K problematice samoregulačních schopností otopných ploch

otopné soustavy

Velkou výhodou podlahového vytápění je jeho schopnost relativně rychle snižovat nebo zvyšovat svůj výkon v závislosti na růstu nebo poklesu teploty vzduchu v dané místnosti. Autor tuto závislost analyzuje a uvádí konkrétní příklady.

Recenzent: Zdeněk Číhal

Propagátoři velkoplošných podlahových otopných soustav jako jednu z jejich velkých předností uvádí tzv. samoregulovatelnost výkonu podle teploty vzduchu v místnosti. Na čem tato vlastnost závisí a jak významná je?

Problematika vztahu výkonu otopných ploch a teploty vzduchu v místnosti byla podrobně popsána již v řadě publikací a závěry se opírají o praktické poznatky ověřené experimenty provedenými jak renomovanými výrobci, tak i univerzitními pracovišti. Příklad doporučené literatury je uveden na konci odpovědi.

Schematický nákres podlahové otopné plochy

Samoregulační schopnost podlahové otopné soustavy lze vysledovat ze závislosti měrného tepelného výkonu q při fyziologicky přípustné střední povrchové teplotě podlahové plochy t_p a teplotě vzduchu t_i. Základní vztah je závislost teploty povrchu podlahy v závislosti na teplotě vzduchu, rozteči trubek a charakteristickém čísle podlahy. Výpočtový vztah lze vyjádřit jako [1]:

kde je

• t_p povrchová teplota podlahové plochy [°C],
• t_m střední teplota otopné vody [°C],
• t_i výpočtová vnitřní teplota [°C],
• m charakteristické číslo podlahy [m^-1],
• L_a tepelná propustnost vrstev nad trubkami [W·m²·K^–1],
• a_p celkový součinitel přestupu tepla na povrchu otopné plochy [W·m^–2·K^–1],
• L rozteč trubek [m].

Pro závislost měrného tepelného výkonu podlahové otopné plochy v závislosti na změně teploty vzduchu, lze pak odvodit vztah

kde je

• q měrný tepelný tok [W·m^–2].

Vyjdeme-li pro určení samoregulační schopnosti podlahové otopné plochy z upraveného vztahu používaného v certifikovaných laboratořích [2, 3]

lze uvažovat např. povrchovou teplotu podlahy t_p = 26 °C a pro teplotu vzduchu:

a) t_i = 20 °C pak je q = 64 W·m^–2, (100 %)

b) t_i = 21 °C pak je q = 52 W·m^–2, (81 %)

c) t_i = 22 °C pak je q = 41 W·m^–2, (64 %)

Z uvedeného příkladu je tak názorně vidět, že díky tzv. samoregulační schopnosti podlahové otopné plochy dojde ke snížení měrného tepelného výkonu, tj. tepla odebraného zdroji tepla, v případě zvýšení teploty vzduchu ve vytápěném prostoru. Pokud by se teplota povrchu podlahy t_pvyrovnala teplotě vzduchu v místnosti t_i, pak nebude zdroji tepla odebírán žádný tepelný výkon. To znamená, že po dobu, než se projeví odezva na regulační zásah (což jsou u mokrého způsobu pokládky řádově hodiny), je požadovaná hodnota regulované veličiny (teploty vzduchu) stále překračována [3].

V případě samoregulační schopnosti podlahového vytápění není zároveň ideální, když je tepelný výkon podlahové otopné soustavy řízen pouze ekvitermně (tj. kvalitativní regulace – změna teploty otopné vody v závislosti na venkovní teplotě). Vhodnější je do regulace zapojit i systémy, které mohou zohlednit skutečnou tepelně akumulační vlastnost konkrétní otopné soustavy a rovněž postihnout i vazbu na vnitřní teplotu vzduchu pro jednotlivé otopné plochy.

Princip tzv. samoregulační schopnosti se obecně netýká jen velkoplošných podlahových soustav. Tepelný výkon každé otopné plochy, tedy i otopných těles, stropního nebo stěnového vytápění klesá, pokud stoupá teplota vzduchu v místnosti. Míra poklesu výkonu je dána nejen rozdílem teplot, ale i specifickými vlastnostmi každého druhu tělesa, které teplo do místnosti předává.

Literatura

• [1] CIHELKA, J. a spol.: Vytápění a větrání, STNL Praha, 1975. 704 s. ISBN 04-216-75.
• [2] BAŠTA, J.: Otopné plochy. Vydavatelství ČVUT, 2001. 328 s. ISBN 80-01-02365-6.
• [3] VAVŘIČKA, R., BAŠTA, J., GALÁD, V.: Analýza proveditelnosti instalace měřicích zařízení dodaného tepla. Zpracováno pro MPO ČR, 2015, 108 s.

The issue of self-regulatory abilities of heating surfaces

Promoters of large underfloor heating system as one of their greatest strengths emphasize called ability to regulate power by the temperature in the room. What this feature depends on and how significant is it?