Dlaczego deweloperowi, inwestorowi w budownictwo mieszkaniowe warto planować zastosowanie podłogowego ogrzewania w budynku?
Podłogowe ogrzewanie to urządzenie w systemie ogrzewania, które ma prawie taki sam współczynnik przewodzenia cieplnego jak grzejniki. Jednak w porównaniu do grzejników, podłoga ma możliwość posiadania znacznie większej powierzchni, co prowadzi do znacznie mniejszych różnic temperatur przy tej samej mocy urządzenia.
Te okoliczności najlepiej pasują do wykorzystania pompy ciepła w systemie ogrzewania. Przy tym ogrzewanie podłogowe ma następujące zalety: ogrzewa pomieszczenie poprzez promieniowanie. Co to oznacza? Ogrzewanie podłogowe faktycznie podgrzewa promieniowaniem sufit, nie zaś ściany zewnętrzne.
Dlatego podczas ogrzewania podłogowego zewnętrzne ściany nie nagrzewają się nadmiernie, co zmniejsza straty ciepła przez nie, potwierdzone pracą wielu naukowców. Ponadto, podgrzewanie podłogowe sufitu praktycznie eliminuje lub znacznie zmniejsza konwekcję w pomieszczeniu. To również potwierdzają wszyscy badacze.
Brak konwekcji prowadzi do wyrównania temperatury w pomieszczeniu wzdłuż jego wysokości. Dzięki temu na zewnętrznej ścianie utrzymuje się równomierne, niskie temperatury, co gwarantuje przynajmniej 10% redukcję strat ciepła przez zewnętrzne ściany w porównaniu z grzejnikami.
Oprócz redukcji strat ciepła, podłogowe ogrzewanie pracuje przy istotnie niższych temperaturach niż grzejniki. Przy temperaturze 65°C na grzejniku zaczyna się utlenianie kurzu. Ten utleniony kurz może wywołać alergie u ludzi. Dlatego dla stałego przebywania ludzi w pomieszczeniu, temperaturę urządzeń grzewczych ograniczano do 95°C zgodnie z wymogami sanitarnymi.
Oprócz alergii, ten kurz osiada na wszystkich powierzchniach pomieszczenia. To zmusza do przeprowadzania remontów w pomieszczeniu, aby utrzymać estetyczny wygląd co najmniej każdy 6 lat. W przypadku podłogowego ogrzewania ten okres jest prawie dwukrotnie dłuższy – wynosi on prawie 11 lat.
Bezsporna zaleta promieniowego systemu ogrzewania pojawia się w bardzo wysokich pomieszczeniach, takich jak hale sportowe, kina, dworce i inne. Jednolitość temperatury wzdłuż wysokości ułatwia zapewnienie jakości ogrzewania takich miejsc. Niestety rzadko się to stosuje, co wyraźnie nie poprawia poziomu życia w kraju.
Dodatkowo nowoczesne ogrzewane podłogi są wykonane z polimerowych rur, co znacznie redukuje metalochłonność budownictwa, a co za tym idzie, zmniejsza zużycie energii i zasobów na ich produkcję.
Pomimo tych zalet, ogrzewane za pomocą cieplą podłogi mają i istotne wady. Tak istotne, że współczesne normy budownictwa nie nakładają obowiązku ich instalacji na deweloperów, inwestorów, zarówno w Polsce, jak i w Unii Europejskiej.
Związek Radziecki w swoich najlepszych czasach zaczynał stosować promieniowe systemy ogrzewania. Były to przede wszystkim systemy ogrzewania za pomocą ciepłej podłogi. Taki system był stosowany w wielopiętrowych budynkach mieszkalnych, ponieważ przy użyciu ciepłej podłogi osoba mogła, na przykład w swoim mieszkaniu, zmienić pokrycie podłogi z linoleum na parkiet.
Dla promieniowych systemów ogrzewania była to zasadnicza zmiana. Grubość parkietu wynosiła 15 mm, a jego opór cieplny wynosił 5,37 m°C/W. Grubość linoleum to 3 mm, a jego opór cieplny to 6,0 m°C/W. W rezultacie temperatura na powierzchni parkietu byłaby niższa o prawie 5°C w porównaniu do temperatury na powierzchni linoleum. Oznaczałoby to, że temperatura powierzchni linoleum wynosiłaby 27°C, a stanie się jedynie 22°C.
Takie obniżenie temperatury oznacza obniżenie temperatury promieniowania ciepłej podłogi (w tym przypadku niemal pięciokrotne), co prowadzi do zmniejszenia mocy urządzenia w systemie ogrzewania – ciepłej podłogi, co sprawia, że pomieszczenie staje się chłodniejsze. A jeśli mieszkaniec do podgrzania parkietu położy jeszcze dywan, to podczas dużych mrozów przynajmniej przy oknach zauważy szron w swoim pokoju.
A co w takim przypadku stanie się ze stropem dolnego sąsiada? W tych okolicznościach, jeśli nie przykryje on sufitu deskami, które nie będą poddawane obróbce skórą niedźwiedzia, to temperatura jego sufitu wzrośnie, a może mu w ogóle być zbyt gorąco.
Ta sytuacja jest porównywalna do sytuacji, gdy w budynku wielopiętrowym z grzejnikami zawiesisz na nich rzeczy, które już wyschły, a nie zdejmujesz ich. Wtedy w twoim pokoju staje się zimniej, a u sąsiadów po stronie, gdzie jest nośnik ciepła – cieplej. Jednak w przypadku podłogowego ogrzewania jest wymagane, aby go nie przykrywać niczym. Zmianę podłogowego pokrycia można przeprowadzać tylko na takie, które ma mniej więcej taki sam opór cieplny. To jest problemem w przypadku stosowania ogrzewanych podłóg.
Dlatego w Związku Radzieckim zdecydowano, że tego typu problemy z sufitami są znacznie mniejsze, dlatego produkowano właśnie ciepłe sufity. Chociaż nowoczesne technologie poszły dalej i już wynaleziono sposób produkcji parkietu o wysokiej przewodności cieplnej, co z pewnością pasuje do podłogowego ogrzewania.
Oprócz ciepłych sufitów, produkowano również ciepłe ściany. Przy czym w projektach istniało kilka rodzajów ciepłych ścian, zasadniczą różnicą były ściany zewnętrzne i wewnętrzne. Zewnętrzną ścianę ciepłą wykonano albo tylko w obszarze parapetu, albo używano całej powierzchni, z wyjątkiem oczywiście okna.
W zależności od sposobu użycia ciepłej ściany zewnętrznej, system ogrzewania, aby dostarczyć ciepło do pomieszczenia, musiał zabezpieczyć takie straty ciepła przez okno, aby w pomieszczeniu panował komfort. Innymi słowy, praktycznie istniała potrzeba ogrzewania tylko okna. Taki sposób wymagał najmniejszej ilości rur do ogrzewania pomieszczenia.
Jednak taki sposób realizacji ogrzewania promieniowego tracił przewagę w porównaniu do ogrzewania grzejnikowego pod względem ilości strat ciepła przez zewnętrzne ściany i nawet wymagał dodatkowej izolacji termicznej zewnętrznych ścian. Ta okoliczność również zmusiła do stosowania właśnie ciepłych sufitów i zrezygnowania z ciepłych ścian zewnętrznych. Chociaż osiągnięcie komfortu w wersji z zewnętrznymi ciepłymi sufitem było najłatwiejsze.
Drugi sposób zastosowania ciepłych ścian
Drugi sposób zastosowania ciepłych ścian obejmuje korzystanie z wewnętrznych ścian.
Tutaj istniało duże zróżnicowanie wariantów. Główną przyczyną tych wariantów było poprawienie możliwości rozmieszczania mebli przez mieszkańców wzdłuż ściany, aby nie wpływało to na funkcjonowanie ogrzewania. Dlatego istniały schematy wykorzystania górnej części ściany, ponieważ zazwyczaj tam nie było mebli. Istniała również opcja korzystania z konturu ściany – rury były układane tylko wzdłuż krawędzi ściany, a w środku ich nie było. Była również opcja korzystania z dolnej części ściany, również w celu uniknięcia zakrywania tej części meblami. Jednak wszystkie te warianty komplikują masowe budownictwo, dlatego postawiono głównie na ciepłe sufity. Dla nich nawet opracowano normę, GOST.
Ta norma faktycznie legalizowała wyniki prac wielu naukowców, którzy badali ogrzewanie promieniowe. Na przykład badano temperatury powierzchni ściany, sufitu i podłogi w celu zapewnienia komfortowego i bezpiecznego pobytu w pomieszczeniu. Choć w różnych krajach przyjęto nieco różne ostateczne wartości tych temperatur, to ogólnie są one podobne. Dla korzystania nawet z tej samej powierzchni ciepłej podłogi, ale dla różnych pokryć podłogowych temperatura powierzchni różni się. Dla płytek ceramicznych dopuszczalna temperatura wynosi 35°C, a dla linoleum, laminatu, winylu kwarcowego tylko 27°C. Chociaż w stopniach Celsjusza jest to prawie dwukrotna różnica, to promieniowanie odbywa się w odniesieniu do bezwzględnej temperatury, tj. (273+35)=308 K. A moc promieniowania jest proporcjonalna do czwartej potęgi bezwzględnej temperatury. Dlatego różnica w przewodzeniu ciepła nie jest dwukrotna. Dla płytek ceramicznych o temperaturze 35°C strumień cieplny z nich wynosi około 100 W/m2, a moc na metr kwadratowy laminatu, którego temperatura wynosi 27°C, to około 65 W/m2.
Choć obliczenia pomieszczeń z ogrzewaniem promieniowym są znacznie bardziej skomplikowane niż obliczenia z ogrzewaniem konwekcyjnym, to nie stanowi to powodu do rezygnacji z jego stosowania.
Wymagania dotyczące budowy a instalowania ogrzewania promieniowego
Dlaczego wymagania dotyczące budowy mieszkań nadal nie nakazują instalowania ogrzewania promieniowego, nawet pomimo tego, że idealnie nadaje się do zastosowania z pompami ciepła. Oprócz efektywności podłogowego ogrzewania, pompy ciepła pozwalają zaoszczędzić aż 300% kosztów paliwa na ogrzewanie, co stanowi 10% więcej niż w przypadku tradycyjnych systemów grzewczych.
Problem wynika z tego, że systemy promieniowe są zbyt inercyjne. Ta inercyjność, aby zapewnić komfort w pomieszczeniu, wymaga zwiększenia mocy generatora ciepła, czyli zwiększenia mocy pompy ciepła o co najmniej 30%, oraz rozpoczęcia sezonu grzewczego wcześniej.
W przypadku stosowania pompy ciepła, zwiększenie jej mocy jest nieakceptowalnym wymogiem, ponieważ jest znacznie droższa niż kotły o tej samej mocy, więc rozważanie zwiększenia jej mocy nie jest praktyczne.
W przypadku gwałtownego spadku temperatury zewnętrznej, systemy promieniowe i tak nie są w stanie utrzymać komfortowej temperatury w pomieszczeniu. Innymi słowy, systemy promieniowe – zarówno podłogowe ogrzewanie, jak i ogrzewanie stropu i ściany w trybie nieustalonym, czyli gdy na przykład temperatura zewnętrzna znacząco zmienia się w krótkim czasie, nie są w stanie zapewnić wysokiej jakości ogrzewania. Dzieje się tak dlatego, że oprócz konieczności dostosowania do zmiany trybu pracy, trzeba na przykład podgrzać samą podłogę. Jednak to nie wystarcza, stały tryb pracy wymaga, aby podłoga ogrzewała wewnętrzne ogrodzenie, a co za tym idzie, ogrzała powietrze w pomieszczeniu. Innymi słowy, w ogrzewaniu promieniowym, w przeciwieństwie do grzejników, temperatura powietrza w pomieszczeniu jest niższa niż średnia temperatura powierzchni.
To poprawia warunki do przeprowadzenia wentylacji i nawet pozwala na korzystanie z chłodniejszego powietrza, co jest bardziej korzystne dla ludzi. Ale w przypadku zmiennych trybów pracy w systemach ogrzewania promieniowego faktycznie pojawia się potrzeba najpierw podgrzania całego budynku, a następnie odpowiedniego podgrzewania powietrza w pomieszczeniu.
Stąd wynika inercyjność. Dlatego do dziś wymagania dotyczące budowy mieszkań nie nakazują instalacji ogrzewania podłogowego.
Na co należy zwrócić uwagę Inwestorowi i deweloperowi
Inwestorowi i deweloperowi należy zwrócić uwagę na to, że propagowanie idei stosowania niskotemperaturowych grzejników to błędna koncepcja, zwłaszcza w połączeniu z pompami ciepła powietrze-woda.
Niskotemperaturowe grzejniki mają zbliżony współczynnik wymiany ciepła do podłogowego ogrzewania i działają podobnie do systemów grzewczych promieniowych. Dlatego przy gwałtownym spadku temperatury zewnętrznej muszą się same rozgrzać i podgrzać średnią temperaturę ścian, czyli praktycznie cały budynek.
To wymaga czasu, więc te urządzenia nie poprawią wydajności systemu w warunkach zmieniającej się szybko temperatury zewnętrznej. Przy dużych powierzchniach grzejników, w warunkach niskotemperaturowego trybu ich użycie utrudnia nawet podgrzewanie ich temperatury, co umożliwiałoby przejście do standardowego, wysokotemperaturowego trybu z konwekcją, do podgrzewania powietrza w pomieszczeniu. Dlatego praktyka ta jest błędna w wykonaniu współczesnych “ekspertów”.
Podłogowe ogrzewanie przy niewielkich zmianach temperatury zewnętrznej w ciągu krótkiego czasu, na przykład zmian związanych z wschodem i zachodem słońca w ciągu dnia, nie powoduje znacznych problemów.
Dzieje się tak, ponieważ promieniowe ogrzewanie charakteryzuje się zdolnością do samoregulacji. Zmniejszenie temperatury zewnętrznej o kilka stopni w ciągu doby powoduje niewielkie obniżenie temperatury zewnętrznej ściany.
Jednocześnie zwiększa się różnica temperatur między podłogowym ogrzewaniem a zewnętrzną ścianą, co prowadzi do zwiększonej wymiany ciepła promieniowego między nimi. Innymi słowy, zachodzi samoregulacja. Warto zauważyć, że sterowanie pracą podłogowego ogrzewania powinno być realizowane przez pogodową automatykę, która monitoruje zmiany temperatury zewnętrznej i dostosowuje się do nich wcześniej niż temperatura wewnętrzna.
Sterowanie podłogowym ogrzewaniem za pomocą termostatu pomieszczeniowego to błędne przekonanie, które nie przyczynia się do poprawy jakości życia, ponieważ zmiany zachodzą powoli z powodu inercji systemu. Sterowanie podłogowym ogrzewaniem przy użyciu pogodowej automatyki zostało wynalezione przez badaczy już w latach 60. ubiegłego wieku, ale niestety wielu ludzi wydaje się odkrywać to na nowo.
Co jeszcze jest ważne, aby inwestor, deweloper wiedział?
Podczas planowania budowy zastosowanie podłogowego ogrzewania może być trudne do zrealizowania w przypadku długich, wąskich pomieszczeń. Przykładowo, w przypadku pomieszczenia o wysokości 3 metrów, stosunek jego długości do szerokości wynoszący ponad 1,63, długość pomieszczenia nie powinna przekraczać 6 metrów, a szerokość nie powinna być mniejsza niż 3,68 metra. W dłuższych i węższych pomieszczeniach, ze względu na słabe promieniowanie w kierunku zewnętrznej ściany, trudno jest je ogrzać wyłącznie przy użyciu podłogowego ogrzewania.
Ważne jest, aby przy systemach ogrzewania podłogowego uwzględniać fakt, że nie można instalować dużych okien od strony południowej budynku. W przypadku jasnej pogody w ciągu dnia, temperatura podłogi podnosi się na tyle, że z powodu inercji systemu temperatura w pomieszczeniu staje się zbyt wysoka.
Inwestor budowy mieszkania wydaje pieniądze dzisiaj, a otrzymuje mieszkanie, które będzie działać przez co najmniej 50 lat w przyszłości. Jakie będą wymagania i technologie budowy za 10 lat? Dlatego dla dewelopera, inwestora w budowę mieszkania, jest tylko jedno wyjście – wybierać najlepsze spośród dostępnych opcji i starać się wprowadzić coś nowego i bardziej doskonałego. Bo wydane dzisiaj pieniądze nie zawsze spełniają oczekiwania w przyszłości.
Jednak wiele z powyższego nie ma sensu przed tym, jak dzięki pompie ciepła stało się możliwe uzyskiwanie zerowych i nawet ujemnych strat cieplnych do otoczenia. Oznacza to, że komfortowe mieszkanie z ogrzewaniem kotłem lub z CHP wymaga strat cieplnych, a więc również zmian klimatycznych, takich jak globalne ocieplenie, topnienie lodowców i inne.
Czy deweloper, inwestor nie chciałby pozostawić zbudowanego budynku, razem z możliwością zamieszkania, dla potomnych? Czy ten artykuł dostarcza deweloperowi, inwestorowi zrozumienia, że ogrzewanie podłogowe jest koniecznością? Oczywiście, że tak, ponieważ jego użycie wymaga użycia pompy ciepła, co zmniejsza zużycie energii i zasobów, a także pozwala wpływać na zmiany klimatyczne.
Dlatego firma Negativ opracowała własne metody stosowania promieniujących systemów grzewczych, takich jak podłogowe ogrzewanie, sufity i ściany, korzystające z opisanych zalet i pozbawione wymienionych wad.
