Instalacija sistema podnog grejanja i hlađenja

05 December 2010 - Komentari (10)

Izgradnja

Sistem grejanja i hlađenja je ključna komponenta svake zgrade u obezbeđivanju komfora tokom cele godine. Sistemi grejanja su formirani od 3 komponente : izvora energije, proizvodnje toplote i distribucije toplote. U ovom članku, fokusiraćemo se na jedan tip sistema distribucije toplote, pokazujući instalaciju sistema podnog grejanja i hlađenja na vodu niske temperature.

Izvor energije

Proizvodnja toplote ili hlađenja je proces koji troši energiju. Tradicionalni izvori energije za zagrevanje prostora su drvo, prirodni gas, ugalj, nafta i električna energija koja se generiše iz nekog od primarnih izvora energije. Upotreba obnovljive energije kao izvora energije za grejanje prostora raste, gde biomasa (komadići od drveta i peleti) i geotermalna energija predstavljaju 2 najčešće korišćene opcije.

Mi smo koristili geotermalnu energiju u naše 2 predhodne zgrade. Geotermalna energija koja se koristi za zagrevanje prostora koristi činjenicu da zemlja ima temperaturu od 11-12 stepeni Celsiusa od 6m dubine. Temperatura zemlje se povećava za oko 3°C na svakih 100m. Cirkulišući fluid u zatvorenoj petlji pod zemljom, moguće je razmeniti toplotnu energiju sa okolnom zemljom.

Konekcija geotermalnih sondi za Amadeo II, izvan i unutar zgrade (foto Beodom).

Velika prednost geotermalnog sistema, pored davanja besplatne ne-zagađujuće energije, je činjenica da može raditi na obezbeđivanju toplote cirkulišući fluid na nižoj temperaturi od one u zemlji ili na obezbeđivanju hlađenja cirkulišući fluid koji ima veću temperaturu od one u zemlji. Sistem je reversibilan i može se koristiti tokom cele godine.

Proizvodnja toplote

Standardan način proizvodnje toplote je sagorevanje goriva koje se koristi kao izvor toplote u kotlu koji zagreva vodu. U slučaju električnog grejanja, električni otpor se koristi za konverziju električne enregije u toplotnu. Kada se radi o geotermalnoj energiji, kompresor prenosi toplotu cirkulišući rashladni fluid oko kompresiono-ekspanzionog ciklusa. To je uloga geotermalne toplotne pumpe.

Geotermalna toplotna pumpa instalirana u tehničkoj prostoriji u Amadeu II (foto Beodom).

Geotermalna toplotna pumpa radi na struju i izvlači toplotnu energiju iz zemlje. Toplotna energija proizvedena od strane toplotne pumpe je zbir utrošene električne energije i toplote izvučene iz zemlje. Obično, geotermalna toplotna pumpa izvuče 3 do 5 puta više energije iz zemlje nego što je utrošena količina električne energije za njen rad.

Distribucija toplote

Izuzevši električno grejanje prostora, proizvodnja toplote uključuje zagrevanje vode koja onda kroz sistem distribucije cirkuliše u prostoru koji se greje. Najčešće se koriste radijatori. Što su radijatori većeg formata, to je potrebna niža temperatura u njima. Cirkulisanje vode niže temperature ima nekoliko prednosti. To su veća efikasnost, manji gubici, ugodniji boravak u prostoriji i proizvodnja toplote može biti optimalna (kondezacioni kotlovi, geotermalna).

Radijantno podno grejanje na vodu niske temperature

Koristivši logiku dalje, šta ako radijatore rasporedimo ravnomerno u prostoriji. To je upravo ideja podnog grejanja. Napravimo od celog poda radijator. Takav sistem se zove hidronički, nisko-temperaturni, radijantni sistem podnog grejanja. Hidronički znači da u njemu cirkuliše voda. Nisko-temperaturni znači da voda koja cirkuliše u cevima u podu nije mnogo toplija od sobne temperature. Radijantni znači da se većina toplote distibuira u prostoriji preko radijacije (zagrevanjem tela a ne vazduha) rađe nego putem konvekcije (kretanjem toplog vazduha) kao kod klasičnih radijatora.

Hidronički, nisko-temperaturni, radijantni sistem podnog grejanja instaliran u Amadeu II sa Rehau RAUTHERM cevima (foto Beodom).

Hidronički, nisko-temperaturni, radijantni sistem podnog grejanja je zasigurno najbolji distribucioni sistem grejanja :

• ne zauzima prostor u prostoriji (nema ružnih radijatora koji skupljaju prašinu i paukovu mrežu),
• najefikasniji je zbog niske temperature cirkulisane vode,
• obezbeđuje ujednačenu temperaturu u prostoriji,
• zato što je radijantni sistem, nudi uvećani komfor i ne pokreće prašinu (vrlo malo konvektivnog kretanja).

Jedan aspekt podnog grejanja koji se može smatrati kao mana jeste njegova sporost. Poseduje mnogo inercije i može proći mnogo sati od početka grejanja dok se ne oseti toplota u prostoriji. U stvari, ovo se može posmatrati koliko kao mana toliko i kao prednost zavisno od same upotrebe prostorija. Za konstantno useljene zgrade, inercija je plus jer ujednačava temperaturne promene u prostoriji. Za prostor koji se ne koristi stalno, gde je grejanje potrebno s vremena na vreme, inercija predstavlja manu.

Zbog toga što radi na vodu niske temperature, podno grejanje je perfektan distribucioni sistem kada se poveže sa geotermalnom toplotnom pumpom.

Šta je sa hlađenjem?

Hlađenje može biti distribuirano na isti način kao i grejanje koristeći podni razvod. Ovo je najjeftinija i najjednostavnija varijanta jer je već sve instalirano. Ovo je rešenje koje smo odabrali za Amadeo II.

Ipak, postoje 2 mane kod hlađenja korišćenjem podne instalacije. Prva je da to nije optimalno rešenje. Topao vazduh se penje naviše i sa podnim hlađenjem se ne postiže optimalna distribucija hlađenja. Druga mana je rizik od dostizanja tačke rose i nastanka kondenzacije na podu. Zbog ovog razloga temperatura vode za hlađenje koja cirkuliše u podnom sistemu je kontrolisna da ne padne ispod određene granice, čime se dalje limitira efekat hlađenja.

Postoje druga rešenja za distribuciju hlađenja. Prvo je ugradnja dodatnih fenkoil uređaja u stanovima. Ovo može biti korišćeno umesto ili kao komplement podnom hlađenju. Drugo rešenje je instalacija plafonskog hlađenja sa dodatnim cevima na plafonu. Ovo je najoptimalniji način distribucije hlađenja ali i najskuplji.

Sada nadalje, videćemo instalaciju sistema podnog grejanja u praksi.

Instalacija vertikala i manifolda

Instalacija sistema podnog grejanja počinje sa ugradnjom vertikala koje povezuju svaki stan sa tehničkom prostorijom gde se proizvodi toplota. Broj vertikala u potpunosti ovisi od konfiguracije same zgrade.

Cevi za distribuciju toplote u Amadeu II, koje vezuju vertikale sa geotermalnom toplotnom pumpom (foto Beodom).

Svaka vertikala se sastoji od dve cevi jedna za dolazeći protok iz toplotne pumpe i druga za povratni protok iz stanova. Dimenzionisanje promera cevi zavisi od broja stanova povezanih na vertikalu. Svaka vertikala daje toplotu za grupu stanova. U svakom stanu, dve cevi od vertikala su povezane sa kabinetom u kome se nalaze 2 odgovarajuća manifolda (za odlazeći i dolazeći protok).

Instalacija vertikala u jednom stanu u Amadeu II (foto Beodom).

Manifoldi raspoređuju protok vode u nekoliko petlji, obično jedna petlja po sobi u stanu. Što je veći stan, to ima više petlji i veći je manifold.

Manifoldi u toku povezivanja sa vertikalama u jednom stanu u Amadeu II (foto Beodom).

Posle instaliranja svih vertikala i manifolda, instalacija podnog grejanja može početi.

Koraci instalacije podnog dela

Ukoliko betonska ploča nije dovoljno glatka, što je obično slučaj, mora se pripremiti otklanjanjem svih oštrina i hrapavih delova. Na pripremljenu betonsku ploču, postavlja se nekoliko slojeva : sloj zvučne izolacije, sloj toplotne izolacije, ploče na koje se postavljaju cevi, cevi, estrih i podne obloge. Naravno, debljina i izbor materijala mogu mnogo da se razlikuju od jednog projekta do drugog. Ovde predstavljamo rešenje koje smo mi uradili u Amadeu II. Dodatno, svi slojevi se moraju odvojiti od zidova. Ovo je rešeno sa specijalnom trakom koja je postavljena u celoj dužini okolnih zidova.

Traka oko zidova

Traka Rehau Edge Insulation je postavljena oko svih zidova. Ona odvaja pod od zidova. Ovo je odlično za zvučnu izolaciju i predstavlja ujedno i neophodnu dilatacionu fugnu.

Rehau Edge Insulation instalirana u Amadeu II (foto Beodom).

Sloj zvučne izolacije

Postavli smo Izoterm Thermosilent 52 u debljini od 1cm. Thermosilent je napravljen od ekspandiranog polietilena. Dobar je za zvučnu izolaciju i takođe obezbeđuje i neku toplotnu izolaciju.

Postavljanje sloja sa Thermosilent 52 u Amadeu II (foto Beodom).

Sloj toplotne izolacije

Na prizemlju u Amadeu II, iznad podzemnog parkinga, dodali smo sloj toplotne izolacije (7cm) koristeći ekstrudirani polistiren velike gustine. Na ostalim spratovima, to nije bilo neophodno jer su stanovi ispod.

Sloj ekstrudiranog polistirena postavljen u Amadeu II (foto Beodom).

Ploče za cevi

Postoji više sistema za pričvršćivanje cevi podnog grejanja. Popularan sistem koji smo i mi koristili sastoji se od ploča sa ispupčenim elementima koji omogućuju da se cevi provuku između njih. Rehau Vario ploče takođe obezbeđuju sloj toplotne izolacije (2.3cm) koji je neophodan da bi se sprečilo zagrevanje plafona u stanu ispod.

Rehau Vario ploče u Amadeu II (foto Beodom).

Cevi za grejanje

Cevi za grejanje se postavljaju direktno na Vario ploče. Kvalitet cevi je veoma važan u podnom sistemu grejanja i mi smo ugradili PE-Xa cevi Rehau RAUTHERM sa barijerom za difuziju kiseonika.

Manifold povezan sa 4 podne petlje u jednom stanu u Amadeu II (foto Beodom). Dovodni manifold (gore) prima dolazeći tok vode iz sistema, i odvodni manifold (dole) šalje nazad izlazni tok vode koja je procirkulisala u podnoj petlji.

Instalacija jedne podne petlje u stanu u Amadeu II (foto Beodom).

Pogled izbliza na Rautherm cev podnog grejanja ugrađenu u Amadeu II (foto Beodom).

Da bi se ravnomerno rasporedila toplota, sve petlje podnog grejanja su instalirane kao dupla spirala gde je povratni tok uvek naizmeničan sa dolazećim tokom. Ovo je zbog toga što je cev kroz koju prolazi dolazeći tok uvek toplija od one koja nosi povratni tok (izgubljeno je manje toplote).

Dupla spirala sa Rautherm cevi podnog grejanja (foto Beodom).

Podni estrih sa peskom i cementom

Preko cevi, napravljen je estrih od peska, cementa i specijalnih aditiva. Estrih se ponaša kao radijator u sistemu podnog grejanja. Vruće cevi zagrevaju estrih koji ujednačeno daje toplotu prostoriji po principu radijacije i konvekcije. Estrih mora da ima dovoljnu debljinu da bi ostvario svoju ulogu. U Amadeu II debljina estriha je 7cm. Kroz svoju masu, estrih takođe čini inerciju sistema što daje veći komfor sa konstantnijim temperaturama.

Nalivanje mešavine peska i cementa za estrih u Amadeu II (foto Beodom).

Tehnički podaci o estrihu (naknadno ažurirano)

Prateći jedno pitanje u komentarima, ovde dajemo tehničke podatke o vrsti estriha (košuljice) koju koristimo. Radi se polu-suvom estrihu granulacije 1. Odnos je 280kg cementa za 1 kubni metar peska. Aditivi se dodaju u količini 1% od količine cementa (2,8 kg aditiva za 280kg cementa). Oni se koriste da poboljšaju elastičnost estriha.

Estrih mora da sazri najmanje 30 dana, pre nego se pusti u rad podno grejanje, da bi se završio proces njegove hidratacije. Za vreme ovog perioda, estrih mora biti zaštićen da ne bi došlo do njegovog naglog isušivanja i pucanja.

Kada se pušta u rad podno grejanje, estrih mora da se zagreva postepeno do radne temperature. Počevši od temperature košuljice u momentu puštanja, povećanje temperature ne bi smelo preći 5°C/dnevno. U našem slučaju, pustili smo u rad podno grejanje u Amadeu II kada je temperatura bila već 20°C tako da nije bilo potrebe da se postepeno zagreva.

Poravnavanje mešavine peska i cementa (foto Beodom).

Završen estrih (foto Beodom).

Podne obloge

Podno grejanje je kompatibilno sa mnogim vrstama podnih obloga kao što su pločice, laminat, parket i tanki drveni pod. Neke vrste drvenih obloga se ne preporučuju zato što ih podno grejanje isuviše isuši i počinju da pucaju. Potrebno je predhodno proveriti kompatibilnost sa proizvođačem obloga.

U slučaju kada se podna distribucija koristi i za hlađenje, onda se preporučuju pločice. Tako smo uradili u Amadeu II.

Pločice u jednom stanu u Amadeu II (foto Beodom).

U sledećem članku, opisaćemo detaljno geotermalni deo sistema.