kapilárním systémem a kontrolovaným větráním.

Konference Sluneční energie

Partneři konference:

Informační portál TZB-info, fakulta strojní ČVUT v Praze a časopis Alternativní energie

Úvodním slovem PhDr. Zdeněk Kučera. redaktor časopisu Alternativní energie upozornil na špatnou koncepci státu v oblasti obnovitelných zdrojů energie, zmínil novinky ohledně nového zákona na podporu výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů energie a citoval "zajímavé" názory některých poslanců a senátorů při schvalovacím procesu tohoto zákona o OZE, který prezident nepodepsal, ale ani nevetoval. V dalších příspěvcích jednotlivých přednášejících byly otevřeny možnosti využívání obnovitelných zdrojů hlavně v těchto tématech. nové trendy v solární technologii aktivní a pasivní optické rastry využití solární energie pro chlazení-absorpční chlazení solární vzduchové systémy nízkoenergetické a pasivní chlazení budov tepelná pohoda, mikroklima obytných prostor Především byl zde ale představen zajímavý nízkoteplotní kapilární systém vytápění, založený na udržování konstantní teploty na stěnách obytných prostor v rozmezí cca 21-24 °C (záleží na pohodlí každého z nás) po celý rok. Systém je velice vhodný pro použití v kombinaci s alternativními nízkoteplotními zdroji energie (tepelná čerpadla, fototermické sluneční kolektory, kondenzační nízkoteplotní kotle). Prakticky stejnou teplotou je tedy realizováno vytápění v chladných obdobích roku i chlazení v horkých letních měsících. Udržení tepelné pohody se děje prostřednictvím předávání tepla nikoli konvekcí (prouděním), ale převážně radiací (sáláním), což přináší řadu výhod nejen technických, ale i zdravotních.

Podmínky komfortního bydlení

Nezvaní hosté-roztoči

Abychom se v obytných prostorách cítili dobře, je nutné zajistit zpravidla tři podmínky tepelné pohody, tepelnou rovnováhu, suché pocení těla a vhodný způsob sdílení tepla. Dle molierova h-x diagramu je oblast tepelné pohody při teplotách od 17 do 25 °C závislá na relativní vlhkosti vzduchu od 30 do 60 %. Při nižších hodnotách relativní vlhkosti dochází mimo jiné ke ztrátě imunity prostřednictvím vysoušení sliznice, při vyšších vlhkostech pak ke vzniku plísní vlivem kondenzace vodních par na povrchu konstrukcí. Příčinou jsou nevhodně technicky řešené obvodové konstrukce budov, tepelné mosty, nízká povrchová teplota stěn, či nízká intenzita větrání. V důsledku působení plísní pak řešíme problémy týkající se nejen destrukce materiálů a estetickou stránku interiérů, zejména však hygienickou závadnost a z toho pramenící zdravotní problémy (alergie, bolesti hlavy, psychickou nepohodu). Dalším negativním jevem v obytných prostorách je přítomnost roztočů, kteří mají rádi vyšší teploty vzduchu, vyšší relativní vlhkost, přítomnost prachu a částeček lidské kůže. Důsledkem přítomnosti roztočů pak mohou být opět zdravotní problémy jako alergická rýma, či astmatická onemocnění.

Představení a výhody celoplošného kapilárního systému

Způsob udržování tepelné pohody (nelze mluvit o vytápění nebo chlazení), který je zde představen má všechny předpoklady zajistit dobrý obytný komfort obyvatel a minimalizuje výše uvedené negativní jevy vyskytující se v obytných prostorách. Systém je tvořen hustou sítí kapilár z polypropylenu o průměru 3,35 mm s roztečí asi 3 cm, umístěnou pod omítkou po celé ploše vnitřního obytného prostoru, včetně podlahy a stropů. Při instalaci se kapiláry vkládají na izolaci z polystyrenu, která tepelně odděluje systém od vnějšího pláště budovy. Vzhledem k používané teplotě média, způsobu předávání tepla a konstrukci, systém splňuje všechny výše uvedené předpoklady tepelné pohody. Minimalizuje proudění vzduchu, čímž zamezuje víření prachu. Zajištěním optimální teploty povrchových ploch zamezuje kondenzaci vodních par, čímž vylučuje vznik plísní a omezuje výskyt roztočů. Rozložení teplot ve vytápěném prostoru je pravidelné. Systém tedy plně zajišťuje podmínky pro zdravé a kvalitní bydlení. Další velkou výhodou je snadná regulace (až 10x rychlejší než klasické podlahové vytápění) a významná samoregulační schopnost. Pro potřeby vytápění a chlazení se používá v podstatě tatáž teplota teplonosného media v rozmezí od 18 do 24 °C. Systém funguje jako síť cév v lidském těle a umožňuje přenášet energie z jedné zóny do druhé- vyrovnávat teploty v objektu. Z pohledu energetických úspor, vlivem nízké provozní teploty, jsou minimalizovány ztráty v rozvodech (úspora 5-8 %). Díky vyšší účinné teplotě okolních povrchů postačí k dosažení tepelné pohody nižší teplota vzduchu vytápěné místnosti (úspora 12-30 %). Při využití primárního přirozeného zemního chladu (instalace s tepelným čerpadlem "země - voda" , zemním kolektorem, "suchým vrtem" nebo podzemním zdrojem vody) dostáváme v letních měsících stabilní zdroj chladu, čímž lze ušetřit 90-98 % energie, kdy běží pouze oběhové čerpadlo a nemusíme spotřebovávat práci na pohon kompresoru aktivního chlazení. Celková úspora na provozních nákladech s použitím technologie kapilár může činit pro dům o užitné ploše 180 m² v porovnání s domem s klasickými technologiemi až 30 000 Kč ročně.

Exkurze do nízkoenergetického rodinného domu v Zápech

Součástí konference byla i prohlídka nízkoenergetického rodinného domu s kontrolovaným větráním, kde byl tento teplovodní kapilární systémem aplikován. Dům byl postaven za účelem odzkoušení této technologie a v blízkém budoucnu bude obýván. Jedná se o samostatně stojící nepodsklepený rodinný dům s přízemím a jedním patrem s pultovou střechou.

Užitná plocha 180 m²,obytná plocha 150 m², vytápěná plocha 110 m², obestavěný objem 530 m³. Tepelné ztráty prostupem 3,1 kW, Tepelné ztráty větráním 2,4 kW

Otopné plochy

Jsou tvořeny nízkoteplotním teplovodním celoplošným kapilárním systémem, tedy jakousi rohoží z malých trubiček, pokrývající veškeré vnitřní plochy v domě.

Zdroj tepla

Tepelné čerpadlo IVT Greenline C4 a externí jednotka VBX typ země + odpadní větrací vzduch/voda o parametrech:

výkon (0/35 °C)	4,6 kW
příkon	1,1 kW
topný faktor	4,2

primární okruh:

zemní plošný kolektor - "slinky"
300 mb LDPE přímo pod základovou deskou!!!

výměník vzduch/ voda (primár)příslušenství:

elektrokotel 3/6/9 kW
dvouplášťový bojler 165 l pro ohřev TUV
ekvitermní regulace IVT REGO 637
pojistné a zabezpečovací zařízení
oběhová čerpadla prim. a sek. okruhu

Skladba obvodové stěny domu

Kontrolované větrání

Za pomoci zemního registru, kde se předehřívá, případně chladí větrací vzduch v "zemním výměníku" (země/ vzduch). V zimní zahradě se dohřívá větrací vzduch v zimním a přechodném období. Regenerace tepla v tepelném čerpadle se děje přes externí jednotku VBX, kdy teplo z odpadního větracího vzduchu je využito prostřednictvím výměníku (země+odpadní větrací vzduch/voda) ke zvýšení topného faktoru tepelného čerpadla, není-li v provozu tepelné čerpadlo, teplo z odpadního větracího vzduchu je akumulováno do země v okolí zemního kolektoru.

Energetická bilance nízkoenergetického rodinného domu Zápy

Sankeyův diagram - zimní období

Sankeyův diagram - letní období

Prohlídka objektu

Uvnitř domu byla doslova cítit sálavý chlad obklopujících stěn, místa ozařovaná sluncem skrz okno měla prakticky stejnou teplotu jako plochy zastíněné. Dostalo se i na spoustu zajímavých otázek spojených s aplikací systému, např. využití systému při rekonstrukci budovy, či bezpečné zatloukání skob do husté sítě kapilár. Myslím, že tato technologie má především díky své jednoduchosti, technickým a zdravotním přínosům, zajištěnu zajímavou budoucnost v oblasti moderního bydlení.