Wraz ze wzrostem popularności niskotemperaturowych źródeł ciepła coraz częściej w budynkach stosowane są wodne systemy płaszczyznowe, wykorzystujące powierzchnię podłóg, sufitów, ewentualnie ścian jako elementu aktywnego termicznie. Sprawdzają się one nie tylko w funkcji grzewczej, ale i chłodzącej, niejednokrotnie zapewniając wyższy komfort termiczny niż przy tradycyjnych grzejnikach czy urządzeniach klimatyzacyjnych.

Istotnym źródłem informacji o systemach płaszczyznowych jest norma PN-EN 1264 „Wbudowane, płaszczyznowe, wodne systemy ogrzewania i chłodzenia” cz. 1, 2, 3, 4 i 5. Można w niej znaleźć klasyfikację płaszczyznowych systemów ogrzewania (i chłodzenia), jak również odnoszące się do nich wymagania, np. dotyczące dylatacji.
Zgodnie z tą normą, zależnie od miejsca rozprowadzenia elementów grzewczych i ich rodzaju, mamy do wyboru systemy:

• z przewodami ułożonymi w jastrychu (typ A i C);
• z przewodami prowadzonymi pod jastrychem lub podłogą drewnianą (typ B);
• z elementami panelowymi (typ D).

Chłodzenie z naturalnych źródeł

2, 3. Przewody grzewcze/chłodzące w systemach aktywnego termicznie budynku muszą być układane już w trakcie wykonywania jego elementów konstrukcyjnych

W systemach chłodzenia płaszczyznowego wykorzystuje się jako czynnik roboczy wodę, która – krążąc w przewodach rurowych rozprowadzonych w elementach budowlanych – odbiera akumulowane w nich ciepło z pomieszczenia. Do chłodzenia wykorzystywane są następujące elementy budowlane:

• stropy, podłoga lub ściany betonowe – jako elementy systemu aktywnego termicznie budynku (ang. TABS – rys. 2, 3). W rozwiązaniach tych masa budynku jest włączana do systemu chłodzącego, stabilizując temperaturę wewnątrz na wymaganym poziomie. Przewody rurowe muszą być rozprowadzone już w trakcie wykonywania elementów konstrukcyjnych budynku;
• sufit chłodzący i panele chłodzące.

Podczas planowania rozmieszczenia przewodów w pomieszczeniach z przeszkleniami zewnętrznymi należy zadbać o kompensację temperatury przy uwzględnieniu ciepłych/zimnych powierzchni szklanych. Kompensację można uzyskać przez umieszczenie pasów powierzchni aktywnych temperaturowo pod lub przed oknem (rys. 4). Warto jednak pamiętać, że lokalizacja powierzchni aktywnych w sposób przedstawiony na rys. 4 B jest niekorzystna z uwagi na straty ciepła przez promieniowanie przenikające przez szybę. Chłód może być dostarczany do układu przy wykorzystaniu kolektorów gruntowych lub sond i czerpany z gruntu bądź wody gruntowej gromadzonej w studni. Ponieważ w tego typu rozwiązaniach na pracę pompy cyrkulacyjnej zużywana jest jedynie niewielka ilość energii, są one bardzo energooszczędne i tanie w eksploatacji. Systemy te mogą być stosowane zarówno jako samodzielne układy, jak i w połączeniu z systemem wentylacyjnym.

Aktywne systemy chłodzenia sufitowego

Systemy chłodzenia sufitowego generalnie dzieli się na konwekcyjne oraz promiennikowe (radiacyjne). Oferowane są również rozwiązania, które zapewniają płynne przechodzenie z sufitowego systemu promiennikowego do konwekcyjnego. Do wszystkich konstrukcji stropów i sposobów wykonania sufitu można dobrać odpowiedni system. Czasem elementy chłodzące, takie jak przewody i maty, umieszcza się bezpośrednio w tynku sufitowym, kiedy indziej – pod płytami gipsowo- kartonowymi sufitu podwieszanego. Mogą mieć one też postać podwieszanych metalowych paneli sufitowych. Elementy te wykonuje się z różnych materiałów: stali, miedzi, aluminium lub tworzyw sztucznych. W suficie chłodzącym można bez problemu zintegrować nawiewniki, oświetlenie etc.

Chłodzące sufity konwekcyjne

W tego typu rozwiązaniach przekazywanie ciepła/chłodu odbywa się przy wykorzystaniu ruchu powietrza. W suficie podwieszanym są wykonane odpowiednie otwory, które zwiększają cyrkulację powietrza, czyli moc chłodniczą (rys. 5). Ze względu na sposób wymiany energii sufity konwekcyjne stosuje się jedynie w funkcji chłodzenia.

5. Schemat sufitu konwekcyjnego		6. Schemat sufitu radiacyjnego

Projektując sufit konwekcyjny, warto pamiętać, że jego moc chłodnicza jest stosunkowo wysoka – sięga nawet 150 W/m2, co powoduje zwiększoną prędkość przepływu powietrza w pomieszczeniu. Lokalnie może ona przekroczyć 0,2 m/s, czyli graniczną wartość w strefie przebywania ludzi dla pracy lekkiej. Ponadto sufit ma sporą powierzchnię otwartą (ponad 25%) i wymaga większej wysokości, co może być kłopotliwe dla architektów.

Sufity radiacyjne do grzania i chłodzenia

Sufity radiacyjne (rys. 6) pracują wydajnie zarówno w funkcji chłodzenia, jak i grzania. Mają zamkniętą powierzchnię, a przekazywanie ciepła odbywa się w tym przypadku głównie na drodze promieniowania (ponad 60%). Ich moc chłodnicza jest nieco mniejsza niż sufitów konwekcyjnych i wynosi 60-90 W/m2, a prędkość powietrza w pomieszczeniu z reguły nie przekracza 0,1 m/s. Użytkownikom pomieszczeń z sufitem radiacyjnym można zatem zagwarantować wysoki stopień zadowolenia z klimatu wewnętrznego. Sufity radiacyjne wykonywane są jako tynkowe lub podwieszane (rys. 7). Zasadniczo nie wymagają one dodatkowej przestrzeni, czyli nie zajmują więcej miejsca niż standardowe sufity bez funkcji chłodzenia i grzania.

7. Przykładowa konstrukcja podwieszanego sufitu radiacyjnego

Autor: Maciej Danielak

Więcej o aktywnym systemie chłodzenia sufitowego, aktywnym systemie grzania sufitowego, o sposobach ich wykonania oraz o zaletach systemów płaszczyznowych można przeczytać w dalszej części artykułu w piątym numerze Polskiego Instalatora PI 5/2015.