Sálavé chladiace systémy 2.

Medzi ďalšie typy sálavých chladiacich systémov patria kapilárne rohože, chladiace panely či otvorené chladiace­ stropy. Vo všeobecnosti predstavujú sálavé chladiace systémy modernú alternatívu chladenia vnútorných priestorov­, v našich podmienkach sa však zatiaľ využívajú veľmi zriedka.

Kapilárne rohože
Kapilárne rohože tvorí sieť tenkých plastových rúrok z polypropylénu (s vonkajším priemerom približne 3,5 mm), do ktorých sa rozvádza chladiaca alebo vykurovacia voda. Medzi jednotlivými kapilárami je pomerne krátka vzdialenosť (10 až 30 mm), čo v spojení s malým teplotným spádom spôsobuje prakticky rovnomerné rozloženie povrchovej teploty. Najčastejšie sa rohože umiestňujú pod omietku na strop (obr. 2), môžu sa však umiestniť aj na stenách miestnosti. Pri niektorých aplikáciách ich možno umiestniť aj v podhľadovej konštrukcii či v podlahe. Vďaka malým rozmerom kapilárnych rúrok je prijateľná hrúbka omietky 10 až 15 mm, čo umožňuje pomerne rýchlu reakciu celého systému na zmenu okrajových podmienok.

Nízka stavebná výška konštrukcie s kapilárnym systémom umožňuje široké využitie v novostavbách, ako aj pri rekonštrukciách budov. Kapilárne systémy možno využiť napríklad v nízkoenergetických rodinných domoch, ale aj v bytových domoch či občianskych stavbách. Výhody kapilárnych rohoží možno uplatniť aj pri rekonštrukciách historických objektov alebo pri priemyselných apliká­ciách (laboratóriá a pod.) [3].

Kapilárne rohože možno umiestniť prakticky na ľubovoľnú stenu miestnosti, a to niekoľkými spôsobmi. Najbežnejšie a najčastejšie sa kapilárne rohože aplikujú v administratívnych budovách a budovách občianskej vybavenosti, kde zvyčajne slúžia ako chladiace stropy – samozrejme, môžu sa využiť aj na vykurovanie. Kapilárne rohože sa umiestňujú priamo na stropnú dosku (obr. 2a) alebo na sadrokartón pod omietku, takisto ich možno zaliať do železobetónovej stropnej konštrukcie. Najmä v administratívnych budovách sa pri inštaláciách kapilárnych rohoží často používajú kovové stropné kazety na inštaláciu v podhľadovej konštrukcii (obr. 2b). Bežne možno kapilárne rohože využiť na podlahové alebo stenové vykurovanie a chladenie. Extrémnou aplikáciou kapilárnych rohoží sú celoplošné systémy [2].

Obr. 2: Aplikácia kapilárnych rohoží: a) na betónovej stropnej doske, b) stropné kazety

Chladiace panely
Chladiace panely sú v podstate dosky s integrovaným potrubím, ktorým preteká chladiaca voda. Z hľadiska konštrukcie možno chladiace panely rozdeliť do dvoch základných skupín – na kontaktné systémy a na sendvičové konštrukcie.

S kontaktným systémom sa možno stretnúť výlučne v podobe chladiacich stropov, ktoré bývajú umiestnené najčastejšie v podhľadovej konštrukcii. V prípade kontaktného systému je chladiaci element položený na roznášacej doske (hliníkový, alebo pozinkovaný plech) a prenos tepla z chladiacej vody do priestoru sa uskutočňuje vďaka kontaktu oboch týchto plôch. Na zadnú stranu chladiaceho elementu sa spravidla umiestňuje tepelná izolácia, niekedy túto funkciu čiastočne zabezpečuje vzduchová medzera nad chladiacim stropom.

Sendvičové konštrukcie chladiacich panelov (obr. 3) sú kompaktným prvkom, ktorý obsahuje zvyčajne chladiaci element, pohľadovú dosku a izolačnú vrstvu. Pohľadovú dosku tvorí buď tenká vrstva sadrokartónu, alebo hliníkový plech s náterom. Chladiace elementy sú nalepené na doske s aplikovanou hliníkovou fóliou a sú zaliate do polyuretánovej peny, ktorá plní funkciu tepelnej a akustickej izolácie. Takto tvorený chladiaci panel zabraňuje kondenzácii vodných pár vo vnútri konštrukcie a minimalizuje tepelné straty. Panely sa potom montujú na bežnú hliníkovú konštrukciu pre sadrokartónové dosky. Sendvičovú konštrukciu môže tvoriť takisto panel so zaliatymi kapilárnymi rohožami. Na rozdiel od kontaktných systémov možno sendvičové konštrukcie využiť aj na stenové aplikácie.

Najčastejšie sa chladiace panely používajú v administratívnych budovách. Ako ideálne sa javí použitie v kanceláriách, ale aj v obchodoch, nemocniciach, výstavných sieňach, konferenčných sálach, hoteloch či bankách.

Otvorené chladiace stropy
Otvorené chladiace stropy sú charakteristické svojimi otvormi či medzerami, ktoré umožňujú prúdenie vzduchu až k stavebnej konštrukcii stropu. V praxi sa možno s otvorenými systémami stretnúť výlučne v podobe chladiacich stropov. Aktívnu plochu otvorených chladiacich stropov tvoria zväčša lamely, ktoré sú vyrobené z hliníkových profilov. Lamely môžu mať konštrukčne rôznorodé usporiadanie. Tvar lamiel je zvyčajne taký, aby pozitívne prispieval k výraznejšiemu vzniku prirodzeného prúdu vzduchu na hornej časti stropu. Lamely otvorených chladiacich stropov sa umiestňujú do rámu tak, aby tvorili kompaktný celok (obr. 5). Podľa konštrukcie možno otvorené chladiace stropy ďalej rozdeliť na jednoradové alebo dvojradové. Zatiaľ čo pri jednoradových stropoch sa lamely kladú v rade vedľa seba, v dvojradovom vyhotovení sa kladú striedavo vo dvoch úrovniach nad sebou.

Obr. 5: Príklad konštrukcie otvoreného chladiaceho stropu		Obr. 6: Možnosť integrácie osvetlenia do otvoreného chladiaceho stropu

Asi najbežnejším použitím je aplikácia v kanceláriách a zasadacích miestnostiach administratívnych budov. Príklad inštalácie vo veľkopriestorovej kancelárii s výrazným podielom zasklených plôch je zrejmý z obr. 1b. Chladiaci strop tu tvorí zároveň podhľad a určuje architektonický ráz celého priestoru.

Ďalšie technologické vybavenie sa môže umiestniť v nosnej konštrukcii podhľadu, svietidlá sú v tomto prípade zavesené pod stropom. Otvorené chladiace stropy možno integrovať aj do sadrokartónových podhľadov. Ak je to architektonicky prijateľné, môžu sa otvorené konštrukcie chladiacich stropov opticky „priznať“ (obr. 1a).

Obr. 1: Príklady inštalácií otvorených chladiacich stropov: a) priznaný chladiaci strop v zasadacej miestnosti, b) chladiaci strop vo veľkopriestorovej kancelárii

Špeciálne vyhotovenia
Často sa možno stretnúť s požiadavkou architekta na konkrétne, dobre vyzerajúce technické riešenie daného priestoru. Niektoré vyrábané konštrukcie chladiacich stropov, ktoré zasahujú do interiéru, umožňujú integráciu ďalšieho technologického vybavenia priestoru. Nevýhodou je predovšetkým cena, pretože zvyčajne nejde o bežné sériové výrobky, ale o výrobu na zákazku.

Chladiace stropy môžu tvoriť rôzne tvarované konštrukcie. Na obr. 6 je znázornený príklad integrácie osvetľovacích telies do otvorenej konštrukcie chladiaceho stropu.

Výkony chladiacich stropov
Sálavé chladiace systémy slúžia na odvedenie výlučne citeľnej tepelnej záťaže. Teplo viazané vo vodnej pare sa musí odvádzať vetraním, ktoré môže byť prirodzené alebo nútené. V prípade použitia núteného vetrania sa môže prietok vzduchu redukovať iba na potrebnú, minimálnu dávku čerstvého vzduchu. Najčastejšie sa sálavé chladiace systémy kombinujú so zdrojovým vetraním.

Podľa konštrukcie dosahujú uzatvorené vyhotovenia chladiacich stropov maximálne výkony asi 80 W/m², vo výnimočných prípadoch až 100 W/m² (na m² pôdorysnej plochy chladiaceho stropu). V prípade systémov s akumulačnou hmotou (aktívny betón) sa ako teplonosná látka využíva predovšetkým voda s teplotou okolo 20 °C. Takéto konštrukcie chladiacich stropov majú potom chladiaci výkon v rozpätí 30 až 40 W/m².

Otvorené chladiace stropy dosahujú výrazne vyššie chladiace výkony než uzatvorené typy. Vyplýva to jednak zo zvýšeného prestupu tepla konvekciou vplyvom intenzívnejšieho prúdenia okolo lamiel a tiež z väčšej teplovýmennej plochy. Jednoradové otvorené chladiace stropy dosahujú o 50 až 100 %, dvojradové potom dokonca až o 120 % vyššie chladiace výkony než uzatvorené stropy. Na obr. 4 je znázornené porovnanie merných výkonov rôznych konštrukcií chladiacich stropov v závislosti od rozdielu teploty vnútorného vzduchu a strednej teploty chladiacej vody (t_a – t_ws).

Záver
Sálavé chladiace systémy, ktoré sa uplatňujú najmä v západnej časti Európy, predstavujú modernú alternatívu chladenia vnútorných priestorov. Žiaľ, v našich podmienkach sa tieto chladiace systémy využívajú veľmi zriedka, čo sa vysvetľuje vyššími vstupnými nákladmi. Projektanti techniky prostredia (vykurovania, chladenia a klimatizácie) však budú pri návrhu klimatizačných zariadení v budúcnosti nútení zohľadniť aj prípadné úspory energie. V tejto súvislosti sa dá očakávať, že sálavé chladiace systémy nájdu svoje uplatnenie aj v našich podmienkach.

Ing. Vladimír Zmrhal, PhD.
Autor pôsobí v Ústave techniky prostredia FS ČVUT v Prahe.
Recenzoval: prof. Ing. Dušan Petráš, PhD.

Foto a obrázky: archív autora, Giacomini, Krantz Komponenten, G-term

Článok je vytvorený úryvkami z pripravovanej publikácie Sálavé chladící systémy, ktorú zaradilo vydavateľstvo ČVUT do edičného plánu na rok 2009.
Príspevok vznikol s podporou výskumného zámeru MSM 6840770011 Technika životního prostředí.

Literatúra
1. Lain, M.: Sálavé chlazení s akumulační hmotou. In: Sálavé systémy vykurovaní a chlazení – operativní teplota, zborník seminára. STP, 2006.
2. Zmrhal, V.: Tepelné prostředí v prostoru s kapilárními rohožemi. In: Vykurování, větrání, instalace, roč. 16, 2007, č. 1, s. 37 – 41.
3. Zmrhal, V.: Kapilární rohože v praktických aplikacích. In: Klimatizace a větrání 2008, 18. národní konferencie Klimatizace a větrání 2008. STP, 2008.
4. Firemné materiály Giacomini, http://www.giacomini.com, aktualizované v roku 2006.
5. Firemné materiály G-term, internetové stránky o. z.
G-term, Hennlich Industrietechnik, http://www.g-term.cz.
6. Firemné materiály Krantz Komponenten, http://www.krantz.de.

Článok bol uverejnený v časopise TZB HAUSTECHNIK.