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. Systém BKT (Beton Kern Temperierung), čili temperování betonového jádra, je jedním z takových řešení.
Princip a Funkce Systému BKT
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. 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.
Princip systému BKT je založen na efektu kostela. Všichni dobře známe ten příjemný pocit chladu, když v parném létě vejdeme do kostela, na hrad nebo na zámek. Celý vtip je založen na schopnosti přirozené akumulace tepla silných betonových či kamenných stěn. Stejně tak ale funguje i BKT. Protože se ale v dnešní době tak silné zdi stavět z mnoha důvodů nemohou, vyvolá se podobný efekt s pomocí teplovodního potrubí, ve kterém proudí dle potřeby teplonosná, respektive chladicí látka.
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.
Výhody Systému BKT
Hlavní výhodou při využití této technologie je ekonomika a efektivita provozu. BKT dokáže vytvořit optimální tepelnou zátěž na m2 při správném navržení architektury objektu a nastavení samotné technologie. Systém aktivace betonového jádra se používá u objektů s vysokou tepelně izolační kvalitou obálky budovy. Využívá se velké tepelné kapacity betonové konstrukce a velké plochy použité k přestupu tepla nebo chladu do místností. Důvodem je skutečnost, že pro vyšší tepelnou kapacitu je voda vhodnějším médiem než vzduch. V praxi to znamená využití cca 5 % energie, kterou by spotřeboval ventilátor v běžném HVAC systému.
Čtěte také: Postupy pro opravu betonu
Sálavé vytápění a chlazení nezpůsobují teplotní rázy, jaké můžeme zažít u klasických klimatizačních systémů, a zároveň minimalizují víření prachu. Pro člověka se jedná o přirozené vnímání tepla či chladu, což je vhodné pro alergiky i astmatiky. Technologie je ukryta v konstrukci stropu, což znamená, že nezabírá žádný další prostor. To je výhodou jak pro developery, tak i uživatele.
Typy Systémů BKT
K temperování betonových stropních konstrukcí se používají dva mírně odlišné systémy:
Systém BKT
- Potrubí o průměru obvykle 17 nebo 20 mm je uloženo uprostřed betonové desky mezi spodní a horní armovací rohoží, přičemž překrytí trubky je ≥ 100 mm.
- Potrubí je fixováno s roztečí 15 cm pomocí prefabrikovaného modulu vyráběného na míru dle konkrétního projektu.
- Toto řešení je pro akumulační efekt nejpříhodnější, ovšem je třeba počítat s relativně malou reakcí (10 W/m2h, tj. cca změna teploty povrchu je cca 1 °C za hodinu).
- Topný nebo chladicí výkon se pohybuje okolo 37 až 40 W/m2. Teplota topné látky bývá kolem 32 °C.
Systém oBKT
- Tento systém na rozdíl od prvního upřednostňuje rychlost předávání tepla. Reakce a změna povrchové teploty se pohybuje okolo 2 °C za hodinu.
- To je dáno tím, že potrubí se umisťuje až pod spodní armovací výztuž betonového jádra (cca 17 mm), tedy blíže spodní hraně betonového jádra.
- Potrubí se fixuje vždy ve dvojitém meandru, ale používá se trubka o průměru 14 mm v rozteči 7,5 až 15 cm.
- Topný, respektive chladicí výkon, je vyšší, konkrétně 47 až 60 W/m2.
V obou případech se používá shodný materiál potrubí, jedná se o zesítěný polyetylen typu PE-Xa, který vyniká velkou odolností na povrchu a také pevností. Ke kvalitě celého systému přispívá rovněž technologie spojů potrubí, což je REHAU specialita v podobě metody násuvné objímky, která je ze všech systémů nejbezpečnější.
Zdroje Energie a Regulace
Protože se jedná o nízkoteplotní systém vytápění a chlazení (teplota topné vody do 35 °C a chladicí vody neklesá pod 18 °C), ideálním zdrojem energie jsou tepelná čerpadla s chladicím modulem. Proto se jako zdroj tepla nebo chladu v první řadě doporučují tepelná čerpadla voda/voda a reverzibilní tepelná čerpadla pro chlazení a vytápění. S použitím tepelného čerpadla a v kombinaci s podlahovým topením nebo temperováním betonového jádra je tento systém mimořádně hospodárný.
Podmínkou správné funkce je správný návrh včetně prediktivního regulačního systému. Regulační systém musí předvídat potřebný výkon topení/chlazení rozložený do časové osy alespoň den dopředu. Vlivem velkých objemů a hmotností stavebních prvků bude systém reagovat se zpožděním a tomu je třeba přizpůsobit regulaci.
Čtěte také: Postup opravy betonového chodníku
Příklady Realizací
Systém BKT byl již realizován na mnoha projektech administrativních a komerčních budov, ale čím dál častěji o něj jeví zájem také privátní investoři.
Nová centrála banky ČSOB
Centrála banky ČSOB využívá aktivace betonového jádra pro vytápění a chlazení. Celá budova je vybavena kombinací systémů Contec a Contec ON. V blízkosti fasády je instalován systém Contec ON a ve středu budovy je instalován systém Contec. 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
V případě stavby NTK Praha se technické řešení TZB stalo ze strany projekční kanceláře PBA Prague zcela unikátní, a to nejen v měřítku České republiky. Systém BKT se poprvé instaloval do obousměrně předpínaných betonů, což kladlo extrémní důraz na koordinaci na stavbě, protože veškeré potrubí bylo nutné pokládat ručně, nikoliv standardním modulovým provedením. Celkem bylo instalováno bez mála 50 km potrubí na celkové ploše přesahující 10 000 m2.
Mateřská škola v Semilech
Velmi zajímavým příkladem dobré praxe je novostavba MŠ pro 110 dětí v Semilech. Budova splňuje parametry energeticky pasivního standardu a udržitelnosti. Zdrojem tepla pro vytápění je tepelné čerpadlo vzduch-voda a plynový kondenzační kotel. Objekt je tepelně stabilizován systémem stropního chlazení a topení.
Knihovna FSV UK Praha
Jeden z aktuálně realizovaných projektů je rekonstrukce stávajícího objektu a dostavba knihovny FSV UK Praha v pražských Jinonicích. Nový areál čtyřpodlažní knihovny byl vytvořen s pomocí prostorové příhradové ocelové konstrukce doplněné průvlaky a stropními trámy, na kterých jsou umístěny železobetonové stropní desky s instalovaným oBKT systémem REHAU. Primárním zdrojem tepla jsou tepelná čerpadla umístěná v původní budově.
Čtěte také: Jak opravit betonové schodiště
Srovnání systémů BKT a oBKT
| Parametr | BKT Systém | oBKT Systém |
|---|---|---|
| Umístění potrubí | Uprostřed betonové desky (mezi spodní a horní armovací rohoží) | Asi 17 mm pod spodní výztuží stropní betonové konstrukce |
| Průměr potrubí | 17 nebo 20 mm (RAUTHERM S) | 14 mm (RAUTHERM SPEED) |
| Rozteč potrubí | 15 cm | 7,5 až 15 cm |
| Typ meandru | Jednoduchý nebo dvojitý | Vždy dvojitý |
| Reakce (změna povrchové teploty) | Cca 1 °C za hodinu (10 W/m²h) | Cca 2 °C za hodinu |
| Topný výkon | 37 až 40 W/m² | 47,2 až 60 W/m² |
| Chladicí výkon | 37 W/m² | 62 W/m² |
| Priorita | Akumulační efekt | Rychlost předávání tepla a výkon |
tags: #bkt #temperovani #betonoveho #jadra #informace