V případě zabezpečení příjemných vnitřních teplot v komplikovaném prostředí, jako jsou moderní budovy, je třeba zvolit inovativní řešení. To se v projektování zelených budov 21. století projevuje i jako jistý odklon od konvenčních systémů jako hlavního řešení zabezpečení vnitřní teploty a naopak integrování TABS prvků (Thermally Active Building Systems) - tepelně aktivních systémů budov - nebo systémů aktivace betonového jádra.
Co je Aktivace Betonového Jádra?
Základním konceptem, který je třeba pochopit, o aktivaci betonového jádra, je, že systémy využívají stávající hmotu budovy pro akumulaci tepelné energie, místo aby vyžadovaly další instalační prostor pro osazení konvenčního HVAC systému, jako jsou např. potrubí pro centrální klimatizaci - v moderních vícepatrových budovách by to byl například prostor mezi podlahou (např. zdvojená podlaha) a stropem konstrukce.
Jak Funguje Systém Aktivace Betonového Jádra?
Systémy aktivace betonového jádra obecně fungují tak, že aktivují hmotu budovy a využívají vlastních charakteristik vytápění a chlazení stavebního materiálu k uskladnění tepelné energie. V sálavých chladicích systémech by se to uskutečnilo prostřednictvím vztahu známého jako tepelná vazba - chladicí voda ovlivňuje teplotu betonu a takto aktivuje přenos energie sáláním do řešeného prostoru. Chladicí nebo otopná voda cirkuluje potrubím, které je instalováno do konstrukce betonové desky. Systém aktivace betonového jádra je tak skrytý a bezhlučný.
V létě se konstrukce v noci ochlazuje, poté může absorbovat teplo z budovy během dne - v kancelářských budovách je tak udržováno konstantní a produktivní pracovní prostředí. Vzhledem k velkým teplo-směnným plochám stropů a/nebo stěn vybavených systémem TABS jsou teplotní rozdíly mezi povrchem konstrukčního dílu a vzduchem v místnosti velmi nízké.
S ohledem na teplotu vody tedy systém funguje v režimu vysokoteplotního chlazení nebo nízkoteplotního vytápění. Systémové teploty rovněž umožňují optimální využívání obnovitelných energií. Proto se jako zdroj tepla nebo chladu v první řadě doporučují tepelná čerpadla voda/voda a reverzibilní tepelná čerpadla pro chlazení a vytápění. TABS není zdroj. Voda má mnohem vyšší tepelnou kapacitu než vzduch, což znamená, že přenos energie v budovách se může uskutečňovat s vyšší účinností s použitím podstatně menšího prostoru - díky čemuž jsou systémy sálavého chlazení vhodné pro komerční využití.
Čtěte také: Chodníky z betonu: tipy a triky
Protože voda dokáže přenést větší množství energie na danou jednotku než vzduch, vyžaduje tím pádem menší množství energie potřebné pro transport stejného množství energie s pomocí vody. V praxi to znamená využití cca 5 % energie, kterou by spotřeboval ventilátor v běžném HVAC systému.
Výhody Aktivace Betonového Jádra
- Energetická úspora: Sálavé vytápění a chlazení nezpůsobují teplotní rázy a minimalizují víření prachu, což přináší energetické úspory.
- Komfort: Sálavé vytápění a chlazení nezpůsobují teplotní rázy, jaké můžeme zažít u klasických klimatizačních systémů, a zároveň minimalizují víření prachu.
- Design: Technologie je ukryta v konstrukci stropu, což znamená, že nezabírá žádný další prostor.
- Ekonomické výhody: Jednoduché zabudování, nízké investiční náklady, udržitelnost, využívání obnovitelných zdrojů.
Využití Obnovitelných Zdrojů Energie
Geotermální energie je projev tepelné energie zemského jádra, která vyvěrá na povrch různými způsoby - jako vulkanická činnost, ve formě horké vody a páry nebo vývěrů horkých plynů. V oblasti energetiky se s ní experimentuje už od počátku 20. století. Při vytápění se využívá k přímému ohřevu jednotlivých, ale i více budov, což je její velkou výhodou, pomocí speciálních systémů se totiž dají vytápět a chladit celé oblasti.
Geotermální energie se může využívat nezávisle na počasí a ročním období od hloubky 1,5 metru. V hloubce 10 metrů již převládá stálá teplota mezi 8−12 °C. Při využívání tepla ze země cirkuluje teplonosné médium přes trubky uložené vertikálně, radiálně a horizontálně. To následně zpracovává vybraná technologie.
„S použitím tepelného čerpadla a v kombinaci s podlahovým topením nebo temperováním betonového jádra je tento systém mimořádně hospodárný,“ uvádí mluvčí konference. Tepelná čerpadla výrazně přispívají ke snižování spotřeby energie a minimalizaci používání fosilních paliv. Jejich nespornou výhodou jsou nízké provozní náklady, po počáteční investici do zařízení dále přináší dlouhodobé finanční úspory, dále je to nenáročná údržba či fakt, že při jejich provozu nevznikají emise CO2.
Příklady Využití v Praxi
- Centrála banky ČSOB: Celá budova je vybavena kombinací systémů Contec a Contec ON. Nová budova centrály splňuje nejvyšší ekologické standardy v souladu s mezinárodní certifikací LEED Platinum. Zdrojem tepla jsou tepelná čerpadla s celkem 173 vrty s hloubkou 150 m.
- NTK Praha: Celkem bylo instalováno bez mála 50 km potrubí na celkové ploše přesahující 10 000 m2.
- MŠ v Semilech: Objekt je tepelně stabilizován systémem stropního chlazení a topení. Budova splňuje parametry energeticky pasivního standardu a udržitelnosti. Zdrojem tepla pro vytápění je tepelné čerpadlo vzduch-voda a plynový kondenzační kotel.
Problémy a Řešení Regulace TABS
Jako velký problém se ale ukazuje i samotná regulace, u které je nutné vhodným způsobem dávkovat výkon rozložený v čase tak, aby nedocházelo k nechtěnému přetápění nebo nedotápění budovy. V případě diskomfortu totiž nelze „rychle“ (kvůli velké tepelné setrvačnosti betonové konstrukce) zajistit opětovné dosažení komfortu. Komplexní úlohu prediktivního řízení TABS realizujeme pomocí prediktivního regulátoru (MPC z angl. Model Based Predictive Control), s nímž lze plánovat dodávku energie dopředu.
Čtěte také: Vlastnosti betonových podlah
Stručný Historický Exkurz
Tepelná aktivace konstrukcí budovy je způsob vytápění, který se začal využívat ve 30. letech 20. století. Ve Spojených státech tento systém prosazoval architekt Frank Lloyd Wright, když při stavbě tzv. Usonian buildings vkládal do konstrukce podlahy kovové potrubí, jež sloužilo k sálavému vytápění objektu. V Evropě se mezitím začal rozšiřovat systém Crittall [1], který fungoval na stejném principu.
Čtěte také: Betonové květináče pro dům i zahradu
tags: #aktivované #betonové #jádro #princip