Ing. Pavol Mičko, doc. Ing. Andrej Kapjor, PhD., Ing. Martin Vantúch, PhD., Ing. Marián Pafčuga, Ing. Dávid Hečko
Strojnícka fakulta UNIZA, Katedra energetickej techniky
Trend neustáleho zvyšovania cien energií môžeme pozorovať najmä na zvýšených nárokoch na tepelnoizolačné vlastnosti stavebných konštrukcií budov. Medzi možnosti zníženia energetickej náročnosti obytných budov patrí aj správna voľba technológie na vykurovanie, chladenie a prípravu teplej vody. Odlišné vykurovacie systému majú rôzny podiel konvekčnej a sálavej zložky. To má za následok rôznorodosť teplotných profilov, a teda priamo vplývajú aj na kvalitu prostredia z hľadiska komfortu a tepelnej pohody. Pre efektívne vykurovanie je teda najvhodnejšie zvoliť vykurovací systém s minimálnym teplotným gradientom v horizontálnom aj vertikálnom smere. [1]
1. ÚVOD
Od roku 2010 do roku 2019 je nárast cien za teplo viac ako 45 %. Táto skutočnosť núti užívateľov hľadať ekonomicky výhodné vykurovacie systémy. Európska smernica 2010/31/EU znemožňuje vydať stavebné povolenie na budovy, ktoré nespadajú do kategórie A1 a lepšej. Jednou z možnosti ako môže budova spĺňať tieto podmienky je voľba vhodného spôsobu a technológie vykurovania, chladenia a prípravy teplej úžitkovej vody. Vplyv technológie vykurovania na celkovú spotrebu energie na dosiahnutie tepelnej pohody v interiéri závisí od parametrov tepelno-vlhkostnej mikroklímy. Tepelná pohoda je funkcia viacerých veličín, medzi ktoré patria: teplota vzduchu v interiéri, rýchlosť prúdenia vzduchu v interiéri, vlhkosť vzduchu, účinná teplota, tepelný odpor oblečenia a metabolizmus ľudského tela. Majoritný vplyv na dosiahnutie tepelnej pohody má práve rozloženie teplôt vzduchu. Vykurovací systém, ktorý dokáže vytvoriť uniformné a rovnomerné rozloženie teplôt je z hľadiska komfortu najvýhodnejší. Hodnota horizontálneho aj vertikálneho teplotného gradientu patrí zároveň k faktorom lokálnej tepelnej pohody. Jeho hodnota sa teda sleduje pri posudzovaní kvality a komfortu prostredia. [1]
2. MERANIE TEPLOTNÝCH PROFILOV
Pre vytvorenie rovnakých okrajových podmienok pre meranie teplotných profilov rôznych vykurovacích systémov prebiehalo meranie v termostatickej komore. Jednotlivé parametre tepelno-vlhkostnej mikroklímy sa merali pomocou zariadenia ComfortSense od spoločnosti Dantec.
2.1 Termostatická komora
Meranie sa realizovalo v termostatickej komore pre skúšanie a vyhodnocovanie výkonu vykurovacích telies a konvektorov podľa normy EN 442 časť 2. Dĺžka komory je 4 ± 0,02 m, šírka 4 ± 0,02 m a výška 3 ± 0,02 m. Tepelnú stratu miestnosti vytvárala ochladzovaná stena (položka b na Obr. 1), tvorená suchým sálavým systémom. Simulujeme teda podmienky miestnosti, s jednou stenou, za ktorou je exteriér. Za zvyšnými stenami, stropom, aj podlahou sa nachádza vykurovaný interiér. Tepelná strata takejto miestnosti by sa mala pohybovať na úrovni do 600 W. Ako zdroj tepla sa pri jednotlivých vykurovacích systémoch používa: podlahové vykurovanie – mokrý systém, stropné vykurovanie – suchý systém a podlahový konvektor. Meranie prebiehalo na piatich stanoviskách označených na Obr. 1, podľa odporúčaní pre meranie parametrov tepelno-vlhkostnej mikroklímy.
Obr. 1 Pôdorys termostatickej komory
-
a) Stanovisko merania, b) Ochladzujúca stena (tepelná strata miestnosti), c) Poloha konvektoru, d) Konštrukcia termostatickej komory.
Obr. 2 Meracie zariadenie ComfortSense – Dantec [2]
2.2 Meracie zariadenie
Na meranie tepelnej pohody v termostatickej komore sme použili zariadenie ComfortSense od spoločnosti Dantec Dynamics. Meracie členy zariadenia spĺňajú normy EN 13 182, ISO 7726 a ISO 7730. Zariadenie je navrhnuté pre vývoj a výskum vykurovacích chladiacich a vetracích systémov, pomocou viacbodového merania teploty a rýchlosti vzduchu. Pre meranie teplotných profilov v interiéri sa použili tri meracie členy označené: T1 (vo výške členkov, 0,1 m od zeme), T2 (vo výške ťažiska tela, 1,1 m od zeme) a T3 (vo výške hlavy, 1,7 m od zeme). Pre rozsah meraných teplôt je nepresnosť meracích členov garantovaná ± 0,2 °C. Meracie zariadenie aj s jednotlivými meracími členmi môžeme vidieť na Obr. 2.
3. POROVNANIE TEPLOTNÝCH PROFILOV JEDNOTLIVÝCH VYKUROVACÍCH SYSTÉMOV
Pomocou meracieho zariadenia bola v priestore meraná teplota vzduchu v interiéri pre jednotlivé vykurovacie systémy. Namerané hodnoty sme vyhodnotili v nasledujúcej Tab. 1 aj graficky na Obr. 3.
Obr. 3 Teplotný profil a) Podlahové vykurovanie, b) Stropné vykurovanie, c) Podlahový konvektor s ventilátorom.
Tab. 1 Teploty vzduchu, horizontálne a vertikálne teplotné gradienty v interiéri
4. ZÁVER
Pri experimentálnom meraní teplotných gradientov rôznych vykurovacích systémov, pri zachovaní rovnakých okrajových podmienok, môžeme vidieť rozdielne teplotné gradienty najmä vo vertikálnom smere. Kým u sálavých systémoch teplotný gradient neprevýšil hodnotu 0,6°C medzi úrovňou členkov a hlavy, vertikálny teplotný gradient pri podlahovom konvektore predstavoval až 2,5°C. Práve veľkosť vertikálneho teplotného gradientu je jedným z faktorov lokálnej tepelnej nepohody a nemala by presahovať hodnotu 2,0°C. Z hľadiska rovnomerného rozloženia teplôt a ekonomicky najvýhodnejšieho vytvorenia komfortného prostredia môžeme zvoliť podlahové sálavé vykurovanie ako najvhodnejší vykurovací systém.
