Da li se rashladni plafoni mogu koristiti za grejanje?

Rashladni plafoni su se dokazali kao pogodno sredstvo za hlađenje prostorija. Često se postavlja pitanje da li se oni mogu koristiti i za grejanje u zimskom periodu. Nesumnjivo je da bi se na takav način smanjili i troškovi i fizički prostor u sobi, a dobila bi se stabilna instalacija grejanja. Prilikom grejanja pojavljuje se neki problem ugodnosti, kao npr. asimetrično zračenje, vertikalna temperaturna raslojenost vazduha, spuštanja hladnog vazduha duž spoljašnjeg zida itd. Zbog toga su česte nedoumice o značaju ovakvih pojava kada se rashladni plafon koristi za grejanje.

Najčešće postavljena pitanja su:

1. O kojim kriterijumima treba voditi računa kada se rashladni plafoni koriste za grejanje?
2. Definicija graničnih vrednosti za konstrukciju fasada i za specifično toplotno opterećenje sa kojima se može postići prihatljiva ugodnost prilikom grejanja rashladnim plafonom
3. Koji su sistemi rashladnog plafona pogodni za grejanje?
4.  Kakav je uticaj kombinovanih sistema za razvođenje vazduha?
5. Koji vodeni sistemi imaju prednost (dvocevni, četvorocevni)?

Za ocenu da li se rashladni plafon može koristiti i za grejanje, treba prvo proveriti građevinsko-fizičke karakteristike objekta, u smislu toplotne zaštite. Za novogradnje, koje su građene prema danas važećim standardima toplotne zaštite, normalno ne bi trebalo da bude problema da se rashladnim plafonima obezbedi takvo grejanje koje će zadovoljiti kriterijume toplotne ugodnosti. Jedino za prostorije na uglu, koje su zastakljene po celoj visini, iz razloga asimetrije zračenja, treba obezbediti dodatne grejne površine u neposrednoj blizini samog ugla. Prilikom adaptacije starih zgrada, najčešće nije moguće obezbediti ovaj uslov, zbog lošeg koeficijenta prolaza toplote zidova i prozora. Kod rashladnog plafona temperatura površine ograničena je temperaturom kondenzacije (tj. stvaranjem rose na rashladnoj površini), dok će temperature grejnog plafona biti ograničene na 30-35 ° iz razloga ugodnosti. Prava vrednost zavisi od hidrauličkog sistema i od regulacione tehnike.

Područje opterećenja i ograničavajući uslovi su:
– hlađenje, pretežno zračenjem: 60-100 W/m² pri tp – tv = 10 K; ograničavajući uslov je opasnost od pojave kondenzacije na plafonu;
– grejanje, pretežno zračenjem; 87-136 W/m² pri tv – tp = 10-15 K; ograničavajući uslov je određen uslovima ugodnosti, tp = temperatura prostorije; tv = srednja temperatura vode

Ukoliko se toplotno opterećenje kompenzuje unutrašnjim izvorima toplote, često može doći do neprijatnog kretanja vazduha koji se spušta duž spoljašnje fasade, u kombinaciji sa unutrašnjim toplotnim izvorom može da stvori vrtložno kretanje sa osetnim brzinama i niskom temperaturom u zoni nogu.

Kod rashladnih plafona razlikujemo ravne i profilisane sisteme. Oba su primenjiva i za grejanje, s tim što profilisani sistemi imaju prednost zbog većeg specifičnog toplotnog opterećenja. Zato aktivna plafonska površina može da bude manja i može se koncentrisati na deo prostorije uz fasadu, pošto se tu pojavljuju značajnija opterećenja i pri grejanju i pri hlađenju.

Foto: ETEX BUILDING PERFORMANCE

Razumljivo je da se plafonski rashladni konvektori, koji rade na principu gravitacije, ne mogu koristiti za grejanje.

Plafonsko grejanje prostorija obavlja se sistemima koji odaju toplotu pretežno zračenjem. Zagrevanje se postiže razmenom toplote zračenjem sa unutrašnjim površinama: zidovima, podom, nameštajem itd., od kojih se onda zagreva vazduh u prostoriji. Tako se na vrlo pogodan način postiže potrebna temperatura bez opasnosti od pregrevanja. Rezultat je vrlo malo kruženje prašine u prostoriji i vrlo dobar kvalitet vazduha. Kao materijal za grejni plafon mogu poslužiti ploče od čeličnog ili aluminijumskog lima ili gipsa.

Konvektivni rashladni plafonski sistemi daju prihvatljive rezultate u grejanju, uglavnom ako su u kombinaciji sa nekim sistemom mehaničke ventilacije.

Ako se poštuju periferni uslovi (npr. uz fasadne zidove), svi plafonski rashladni sistemi su upotrebljivi za grejanje. Rashladni plafoni sa velikim učešćem konvekcije malo su efikasni za grejanje, uglavnom su neekonomični, tako da bi u principu za grejanje trebalo koristiti rashladne plafone sa dominirajućim zračenjem.

Vrlo često se rashladni plafon kombinovao sa ventilacionim strujnim organima. Pri tome se radi gotovo isključivo o turbulentnim mešajućim sistemima. U režimu grejanja srećemo se sa dve prednosti. Jedna se sastoji u tome što se povećava konvektivni prelaz toplote, a druga što se smanjuje temperaturni gradijent, što čini da se povećano toplotno opterećenje može podneti bez uticaja na ugodnost. Opterećenja do cca 80 W/m² mogu se čak i udvostručiti.

Ukoliko se rashladni plafon kombinuje sa potiskujućom ventilacijom, temperatura površine poda biće po pravilu niža od srednje temeprature vazduha u prostoriji. Stoga u režimu grejanja takođe raste opterećenje zahvaljujući uticaju zračenja. Međutim, ovde se pojavljuje i jedan negativan efekat, potiskujućom ventilacijom pojačava se vertikalni temperaturni gradijent, pošto je u ovom slučaju obično potrebno da temperatura ubacivanja bude niža od temperature prostorije. Mehanička ventilacija, uključujući potiskivanje podrazumeva ugradnju perforiranih ili indukcionih ubacnih elemenata. Uvođenje funkcije grejanja zahteva istrujne otvore u zoni fasade uz plafon. Istrujni otvori u dubini prostorija, kao i perforirani otvori ne doprinose poboljšanju efekta grejanja.

Može li se hladiti podnim grejanjem?

Kad se pomene podno grejanje mnogima se čelo namršti. „Podno hlađenje – to ne ide”. Onaj koji se za vrelih dana našao u kancelariji u potkrovlju poslovne zgrade, hlađene preko poda, morao se nasmejati ovakvim negativnim predrasudama. Pogotovo što u toku dana temperatura u prostoriji nije prelazila 26 °C, dok su se njegove kolege u prizemnim zasenčenim kancelarijama gušile na termperaturi od 28,5 °C.

Treba reći da je opterećenje instalacije limitirano i da se u svakom slučaju mora voditi računa o nekoliko stvari. U pomenutom primeru, ostaje pitanje kolika bi temperatura bila u prostoriji da nije bilo podnog hlađenja. Oblast primene: do sada realizovani projekti odnog hlađenja pokazuju dve oblasti primene, od kojih se jedna može nazvati „komforno hlađenje”, a druga „osnovno hlađenje”.

Komforno hlađenje. Pod ovim podrazumevamo podno hlađenje bez dodate vazdušne instalacije, pri čemu se podrazumeva da je postignut zadovoljavajući komfor. Ono se primenjuje tamo gde postoji podno grejanje, ali bez neke dodatne rashladne instalacije. To je na žalost korisnika, za sada slučaj u većini stambenih zgrada i većini kancelarija.
Podno hlađenje ne služi kao zamena za rashladni ventilacioni sistem, to je sistem hlađenja poda. Pojednostavljeno možemo govoriti da podno grejanje ima samo dodatnu rashladnu funkciju.

Foto: TOT PROMET

Osnovno hlađenje. Pri osnovnom hlađenju, samo je jedan deo rashladnog opterećenja pokriven sistemom podnog grejanja ili drugim termički aktivnim površinama, kao što su plafoni, zidovi ili ulazi. Preostalo rashladno opterećenje pokriva se preko jedne, na odgovarajući način dimenzionisane vazdušne instalacije.

Postoje interesantne kombinacije povezivanja pojedinačnih instalacija ventilacije, hlađenja i grejanja.
Opterećenje: ako se neka instalacija podnog grejanja koristi za hlađenje, treba realizovati rashladno opterećenje od 30 do 40 W/m2. U ivičnim zonama u brlizini prozora, gde se inače zbog grejanja polažu cevi sa smanjenjim razmakom, ako još postoji direktno sunčevo zračenje, treba računati na 100 W/m².

Evo primera iz prakse na jednom objektu na nehlađenom osunčanom podu od granita, u blizinu prozora, jednog sunčanog dana izmerena je temperatura površine od 65 °C. To bi zahtevalo rashladnu snagu od 150 W/m².

U svakom slučaju prilikom projektovanja treba voditi računa o više stvari

Parametri, uslovi u ivičnim zonama. Prilikom polaganja grejne/rashladne cevne zmije u pod, treba realizovati po mogućnosti smanjeni razmak cevi. Postojeće instalacije sa razmakom od 32 cm i više ne dolaze u obzir za hlađenje, zbog suviše niskog specifičnog opterećenja. Od velikog je značaja i vrsta gornje pokrivke poda. U ekstremnom slučaju, ukoliko je toplotni otpor podne pokrivke R = 0,15 m2K/W (inače maksimalno prihvatljiv u slučaju podnog grejanja), rashladno opterećenje može da padne i za 40 %.
Ranija shvatanja o ugodnosti, u odnosu na temperaturu površine poda i na asimetriju zračenja, na proveri su i nisu potvrđeni u praksi.
Od značaja je i regulacija temperature razvodne vode. U slučaju kombinovanog grejanja i hlađenja ona mora da zadovolji održavanje zimske temperature poda u zavisnosti od spoljašnjih uslova, a leti da prati uslove tačke rose na površini, kako ne bi došlo do rošenja poda.

Koji vodeni sistemi imaju prednost (dvocevni, četvorocevni)?

Trebalo bi primenjivati samo četvorocevne sisteme. Samo na taj način moguće je prostorije različite namene, koje se nalaze na jednoj etaži ili na jednoj fasadi, na odgovarajući način podmiriti u skladu sa stvarnim potrebama. Čak i zimi, a posebno u prelaznom periodu, nisu u svim prostorijama istovremeno tačke promene režima (grejanje-hlađenje). Tako, na primer, prazne ili malo upotrebljene kancelarije zahtevaju celodnevno grejanje, dok istovremeno neke druge zahtevaju hlađenje. U kontekstu ovoga treba se podsetiti na loša iskustva sa dvocevnim sistemima u indukcionim instalacijama.

Veoma su česti slučajevi istovremeno potreba za grejanjem ili hlađenjem pojedinih prostorija u jednoj zgradi. Takav je slučaj kada spoljašnje prostorije treba grejati, dok unutrašnje prostorije, zbog unutrašnjih izvora zahtevaju hlađenje. Zato je četvorocevni sistem bezuslovno u prednosti. Mada moderne zgrade raspolažu dobrim termičkim osobinama, statična grejna tela ispod prozora ipak bolje kompenzuju uticaj fasade od plafonskog grejanja.

Foto: TOT PROMET

Definicija graničnih vrednosti za konstrukciju fasada

Postoje granične vrednosti za uticaj asimetrije zračenja na ugodnost i granične vrednosti za koeficijent prolaza toplote fasade, kako bi spuštanje hladnog vazduha duž spoljašnjeg zida i vertikalni porast temperature u prostoriji bili u prihvatljivim granicama. Granične vrednosti zavise od geometrije prostorije (visina plafona, visina prozora, nameštaja).

Fasada ima odlučujući uticaj na ugodnost osoba u prostoriji. Ako je asimetrija zračenja suviše velika, izazvaće izvesnu neugodnost. Uticaj hladne fasade ne može se kompenzovati nikakvom zagrejanom površinom. Mora se računati i sa spuštanjem hladnog vazduha i, sledstveno sa neprijatnom promajom. Ne bi trebalo da bude problema ako je za prozore visine do 1,5 m, koeficijent U_w ≤ 1,8 W/m²K a za one do 3 m visine koeficijent U_w ≤ 1,3 W/m²K, već postao standard, tada je korišćenje rashladnog plafona za grejanje moguće bez problema. Pri sanaciji starih objekata mora se izvršiti provera ovih parametara uz obaveznu kontrolu zaptivenosti fasade.

Nemoguće je dati opštevažeće vrednosti za konstrukciju fasade i specifično toplotno opterećenje. Za svaki projekat treba proveriti da li predviđeni rashladni plafon može da posluži i za grejanje.

Ako se ceo plafon koristi za zagrevanje, temperatura površine plafona ne treba da prelazi 27 °C, na temperaturi prostorije od 22 °C.