Podno-grejanje milos

PODNO GREJANjE

UVOD Podno grejanje i hlaĎenje je oblik centralnog grejanja i hlaĎenja koji koristi toplotnu kondukciju i zračenje, za razliku od vazdušnog grejanja koje se oslanja na konvekciju. Toplota se može obezbediti cirkulacijom tople vode ili električnim grejačima. Cilj podnog grejanja je poboljšanje osećaja komfora. Spada u grupu sistema grejanja zračenjem. Osećaj komfora nam je zadovoljen ako je prenos topote na ovaj način 55% i jedino je tada opravdano njegovo korišćenje. Sistem grejanja koji se zasniva samo na podnom grejanju se jako retko primenjuje, i nije preporučljiv. Podno grejanje je najekonomičniji vid grejanja, jer se kompletan proces odvija na veoma niskoj temperaturi. Pod se greje na temperaturi od 21 do 23°C, veoma velika grejna površina obezbeĎuje ravnomernu raspodelu temperature od poda ka plafonu. Ugradnja podnog grejanja obezbeĎuje mogućnost ugradnji ekoloških i zdravih podloga, kao što su keramika, kamen koji ne skupljaju prašinu i ne zadržavaju alergene. Topli kamen ili keramički podovi omogućavaju da se deca igraju na podu bez opasnosti da se prehlade.

1

OSNOVE GREJNE TEHNIKE

PODNO GREJANjE

Istorija podnog grejanja U pred Rimsko doba, podno grejanje je bila retka, i itekako radikalna metoda u svetu koji se oslanjao na otvorena ognjišta. Ali, ta otvorena ognjišta ne samo da su bila nedovoljna za zagrevanje cele prostorije, već je pretila opasnost od požara i gušenja usled inhalacije dima. Podno grejanje prvi put je korišćeno od strane Rimljana. Iako je u početku pretežno korišćeno od strane bogatog sloja stanovništva, podno grejanje ubrzo nalazi primenu u javnim zgradama i vilama, naročito u hladnijim predelima rimskog carstva. Sistem Rimljana bio je zasnovan na hipokaustu (od reči hypocaustum – u bukvalnom prevodu: grejanje odozdo), sačinjenog od kanala koji se nalaze ispod poda ( pod je praktično podignut na stubiće od opeke) i kanala ugraĎenih u zidove. Vreo vazduh ili para iz ognjišta cirkulisali su kroz ovaj sistem, zagrevajući tako pod i zidove, i na taj način toplota je dospevala u prostorije.

2

OSNOVE GREJNE TEHNIKE

PODNO GREJANjE

Što je još specifičnije, pod je bio sačinjen od niza betonskih ploča, postavljenih na redove naslaganih crepova, sa ložištem u dnu jedog od spoljnih zidova. Loženjem vatre, promaja bi povlačila toplotu ispod poda, a zatim kroz zidove do dimnjaka postavljenih u uglovima prostorije. Visina stubova bila je oko 60cm, pošto se smatralo da je ovo najefikasnija visina po pitanju strujanja vazduha. Kada bi vazduh prošao ispod poda, bio bi povučen u zidove potpritiskom stvorenim podizanjem toplog vazduha u dimnjacima. Zidovi su vrlo često bili napravljeni od cigala koje su imale po dve horizontalne rupe duž sebe. One su omogućavale propuštanje vazduha kroz zidove, na taj način ih grejući. U rimskim kupatilima, ložište je bilo smešteno pored najtoplije sobe (tzv. caldarium), čija su tri zida zagrevana, tako da je temperatura u ovoj prostoriji dostizala 50 °C. Ložište je bilo izvor toplote sistema I bilo je smešteno van kuće, ispod poda koji je išao ispod najtoplije prostorije u kući. Jedna soba je uvek bila toplija od ostalih, pošto je naravno vazduh na svom putu gubio odreĎeni deo toplote. Rimsko podno grejanje je sistem koji je zahtevao stalnu pažnju u smislu održavanja vatre I uklanjanja pepela. To je opet zahtevalo dodatnu radnu snagu. Kao gorivo korišćene su uglavnom sitne grančice i loza, koje su bile postavljane 0,6 do 0,9m unutar ložišta. Ovo je omogućavalo da vazduh bude vučen kroz i oko drveta, osiguravajući tako njegov slobodan tok. Krupnije drvo nije korišćeno jer je sporo sagorevalo i samim tim bilo neefikasno, a većom količinom krupnog drveta mogao je biti blokiran put vazduhu. Visina vatre bila je ograničena na oko polovinu visine ložišta, kako bi vazduh strujao kroz plamen i na taj način ubrzavao cirkulaciju i povećavao izlaznu temperaturu. Ovo je bilo jako važno kod kupatila, gde je morala biti obezbeĎena maksimalna moguća toplota.

3

OSNOVE GREJNE TEHNIKE

PODNO GREJANjE

Hypocaust je nedavno proglašen najvažnijim otkrićem u oblasti grejanja od strane Britanske HVAC industrije. Nasuprot definitivnom nestajanju rimskog hipokausta, podno grejanje ostalo je u upotrebi milenijumima u Koreji, gde je poznato pod imenom ondol (u doslovnom prevodu: topli kamen). Smatra se da ondol sistem datira iz vremena Tri kraljevstva ( 37.god PNE668.god NE). Ondol je još uvek tipičan za južnokorejske kuće, i jako je cenjen jer omogućava komfor pri poštovanju nekih korejskih običaja, kao što je npr. skidanje obuće na ulazu u kuću i sedenje na podu. Zapravo, kada su zapadni sistemi grejanja postali rasprostranjeni u Koreji, mnogim porodicama je počeo nedostajati ondol sistem koji je tako dugo bio sastavni deo korejskog načina života. Kao rezultat toga, projektanti su u Koreji početkom 90-ih godina XX veka počeli da zapostavljaju zapadnie sisteme grejanja, i počeli da uključuju ondol sistem u moderne gradjevine. Čak i najmoderniji korejski hoteli nude gostima opciju izbora tradicionalne ’’ondol sobe’’ bez kreveta.

4

OSNOVE GREJNE TEHNIKE

PODNO GREJANjE

Ondol sadrži tri osnovne komponente: -ložište ili peć, koja istovremeno služi i za kuvanje; -grejani pod ispod kojeg prolazi sistem kanala za vodjenje toplog vazduha; - dimnjak koji služi da obezbedi promaju kroz kanale. Grejani pod sadrži mrežu kanala koji transportuju toplotu od kuhinje do svake sobe. Ovi kanali pokriveni su tankim, ravnim kamenim pločama zvanim kudul koje leže ispod poda. Kudul (zapaljeni kamen), prekriven je zemljom koja služi za nivelaciju poda. Preko svega toga, na pod se postavlja nekoliko slojeva pokrivki od papira. Ovaj proces je jako efikasan, pošto se toplota generisana tokom kuvanja ’’automatski’’ transportuje do svih prostorija u kući. Obično je kuhinja graĎena na nižem nivou, a grejane prostorije su nešto izdignute da bi se omogućilo postavljanje kanala. Jednim zagrevanjem podova, omogućeno je korišćenje njihove toplote i po nekoliko dana, zavisno od konstrukcije kanala. Ondol sistemi u Severnoj Koreji malo se razlikuju od onih u Južnoj Koreji. Naime, u S.Koreji kuhinja i zagrevana soba nisu razdvojene zidom kao u J. Koreji, već se prostorija istovremeno zagreva i od peći i od strane sistema kanala.

5

OSNOVE GREJNE TEHNIKE

PODNO GREJANjE

TEHNOLOGIJE Moderni sistemi podnog grejanja su generalno ili -toplovodni ili -električni sistemi. Sistemi mogu biti položeni u graĎevinsku konstrukciju(pod) pri izlivanju istog ili mogu biti naknadno ugraĎeni.

Toplovodni sistemi U toplovodnim sistemima, topla voda cirkuliše kroz cevi ili creva koja su položena u pod. U upotrebi su razni tipovi cevi, uključujući PEX (polietilenske) , tzv. multi-layer( kombinacija aluminijuma i PEX-a) koje su takoĎe poznate pod nazivom Alupex i polibutilenske cevi. Bakarne cevi se obično ne koriste.

6

OSNOVE GREJNE TEHNIKE

PODNO GREJANjE

Zbog dobrog balansa izmeĎu cene i pada pritiska, creva prečnika 16mm su jako popularna, za razliku od creva prečnika 19mm i 25mm koja su relativno skupa i creva prečnika 10mm i 13mm koja imaju velike padove pritiska pa zahtevaju više energije ze cirkulaciju tečnosti. TakoĎe, 5/8’’ (16mm) je često minimalna dimenzija koja obezbeĎuje efikasnu cirkulaciju fluida. U Evropi, najčešće korišćena su creva prečnika 15 ili 16mm. MeĎutim, sistemi projektovani za rad sa vodom zagrejanom solarnim sistemom koja cirkuliše na bazi prirodne uzgonske sile su podložni blokadi od strane vazdušnih mehurova. Njih je teško izbeći ukoliko su cevi postavljene strogo horisontalno ili imaju neravnine. Mehurići se akumuliraju na najmanjim neravninama, blokirajući na kraju tok fluida. Mala centrifugalna pumpa, snage oko 37W, može se koristiti za njihovo odstranjivanje.

7

OSNOVE GREJNE TEHNIKE

PODNO GREJANjE

Ona će pogurati fluid kroz crevo dovoljno brzo, tako da probije mehur. Ova pumpa za prečišćavanje se uključuje samo kada fluid miruje i solarni kolektori budu blizu pregrevanja. Kada se cirkulacija ponovo uspostavi, pumpa se isključuje. Bojleri na gas, ulje, čvrsto gorivo ili električni mogu biti korišćeni kao izvor toplote za bilo koji sistem podnog grejanja, kao i niz drugih tehnologija. Kondenzatorski bojleri i toplotne pumpe su posebno pogodni jer im podni sitem grejanja omogućava da rade na najefikasniji način. Podno grejanje moze da radi sa niskim temperaturama(do 350C min.), dozvoljavajući toplotnoj pumpi da radi sa grejnim koeficijentom oko 4, za razliku od grejnog koeficijenta oko 3 koliko imaju visokotemperaturni sistemi koji zahtevaju temperature min. 750C za upotrebu kod radijatora. Sistemi podnog grejanja mogu takoĎe da rade i u obrnutoj ulozi, kada fluid iz čilera ili solarnog hladnjaka cirkuliše kroz sistem, odvodeći tako toplotu iz prostorija. MeĎutim, potrebno je voditi računa o tome da temperatura površine poda bude veća od temperature tačke rose vazduha. U suprotnom, moze doći do pojave vlage i neželjenih efekata.

8

OSNOVE GREJNE TEHNIKE

PODNO GREJANjE

Isplativost toplovodnih sistema

Iako može biti skuplje od radijatorskog grejanja, mokro podno grejanje često se pokazuje kao ekonomičnije na duži vremenski period, naročito u dobro izvedenim velikim sistemima. U poreĎenju sa konvencionalnim sistemima može se postići ušteda energije i do 40% ukoliko je instaliran kondenzatorski bojler ili solarni sistem, ali čak i sa standardnim bojlerom štedi se i do 15% energije. Efikasnost kondenzatorskih bojlera je zagarantovana povratkom vode sa nižom temperaturom. Postavljanjem čitave dužine cevi bez ikakvih spojeva, sistemi podnog grejanja su praktično oslobodjeni potrebe za održavanjem. Korišćene cevi mogu imati radni vek i do 100 godina. Jako je važno koristiti pouzdane materijale, jer bi eventualna popravka zahtevala skupe i složene radove. Oprema za zagrevanje fluida, pumpe i upravljački sistem zahtevaju periodično održavanje i zamenu.

9

OSNOVE GREJNE TEHNIKE

PODNO GREJANjE

Električni sistemi podnog grejanja Ovi sistemi imaju jako male investicione troškove za manje prostore (1-5 soba) jer ih je lako instalirati i imaju jako jednostavnu automatiku (sve što zahtevaju je termostat koji košta 100-150 €). Iako sistemi električnog podnog grejanja rade sasvim dobro kao primarni izvori toplote, većina ovih sistema koristi se u kupatilima za povećanje toplotnog komfora i zagrevanje hladnih pločica.

Električno podno grejanje se takoĎe često koristi u kuhinjama ili prostorijama koje zahtevaju dogrevanje (podrumi, ostave, igraonice za decu....). Druga važna prednost u odnosu na vodene sisteme podnog grejanja je i malo podizanje nivoa poda pri ugradnji. Naime, podizanje nivoa poda može da bude svega 1-2mm. Električni kablovi su obično postavljeni na izolacinu tablu i zajedno sa njom na pod ( ispod tepiha ili laminata ); zatim se pokrivka poda postavlja direktno na grejni sistem.

10

OSNOVE GREJNE TEHNIKE

PODNO GREJANjE

U korist električnog podnog grejanja govori i kraće vreme potrebno za instalaciju, koje se kreće u granicama od par sati do dana, zavisno od veličine čitave instalacije. TakoĎe, vreme početnog zagrevanja je dosta kraće nego kod ’’mokrih’’ sistema jer su kablovi smešteni direktno ispod završne obrade poda. Električni sistemi podnog grejanja su ranije bili opremljeni dugim neprekidnim kablovima, i korisnik je morao da razvlači kablove gore-dole po podu na prethodno odreĎenom rastojanju kao i da obezbedi povratak drugok kraja kabla na mesto odakle je i počelo njegovo razvoĎenje, kako bi zatvorio kolo. Glavni problem kod ovih instalacija bio je povećan utrošak vremena, a postojao je i rizik stvaranja hladnih zona zbig neravnomernog rastojanja meĎu kablovima; što su kablovi bili gušće postavljeni, odavanje toplote je bilo veće i obrnuto. Sa današnjom tehnologijom najmoderniji kablovi imaju obezbedjen ’’povratni vod’’, što znači da praktično imate jedan kraj za povezivanje, bez vraćanja na početak radi zatvaranja kola. Ovo instalaciju čini mnogo lakšom.

11

OSNOVE GREJNE TEHNIKE

PODNO GREJANjE

Sa napretkom u tehnologiji dolazi se do ’’ grejnih mreža’’, koje za cilj imaju pojednostavljenje procesa ugradnje. Teži deo posla već je odraĎen na mreži, jer su kablovi već pravilno rasporeĎeni. Sve što korisnik treba da uradi je da počne postavljanje od mesta gde se nalazi termostat, i jednostavno razmota mrežu sa kablovima po prostoriji. Ovakav proces ugradnje donosi veliku uštedu vremena, istovremeno smanjujući rizik od nastanka hladnih zona.

Grejna mreža

Jedna od tehnika ugranje je da se grejni kablovi postave direktno na masu betona, a zatim se završni sloj, u vidu laminata ili drugačiji, postavlja preko grejača. U objektima gde postoji višetarifni obračun električne energije, moguće je sistem ostaviti da radi noću, kada je cena struje manja, a prostoriju preko dana zagrevati na račun toplote akumulirane u masi betona (tada sistem može biti isključen). U nekim slučajevima, u cilju smanjenja podizanja nivoa poda, koriste se grejni elementi pločastog ili karbonsko-filmskog tipa. Oni se obično postavljaju na tanak izolacioni sloj, da bi se smanjili gubci kroz meĎuspratnu konsrukciju ili ploču. Karbonski film se koristi ispod raznih završnih obrada poda, a gotovo uvek ispod laminata ili obraĎenog drveta.

12

OSNOVE GREJNE TEHNIKE

PODNO GREJANjE

U poreĎenju sa hidruličnim (vodenim) sistemima, električni sistemi podnog grejanja mogu se smatrati efikasnijim, ukoliko se u obzir uzima samo efikasnost opreme u zgradi. MeĎutim, efikasnost generisanja električne energije iz fosilnih goriva je mala, pa je ukupno gledana efikasnost ovih sistema manja nego kod hidrauličnih. Prednost električnih sistema je u tome što ne zahtevaju održavanje i mogu sa lakše upravljati. MeĎutim, kao njihovu veliku manu treba navesti da se oni ne mogu korisiti za hlaĎenje prostorija.

13

OSNOVE GREJNE TEHNIKE

PODNO GREJANjE

Podno grejanje u sportskim dvoranama

Zahtevi arhitekata i projektanata za temperiranim podnim površinama u sportskim dvoranama se na osnovu sportsko-medicinskih, energetskih i arhitektonskih saznanja sve više nameću. Prijatno temperirana površina sportskog terena ostvarena ugradnjom podnog grejanja. Podno grejanje se integriše u podkonstrukciju plivajućeg poda. Zbog velike grejne površine obezbeĎen je prijatan temperaturni profil u celoj dvorani. Prednosti      

Prijatno temperirana površina poda Ušteda energije zbog velikog udela zračenja toplote Smanjeno vrtloženje prašine Smanjeno strujanje vazduha Bez ograničavajućeg uticaja na konstrukciju poda zbog načina polaganja cevi Niski investicioni troškovi

Varijante ugradnje: 

Grejanje plivajućih podova sa industrijskim razdelnikom



Grejanje plivajućeg poda sa sistemom razdelnika cevi

14

OSNOVE GREJNE TEHNIKE

PODNO GREJANjE

Grejanje slobodnih površina

Grejanje slobodnih površina nalazi svoju primenu kod sprečavanja nastanka leda ili zadržavanja snega. Oblast pimene su zimi opasne zone kao što su npr. ulice, prilazi, rampe, mesta za sletanje helikoptera i pešačke zone sa ciljem da se spreči njihovo zamrzavanje ili zadržavanja snega. Prednosti      

Robusna, dugovečna Bez korišćenja O-prstena, trajno zaptivajuća tehnika spajanja sa pokretnom navlakom Brzo i jednostavna montaža zbog velike fleksibilnosti S cevi Niski troškovi održavanja na osnovu kombinacije S cevi sa tehnikom spajanja sa pokretnom navlakom Polaganje u meandru obezbeĎuje ravnomerni temperaturni profil ObezbeĎivanje razmaka prilikom polaganja korišćenjem šina

Varijante projektovanja  Grejanje slobodnih površina u betonskim pločama 

15

Grejanje slobodnih površina ispod veznog kamenog pločnika

OSNOVE GREJNE TEHNIKE

PODNO GREJANjE

PROJEKTOVANJE SISTEMA PODNOG GREJANJA U pripremi plana podnog grejanja potrebno je: 1.definisati snagu koja je potrebna za grejanje prostorije tako što odreĎujemo snagu grejanja za 1m2 površine 2.definisati materijal podne obloge 3.definisati snagu po jedinici dužine kabla koju je potrebno primeniti za odreĎenu vrstu podnih obloga 4.pri izračunavanju razmaka izmeĎu grejnih kablova treba uzeti u obzir samo onu površinu koja ostaje slobodna i neprokrivena stalnim elementima, kao što su nameštaj koji je celom površinom u dodiru sa podom, kada, wc šolja i sl.

Kada projektujemo podno grejanje potrebno je odrediti neophodnu količinu toplotne energije za grejanje odabrane prostorije. Kalkulacija gubitka toplote mora obavezno sadržati: 1.Gubitak toplote kroz spoljne, pregrade (zidove, krov, plafon, prozore i podove) 2.Gubitak toplote provetravanjem U ovoj kalkukaciji, razmena toplote uzrokovana unutrašnjom razmenom toplote meĎu prostorijama i unutrašnjom ventilacijom zgrade nije uzeta u razmatranje.

16

OSNOVE GREJNE TEHNIKE

PODNO GREJANjE

Snagu [W/m2] grejanog prostora koja je dovoljna da se postigne željena temperatura u prostoru dobijamo tako što ukupne toplotne gubitke prostora podelimo sa ukupnom površinom prostora koji se greje. Faktor propuštanja toplote K je povoljan kada je za: -spoljne zidove k