Dřevostavby a jejich vytápění – 2. část

Cílem článku je seznámit širší veřejnost s problematikou vytápění dřevostaveb. Ve druhé části jsou popsány vytápěcí soustavy často používané ve dřevostavbách. Uvedeny jsou také předpisy a požadavky, které se na tyto soustavy vztahují.

Recenzent: Michal Kabrhel

Možnosti vytápění dřevostaveb

Vytápění se řeší stejně jako u zděných či jiných budov, tedy provádí se různým způsobem podle možností dané stavby a požadavků investora. Může být s převážnou složkou předávání tepla prouděním nebo sáláním a možná je také kombinace obou způsobů v různých místnostech. Otopná soustava musí odpovídat požadavkům všech norem a dalších právních předpisů. Tepelný výkon musí plněn pokrývat tepelnou ztrátu jednotlivých vytápěných místností a celé vytápěné budovy.

V novostavbách se často uplatňuje ve většině místností podlahové vytápění (sálavé) a v některých místnostech klasicky otopnými tělesy (konvekční). Teplota otopné vody u konvekčního vytápění může být podle okamžité místní potřeby od 40 °C až do 90 °C. Teplota otopné vody u velkoplošného podlahového vytápění je do cca 45 °C, většinou však méně.

Podlahové vytápění

Může být:

• konvekční s převážnou složkou předávání tepla prouděním;
• velkoplošné s převážnou složkou předávání tepla sáláním.Každý způsob má své výhody a nevýhody. Investor většinou ve spolupráci s projektantem rozhodne o tom, ve které místnosti domu, který druh vytápění zvolí

Podlahové vytápění konvekční

Ve vytápěných místnostech se musí předem v podlaze připravit prostor pro zabudování podlahových konvektorů, které jsou otopnými tělesy. Konvektory se skládají z pláště ve tvaru vaničky. Ukládají se do podlahy u oken, velkých prosklených stěn a dveří sousedících s venkovním prostorem apod. Jednou z jejich výhod je, že nezabírají užitečný prostor místnosti.

Topnou (předávací) plochu konvektoru tvoří výměník tepla umístěný ve vaničce. Výměník může být napojen na teplovodní dvoutrubkovou nebo i jednotrubkovou otopnou soustavu.

Pro různé místnosti se konvektor vybírá podle požadovaného tepelného výkonu, tvaru, délky, šířky a hloubky, druhu prostředí a způsobu připojení. Šířka konvektorů je v rozsahu od 200 až do 400 mm.

Konvektory se vyrábí s možností předávání tepla přirozeným prouděním vzduchu (bez ventilátoru) nebo s nuceným prouděním vzduchu (s jedním případně i dvěma ventilátory). Tepelný výkon je možno regulovat přepínání počtu otáček ventilátoru. Je třeba počítat s tím, že ventilátor je zdrojem hluku a s rostoucími otáčkami ventilátoru hlučnost roste. Nutné je proto volit konvektor nejen podle tepelného výkonu, ale i produkovaného hluku při požadovaném výkonu do jednotlivých místností.

Konvektory mohou být umístěny v prostředí „suchém“ i „mokrém“, avšak ventilátory pro mokré prostředí k tomu musí být přizpůsobeny z hlediska bezpečnosti provozu. Proto musí mít vyšší stupeň elektrického krytí IP. Většina ventilátorů pro tento účel funguje s bezpečným elektrickým napětím 12 V DC nebo 24 V DC.

Podlahové vytápění sálavé

Teplo se vede a předává trubkami uloženými v podlaze. Jednou z výhod je, že vytápění trubkovými hady nezmenšuje využitelnou plochu místnosti. Podlahové teplovodní vytápění se může instalovat téměř ve všech místnostech rodinných domů či jiných budov. Nejmenší vytápěná plocha trubkovým hadem může být od cca 2 m² (většinou v koupelně, až po velké místnosti zaujímající i desítky m²).

Potrubí se může pokládat takovým směrem, aby se nevytápěla podlaha v místě, kde, bude například umístěna vana, nábytek apod. V chladných zónách jako např. u oken nebo dveří se trubky dávají blíže k sobě, aby byl docílen větší tepelný výkon.

Podlahové vytápění teplovodní se prosazuje zejména z důvodu dobré možnosti dosažení optimální pohody prostředí. Ideální vytápění má u podlahy vyšší teplotu vzduchu než v prostoru nad hlavou. Rovnoměrné výškové rozložení teplot vzduchu v místnosti u podlahového vytápění přispívá k zajištění pocitu dobré tepelné pohody. Křivka svislého průběhu teploty vzduchu u podlahového vytápění je nejvíce podobná ideálnímu.

Podlahové vytápění by mělo být zřízeno v objektu, který splňuje tepelně--technické vlastnosti tak, že průměrná tepelná ztráta by měla být menší než 20 W·m^–3 nebo průměrná roční spotřeba tepla nižší než 70 kWh·m^–2. Každý stavebník si podle svých požadavků či nároků může zvolit, zda bude chtít šíření tepla z podlahy do místnosti co nejdříve (tzv. přímotopné) nebo mu z provozních důvodů bude vyhovovat spíše vytápění poloakumulační či akumulační, kdy prohřátí celé plochy podlahy v celé výšce betonu může trvat i několik hodin. U akumulačního způsobu vytápění bude podlaha dodávat do místnosti teplo ještě i několik hodin po vypnutí zdroje tepla.

Teplota podlahy

V některých místnostech lidé chodí v domácí obuvi a v některých na boso. V místnostech s domácí obuví se doporučuje optimální teplota podlahy pro dlouhodobě sedící osoby 25 °C a pro stojící a chodící osoby 23 °C. Průměrná teplota povrchu podlahy by neměla z hygienických důvodů překročit 29 °C. Tato teplota (případně i vyšší) může být v místnostech s krátkou dobou pobytu, například v koupelnách nebo u bazénů.

Mokrý a suchý způsob montáže

Podle požadované nášlapné vrstvy se může montáž teplovodní podlahové otopné soustavy provádět mokrým nebo suchým způsobem.

Mokrý způsob montáže zahrnuje obvykle betonovou vrstvu, suchý způsob je prováděn bez mokrých procesů.

Mokrý způsob je charakteristický tím, že topné trubky jsou zality přímo v betonové mazanině. Teplota otopné vody v trubkách běžně stačí v rozmezí 35 až 40 °C. U mokrého způsobu pokládky bývá měrný tepelný výkon obvykle více než 50 W·m^–2.

Suchý způsob montáže podlahového teplovodního vytápění představuje veškeré práce při pokládání jednotlivých vrstev podlahy bez vody (betonu). Vzhledem k tomu, že odpadá vrstva betonové mazaniny je stavební výška podlahy s trubkami nižší (28–53 mm). Mezi výhody suché montáže patří lehká skladba, nebo možnost prvního zátopu bezprostředně po dokončení montáže.

Skladba podlahy u mokrého systému

Závisí na způsobu upevnění trubek k podkladu. Běžně se používá některý ze 4 způsobů ukázaných na obr. 9.

Obr. 10 ukazuje skladbu při uložení trubek otopného okruhu do systémových desek. Skladba podlahy je dána v projektu podle způsobu upevnění trubek.

Podlaha (nášlapná vrstva)

Přes podlahu by do vytápěné místnosti mělo projít co největší množství tepla = ztráty tepla v podlaze by měly být co nejmenší. Proto jsou pro podlahové vytápění vhodné pouze podlahové krytiny s malým tepelným odporem. Jeho hodnota nemá překročit hodnotu R = 0,15 m²·K·W^–1.

Z hlediska šíření tepla jsou vhodné tyto podlahy:

• keramická dlažba (má velmi dobrou tepelnou vodivost);
• plovoucí podlahy (pouze s certifikací pro podlahové vytápění);
• koberce (jen nízké s krátkým vlasem);
• dřevěné parkety (pouze s certifikací pro podlahové vytápění).

Dilatační spára

Spáry se vyskytují v místech, kde se může projevit roztažení nebo smrštění betonové desky a také v místech dveřních otvorů, průchodů apod. Svislé konstrukce, které zasahují do otopné plochy, musí od ní být odděleny dilatací, která umožní pohyb topné desky. Pro zajištění správné dilatace musí být splněny tyto požadavky:

• plocha jedné otopné plochy je omezená (maximálně 40 m²);
• délka strany obdélníkové otopné plochy je omezená (nesmí být delší než 8 m);
• poměr stran je omezený (nesmí být větší než 2 : 1);
• místnost ve tvaru L je nutno řešit kvůli roztažnosti teplem (je nutno jí dilatací rozdělit);
• všechny trubky procházející dilatační spárou se musí chránit proti poškození (musí procházet chráničkou);
• dilatační spára smí využita pouze pro vytápění (procházet jí může pouze přívod a zpátečka ke smyčce).

Dilatační pás je ochrana proti poškození vlivem roztahování (smršťování) během změny teploty. Osazuje se po obvodě stěn a do dalších míst určených projektem podlahového vytápění. Pás dosahuje od nosného podkladu (betonu) až k povrchu dokončené podlahy.

Trubky pro podlahové vytápění

Montáž podlahového vytápění se provádí trubkami o různých rozměrech, nejčastěji 10 × 2 mm, 12 × 2 mm, 16 × 2 mm, 17 × 2 mm a 18 × 2 mm. Pro podlahové vytápění lze použít trubky z vhodného plastu, časté je i použití vícevrstvých trubek kombinace plast – kov, případně i z mědi. Montáž se provádí nejčastěji z trubek PEX, PEX-AL-PEX, PE-RT, PP a PP-RCT. Většina z nich má maximální provozní teplotu 90 °C a více, maximální provozní tlak 10 bar. Samozřejmostí je ochrana proti difúzi kyslíku přes stěnu trubky do otopné vody. Měděné trubky se pro vysokou cenu používají málo.

Síťovaný polyetylen (PE–X). Trubky mají velmi dobré mechanické vlastnosti, vysokou odolnost proti šíření trhlin, vysokou houževnatost a velmi dobrou tlakovou odolnost za vyšších teplot.
Vícevrstvá trubka (PEX–AL–PEX). Síla hliníkové vrstvy je 0,2 mm, trubka má malý koeficient délkové roztažnosti a tvarovou stálost.
Polyetylen (PE–RT). Trubky s pětivrstvou konstrukcí, dlouhodobá životnost a dokonalá těsnost kyslíkové bariéry z EVOH.
Polypropylen (PP). Pro podlahové vytápění se používají dva druhy: polypropylen blokový kopolymer označovaný jako PP-B a polypropylen statistický kopolymer označovaný jako PP-R. V současnosti se oba typy PP nahrazují kvalitnějším PP–RCT.
Polypropylen PP–RCT (PP–RCT/Al/PP–RCT). Mají ohybovou paměť a vysokou houževnatost. Pětivrstvá konstrukce obsahuje podélně svařovanou hliníkovou vrstvu.
Polybutylen (PB). Má menší hmotnost, snadněji se ohýbá, má však vyšší cenu.
Měď (Cu). Měděné trubky se používají s opláštěním, které chrání trubku před mechanickým poškozením. Pro podlahové vytápění se vyrábějí v provedení měkkém (R 220). Vzhledem k vysoké ceně měděných trubek není používání toho materiálu pro podlahové vytápění běžné.

Rozvaděč tepla

Horní část rozvaděče slouží jako rozdělovač, spodní jako sběrač. Musí mít tolik vývodů, kolik topných okruhů je třeba zapojit. V patrových domech bývá osazen v každém vytápěném podlaží samostatný rozvaděč tepla. Jeho umístění je vhodné pokud možno někde uprostřed pod-laží, aby přívodní trubky k jednotlivým topným okruhům byly přibližně stejně dlouhé.

Zdroj tepla

Nejčastějším zdrojem tepla je plynový kotel, který může být i kombinovaný s ohřevem vody pro užitkové účely a kombinace plynového kotle se solární soustavou nebo dnes čím dál více tepelné čerpadlo. Často je možno zvolit několik druhů zdroje tepla a také jejich kombinaci. Pokud se používají dva zdroje tepla, nazývá se soustava bivalentní. Přidá-li se tepelné čerpadlo, jde o soustavu trivalentní. Zapojení musí navrhnout renomovaná firma, která se tímto dlouhodobě zabývá, protože provést správně zapojení, zajistit kvalitní regulaci, spolehlivý a hospodárný provoz není jednoduché.

Pokud je v domě kombinace radiátorového a podlahového vytápění, pak se instaluje směšovací armatura, která je schopna upravit (snížit) teplotu vody pro podlahové vytápění.

Zkoušky podlahového teplovodního vytápění

Před uvedením otopné soustavy do provozu se musí provést předepsané zkoušky.

Zkouška těsnosti. Po dokončení instalace trubek a jejich napojení na rozdělovač, se soustava propláchne a následně napustí vodou požadované kvality. Jednotlivé trubkové okruhy otopné soustavy se musí odvzdušnit. Těsnost topných okruhů se provádí před zalitím betonovou zálivkou.

Topná zkouška (počáteční zátop). Provádí se po zkoušce těsnosti a po zalití plochy betonem či anhydritem. Místnost se zabetonovanými trubkami se musí na 48 hodin uzavřít. Tím se zamezí průvanu a zajistí správné vyzrávání zálivky. Zkouška se provádí při postupném zvyšování teploty v podlahovém vytápění. Podrobnosti zkoušky uvádí technická dokumentace dané stavby. Nedodržením předepsaného postupu může dojít k poklesu pevnosti a pružnosti betonové desky a následně k jejímu prasknutí.

Výhody podlahového teplovodního vytápění

• rovnoměrné rozložení tepla (pro lidský organismus je nejvhodnější);
• možnost využití více druhů zdrojů tepla (zejména tepelných čerpadel, kondenzačních kotlů a kombinace se solární tepelnou soustavou);
• možnost vytápění místností na nižší teplotu vzduchu než u konvekčních způsobů vytápění (pocit tepelné pohody se přitom nesníží);
• bez prachu a plísní (podlahové topení je zabudované přímo v podlaze, nemají k němu přístup žádné druhy mikroorganismů ani prachové částečky);
• nezabírá místo (je součástí konstrukce domu);
• dálkové ovládání (dnes už je běžné a může zapnutím ve správnou dobu ušetřit až 10 % nákladů);
• využití i pro chlazení (někteří zákazníci dávají v létě přednost chlazení místností trubkami v podlaze před klimatizací).

Nevýhody podlahového teplovodního vytápění

• nesprávné nastavení výkonu či regulace (může přehřívat místnost, to se však dá řešit jednoduše);
• nutnost perfektně provedené práce (rozbíjet beton kvůli nedodržení předepsaného postupu práce je problém);
• nutný kvalitní projekt (vypracovaný oprávněným subjektem);
• podlaha musí dobře propouštět teplo (většina koberců není vhodných).

Provoz a údržba

Běžný provoz zahrnuje automatické zapínání a vypínání zdroje tepla podle okamžité potřeby dodávání tepla do vytápěných místností. Provoz otopné soustavy je automatický, musí se jen správně nastavit regulace výkonu otopné soustavy vhodným regulátorem. Vyrábí se jich a dodává na trh velké množství. Regulace provozu otopné soustavy se provádí podle teploty:

• venkovního vzduchu (ekvitermní);

• vzduchu uvnitř budovy (prostorová)

Častěji se využívá ekvitermní regulace = podle teploty venkovního vzduchu. Základní rozdělení regulátorů je:

• bez směšovače;
• se směšovačem;
• se směšovačem a hlídáním zpátečky;
• pro dvouzónovou regulaci.

Při provozu otopných soustav dochází vlivem chemických procesů k tvorbě usazenin a korozi kovových součástí. Důsledkem toho může být snížení účinnosti celé soustavy. Voda obsahuje malé množství minerálních látek, které zhoršují funkčnost regulačních armatur, zvyšují tlakové ztráty v potrubí a tím snižují výkon otopné soustavy. Proto se doporučuje čištění otopných soustav přibližně jednou za 7–10 let. Do otopné vody v soustavě se přidává přesné množství doporučených ochranných kapalin. Nejčastěji to jsou inhibitor a čisticí kapalina. Dávkování je doporučené výrobcem a napsané na obalu výrobku.

Elektrické podlahové vytápění

Kromě teplovodního podlahového vytápění se může používat také vytápění elektrickými topnými kabely, rovněž zabudovanými do podlahy. Ve vytápěných místnostech se do podlahy mohou zabudovat buď samotné elektrické topné kabely, topné kabely pevně upevněné v rohožích nebo elektrické topné fólie. Základem topné plochy je elektrický topný kabel, který předává tolik tepla, aby byly pokryty tepelné ztráty dané místnosti. Topné kabely lze přizpůsobit na jakýkoliv půdorysný tvar vytápěné místnosti. Používání elektrického vytápění je podmíněno dostatečně dimenzovanou elektrickou přípojkou a rozvody. Každý okruh podlahového vytápění musí být připojen na samostatný elektrický jistič a proudový chránič.

Bezpečnost

Veškeré části elektrického vytápění – skladba podlahy, montáž, zapojení a regulace musí odpovídat platným předpisům. Elektrické podlahové vytápění musí být provedeno v souladu s ČSN 33 2000-7 753 ed.2 Elektrické instalace budov, Část 7: Požadavky na speciální instalace nebo umístění Oddíl 753: Podlahové a stropní topné systémy [8]. Norma kromě informací k montáži uvádí také: „Jedna kopie provozních pokynů musí být trvale připevněna na vnitřní straně dveří v každé příslušné rozvodnici nebo v její blízkosti.“

Při instalaci elektrického podlahového vytápění musí být dále dodrženy požadavky norem:

• ČSN EN 50559. Elektrické vytápění místností, podlahové vytápění, charakteristiky funkce – Definice, metody zkoušení, stanovení rozměrů a značení. [9]
• ČSN 332130 ed.3. Elektrické instalace nízkého napětí – Vnitřní elektrické rozvody. [10]
• ČSN EN 60335–1 ed.3. Bezpečnost elektrických spotřebičů pro domácnost a podobné účely. Část 1: Obecné požadavky. [11]
• ČSN EN 60335-2-96. Elektrické spotřebiče pro domácnost a podobné účely – Bezpečnost – Část 2–96: Zvláštní požadavky na tenké ohebné topné články pro vytápění místností. [12]
• Montáž elektrického podlahové vytápění vyžaduje odbornou instalaci a provedení revize elektrických zařízení. To mohou provádět pouze technici s kvalifikací podle zákona 250/2021 Sb. [13]

Druhy kabelů

Pro elektrické podlahové vytápění se vyrábí velké množství topných kabelů. Je to proto, že mohou být různé požadavky na vytápění jednotlivých místností a vždy musí být dodrženy požadavky platných norem pro zajištění bezpečnosti montáže a provozu. Rozlišují se:

• kabely s konstantním příkonem (vyrábějí se v různých příkonech na běžný metr. Rozsah je poměrně velký, od 20 do 50 W·m–1, zajišťují vysokou teplotní odolnost – se silikonovým pláštěm až 200 °C);
• kabely s proměnlivým výkonem (jsou to samoregulační kabely, jejich odpor se s rostoucí teplotou kabelu se zvyšuje. Dochází tím k omezení velikost protékajícího elektrického proudu a tepelný výkon kabelu);
• jednožilové a dvoužilové kabely (zapojují se rozdílným způsobem podle elektrického schématu).

Srovnání elektrického podlahového vytápění s teplovodním podlahovým vytápěním

Teplovodní a elektrické podlahové vytápění jsou rozdílné otopné soustavy. Obě soustavy mají společnou výhodu – velkou plochu pro předávání tepla do místnosti a vysoký podíl sálavého toku tepla do místnosti.

Výhody elektrického podlahového vytápění v porovnání s teplovodním podlahovým vytápěním jsou následující:

• jednodušší konstrukce bez cirkulace otopné vody;
• nemusí se provádět tlaková zkouška potrubí, provozní zkouška armatur a dalších částí soustavy;
• není odvzdušňování;
• vysoká účinnost elektrické otopné soustavy daná přeměnou elektrické energie na teplo v místě potřeby a dosahuje až 99 %;
• topné kabely lze libovolně přizpůsobit tvaru místnosti a umístění předmětů nebo nábytku spojených s podlahou.

Nevýhody v porovnání s teplovodním podlahovým vytápěním:

• při velkém odběru elektřiny je nutný souhlas dodavatele elektřiny;
• samostatné elektrické okruhy s patřičnými jističi a proudovou ochranou;
• projekt musí vypracovat odborník s nejvyšším kvalifikačním stupněm podle zákona č. 250/2021 Sb.

Elektro-teplovodní vytápění

V posledních letech se instaluje také kombinace vytápění jedné nebo více místností elektrickými kabely a hady podlahového teplovodního vytápění. Tento systém je označován jako duální vytápění. Může být uplatněn jak pro všechny místnosti v domě, tak také pouze pro vybrané místnosti, nejčastěji koupelny, pokoje, kuchyně, chodby.

Tato otopná soustava má jako hlavní zdroj teplovodní podlahové vytápění, které často využívá vedle kondenzačního kotle také nízkoenergetické zdroje tepla (tepelná čerpadla, solární systémy). V případě potřeby rychlého vyhřátí místností při poklesu venkovních teplot v přechodném období jako je podzim a jaro se využívá elektrické podlahové vytápění. Toto vytápění se může používat i samostatně, nezávisle na teplovodním podlahovém vytápění. Duální způsob podlahového vytápění umožňuje také v jakémkoliv období roku zvýšit teplotu v každé místnosti samostatně.

Literatura

[8] ČSN 33 2000-7-753 ed.2 Elektrické in-stalace nízkého napětí – Část 7–753: Zařízení jednoúčelová a ve zvláštních objektech – Topné kabely a pevně instalované topné systémy. 2015–3. ÚNMZ. Praha.
[9] ČSN EN 50559. Elektrické vytápění místností, podlahové vytápění, charakteristiky funkce – Definice, metody zkoušení, stanovení rozměrů a značení. 2013–10. ÚNMZ. Praha.
[10] ČSN 332130 ed.3. Elektrické instalace nízkého napětí – Vnitřní elektrické rozvody. 2014–12. ÚNMZ. Praha.
[11] ČSN EN 60335–1 ed.3. Elektrické spotřebiče pro domácnost a podobné účely – Bezpečnost – Část 1: Obecné požadavky. 2012–9 (změna Z15: 2021–15). ÚNMZ. Praha.
[12] ČSN EN 60335-2-96. Elektrické spotřebiče pro domácnost a podobné účely – Bezpečnost – Část 2–96: Zvláštní požadavky na tenké ohebné topné články pro vytápění místností. 2003–7 (změna Z1: 2022–6). ÚNMZ. Praha.
[13] Zákon č. 250/2021 Sb. ze dne 9. června 2021 o bezpečnosti práce v souvislosti s provozem vyhrazených technických zařízení a o změně souvisejících zákonů. In Sbírka zákonů České republiky. 30. června 2021, částka 106, s. 2554. Dostupné z https://bit.ly/3RAggWy>.

---

Heating of wooden buildings – part II.

The aim of the article is to familiarize the wider public with the issue of heating in wooden buildings. The second part describes the heating systems often used in wooden buildings. Regulations and requirements that apply to these systems are also listed.

Keywords: wooden construction, heating.

DOKONČENÍ PŘÍŠTĚ