Sálavé chladenie v administratívnych budovách

Inštalácia sálavého chladenia v budovách je úzko spojená s tepelnoizolačnou schránkou budovy a tepelno-vlhkostnou mikroklímou vnútorného prostredia. Pri výpočtoch návrhu sálavého chladenia sú kľúčové tepelné zisky budovy a prevádzková relatívna vlhkosť.

Zvýšením merného výkonu sálavého chladenia nad odporúčané hodnoty sa značne zvýši spotreba elektrickej energie na odvlhčovanie privádzaného vzduchu. Odvlhčenie vzduchu na hranicu odporúčaných hodnôt má potom za následok zníženie kvality tepelno-vlhkostnej mikroklímy. V článku predstavíme príklad, ako odhaliť nesprávny návrh a ako predísť chybám pri aplikácii sálavého chladenia.

Zabezpečenie zdravej mikroklímy je v záujme každého prevádzkovateľa administratívnych budov. Vizitka zdravej mikroklímy zvyšuje nájomnú hodnotu priestorov a pracovnú efektivitu ľudí, ktorí v priestore pracujú. Sálavé chladenie alebo chladenie priestoru bezkondenzačnou technológiou sa pritom považuje za najzdravšie, a to z viacerých hľadísk.

Na výmenníkových plochách a filtroch nevzniká vlhké prostredie vhodné na tvorbu a šírenie plesní. Odpadá povinnosť umiestňovať do pracovného priestoru filtre, s čím odpadá aj ich povinná výmena a v prostredí sa nešíri zápach zo zanedbaných filtrov. Nízky teplotný spád pri sálavom chladení zaručuje postupný kontinuálny odvod tepla z produkcie vnútorných a vonkajších tepelných ziskov.

Na druhej strane však platí, že pri návrhu sálavého chladenia musíme obetovať veľké plochy, ktoré musia byť pri užívaní voľné a odkryté, aby sa teplo mohlo efektívne odviesť. V prípade, že nie je dostatok voľných plôch, možno upravovať merný výkon chladenia na úkor vlhkosti privádzaného vzduchu. Úprava vlhkosti má však skryté vplyvy na energetickú a pracovnú efektívnosť.

Mohlo by Vás zaujímať: Chladiace trámy – fámy a fakty

Vlhkostná zložka mikroklímy

Optimálne podmienky vnútorného prostredia rieši a kategorizuje norma STN EN 15 251 (Vstupné údaje o vnútornom prostredí budov na navrhovanie a hodnotenie energetickej hospodárnosti budov – kvalita vzduchu, tepelný stav prostredia, osvetlenie a akustika).

Norma rozdeľuje priestory na štyri kategórie, z ktorých prvá je najpriaznivejšia. Posudzovanou hodnotou je relatívna vlhkosť (RH), ktorá sa udáva nasýtením vzduchu vodnou parou v percentách (%). Relatívna vlhkosť v obytných budovách sa považuje za prijateľnú od 30 do 60 % [3].

Dlhodobé pôsobenie nízkej relatívnej vlhkosti na ľudský organizmus je nepriaznivé, keďže sliznice trpia nadmerným vysychaním. Ľudia majú takisto problémy s dýchaním a zasiahnuté sú aj oči. Takto ohrozený zamestnanec je neustále rozptyľovaný, čím sa znižuje jeho pracovná efektivita [4].

Štyri zásady pri návrhu sálavého chladenia

Podrobnému návrhu sálavého chladenia sa venuje norma STN EN 1264 a široká odborná literatúra. Postup návrhu podľa technickej normy je spracovaný v softvéroch a výrobcovia ho zohľadňujú pri určovaní merného výkonu. Napriek tomu sa treba pri návrhu špecifických prípadov držať nasledujúcich zásad.

Kvalitná tepelnoizolačná obálka budovy

Prvou hlavnou zásadou je kvalitná tepelnoizolačná obálka budovy. Pri nových budovách sa jej splnenie dosahuje povinným dodržiavaním odporúčaných hodnôt pre súčinitele prechodu tepla stavebných konštrukcií.

Pri výmene koncových prvkov technológie chladenia z indukčných jednotiek za sálavé chladenie však nevzniká povinnosť obnoviť tepelnoizolačnú obálku stavby a zároveň vzniká problém s umiestnením sálavých plôch v priestore.

V slabo tepelne izolovaných budovách dostavaných pred rokom 2012 tak vznikne pri návrhu sálavého chladenia nadmerné množstvo aktívnych plôch [2].

Umiestnenie chladiacich plôch na úkor variability priestoru

Druhou zásadou je správne umiestnenie a výber aktívnych plôch. Medzi tieto plochy možno počítať stropy, steny a podlahy. Vzhľadom na potrebu zachovať variabilitu a využitie pracovného priestoru v administratívnych budovách odpadá možnosť využiť väčšinu stien a podláh.

Na aktívne plochy tak zostávajú voľné stropy. Pri nedodržaní prvej zásady však plocha stropov na navrhnuté chladiace plochy nepostačuje, takže treba znížiť variabilitu priestoru a nájsť chladiace plochy aj na stenách.

Dodržanie teplotného spádu

Návrh s obmedzeným množstvom plôch dovoľuje upraviť teplotný spád chladiacej tekutiny. Upravením spádu sa zvýši merný výkon chladiacej plochy, čo má za následok zvýšenie celkového výkonu chladenia. Zmena teplotného spádu pri chladení však často vedie ku kritickej relatívnej vlhkosti.

Kritickým bodom je stav, keď vzduch pri chladiacej ploche dosiahne 90-percentnú relatívnu vlhkosť rosného bodu. Po dosiahnutí kritickej vlhkosti sa zatvorí prívod chladiacej vody a odstaví chladenie v danej zóne.

Pri častom odpojení však sálavé chladenie nie je schopné kontinuálne chladiť priestor, ten sa preto prehrieva a vzniká paradox, pri ktorom je v systéme MaR požiadavka na chladenie, no systém chladenia nefunguje. Treťou zásadou je preto dodržanie odporúčaného teplotného spádu chladenia stanoveného výrobcom. Výrobca takto garantuje merný výkon a funkčnosť koncového prvku.

Prečítajte si tiež: Sálavé vytápěcí soustavy v prosklených budovách

Dodržanie relatívnej vlhkosti vzduchu

Výrobca garantuje merný výkon a funkčnosť koncového prvku. Merný výkon sa pritom počíta tak, aby fungoval pri optimálnej relatívnej vlhkosti vzduchu, čo je 30 až 50 %. Aby sa predišlo častému odpájaniu chladenia v chladiacich zónach pri nedodržaní teplotného spádu garantovaného výrobcom, upravuje sa relatívna vlhkosť privádzaného vzduchu.

Úprava relatívnej vlhkosti privádzaného vzduchu je však finančne nákladná a pôsobí negatívne na energetický manažment. Zároveň má dlhodobá zmena relatívnej vlhkosti privádzaného vzduchu na 30 % negatívny vplyv na zamestnancov, u ktorých sa stupňujú problémy s dýchaním a videním.

Štvrtou zásadou je preto dodržiavanie relatívnej vlhkosti privádzaného vzduchu v pobytovej zóne nad hranicou 35 %. Sálavé chladenie môže dochladiť priestor o 1,5 °C a zároveň pri tom relatívna vlhkosť neklesne pod hraničnú odporúčanú hodnotu.

Zvyšovanie režijných nákladov

Pri nedodržaní zásad návrhu sálavého chladenia si nová technológia vyžaduje odvlhčovanie privádzaného vzduchu. Vzduch pritom možno odvlhčovať rôznymi spôsobmi. Najčastejším riešením je doplnenie výkonu existujúceho odvlhčovania. Pri starších vzduchotechnických jednotkách sa úprava odvlhčenia vzduchu realizuje kondenzačným spôsobom na princípe kondenzácie vodnej pary po ochladení.

Potreba vyššieho výkonu chladiča si však na takéto odvlhčenie vzduchu vyžaduje doplnenie chladiaceho výkonu vzduchotechnickej jednotky, čo má za následok zvýšenie investičných nákladov. Okrem toho treba dodať, že upravovanie vzduchu prechladením vzdušniny je jedným z najdrahších spôsobov odvlhčovania upravovaného vzduchu [1].

Záver

Sálavé chladenie predstavuje zdravé a elegantné riešenie do nových administratívnych budov s kvalitnou tepelnoizolačnou obálkou. Pri rekonštrukciách s výmenou indukčného chladenia za chladenie prostredníctvom veľkých sálavých plôch je však nevyhnutné dodržiavať limity tejto technológie a pristupovať k rekonštrukcii komplexne, nie iba čiastočne, akoby sme chceli inštalovať mercedesový motor do trabanta.

Správnym návrhom s dodržaním všetkých zásad sa predíde nezmyselnému zvyšovaniu investičných nákladov na nesprávnych častiach budovy a zároveň sa znížia prevádzkové náklady a skvalitní sa vnútorné prostredie budovy.

Prácu podporilo Ministerstvo školstva, vedy, výskumu a športu Slovenskej republiky prostredníctvom grantu VEGA 1/0807/17. Príspevok odznel na konferencii Vykurovanie 2019.

Literatúra

1. SZÉKYOVÁ, M. – FERSTL, K. – NOVÝ. R.: Větrání a klimatizace. Bratislava: JAGA, 2006, s. 150 – 290.
2. OLESEN, B. – PETRÁŠ, D. – BABIAK, J.: Low temperature heating and hight temperature cooling. Rehva guidebook No. 7 Forssan: Rehva 2007.
3. PETRÁŠ, D.: Technika tvorby a ochrany vnútorného prostredia budov a jeho hodnotenie. In: Technika ochrany prostredia, Medzinárodná konferencia. Zborník prednášok. Častá-Papiernička, SR, 26. – 28. 6. 2012. Bratislava: STU v Bratislave, 2012, s. 100 – 140.
4. STN EN 15 251 Vstupné parametre vnútorného prostredia na návrh a hodnotenie energetickej hospodárnosti budov zamerané na kvalitu vnútorného vzduchu, tepelné prostredie,
   osvetlenie a hluk.

Článok bol uverejnený v časopise TZB Haustechnik 3/2019.