W Szwajcarii stosują beton, który magazynuje ciepło. Czy Polacy również przekonają się do tego rozwiązania?
Betonowy strop ma przenosić obciążenia, ale czasem ten element pełni dodatkową, zaskakującą funkcję – ogrzewa wnętrza. Czy wiesz, że takie rozwiązanie jest stosowane na przykład w niektórych szwajcarskich domach jednorodzinnych? Także w Polsce znajdziemy realizacje bazujące na tej technologii.
- Dom ogrzewany betonem. Czy to możliwe?
- Strop, który magazynuje ciepło i schładza pomieszczenia
- Gdzie warto zastosować system TABS?
- Czy strop aktywowany może zastąpić ogrzewanie podłogowe?
Dom ogrzewany betonem. Czy to możliwe?
W Stettfurt, w szwajcarskim kantonie Turgowia, powstał dom jednorodzinny, w którym instalację grzewczo-chłodzącą połączono z betonowymi elementami budynku. Z opisu realizacji udostępnionego przez dostawcę systemu wynika, że na około 300 m² powierzchni mieszkalnej przypada około 600 m² termicznie aktywowanych powierzchni betonowych. Konstrukcja budynku zawiera około 3500 m rur, a źródłem energii jest gruntowa pompa ciepła. Temperatura zasilania w tym projekcie wynosi ok. 29°C, a temperatura powrotu – ok. 25°C.
Takie rozwiązanie nosi nazwę aktywacji termicznej konstrukcji budynku i bywa określane skrótami TABS albo BKT. Wykorzystuje ono znaną właściwość betonu, który może pochłaniać energię, przechowywać ją przy wzroście temperatury, a później uwalniać do otoczenia. Dom jednorodzinny w Stettfurt jest tylko jednym z wielu budynków, w których zastosowano instalację wodną zintegrowaną z elementami konstrukcyjnymi. Podobne obiekty znajdziemy także w Polsce. Jest to na przykład kompleks Euro-Centrum w Katowicach, gdzie zastosowano ogrzewanie stropowe z funkcją chłodzenia BKT.
Strop, który magazynuje ciepło i schładza pomieszczenia
W klasycznym układzie TABS rury umieszczane są wewnątrz betonowej konstrukcji. Transportują one podgrzaną wodę, a część ciepła jest pochłaniana przez beton, który przekazuje je do wnętrza pomieszczenia. W wymianie ciepła uczestniczy duża część przegrody, dzięki czemu temperatura wody krążącej w instalacji grzewczej nie musi być bardzo wysoka. Charakterystycznym przykładem tej technologii są aktywowane stropy, choć w niektórych przypadkach systemy rur zatapia się w betonowych ścianach.
Masa i pojemność cieplna betonu sprawiają, że część energii gromadzi się w przegrodzie i jest przekazywana do pomieszczeń z pewnym opóźnieniem – także po wyłączeniu ogrzewania. Taki strop w pewnym sensie przypomina magazyn ciepła, a tempo jego ładowania i rozładowywania zależy między innymi od grubości przegrody, rozmieszczenia rur, temperatury zadanej oraz wykończenia.
Latem kierunek przepływu ciepła się zmienia: chłodny strop odbiera energię z wnętrza budynku, a woda w rurach odprowadza ją do układu chłodzenia. Taką konstrukcję można schłodzić na przykład w nocy, dzięki czemu za dnia wzrost temperatury związany z obecnością wielu ludzi, pracą urządzeń elektrycznych czy promieniami słonecznymi nie powinien być tak dokuczliwy.
Gdzie warto zastosować system TABS?
Duża akumulacyjność betonowych przegród sprzyja utrzymywaniu stabilnej temperatury wewnątrz budynku, ale też utrudnia szybkie nagrzewanie lub schładzanie pomieszczeń. Aktywacja termiczna najlepiej sprawdza się w obiektach o przewidywalnym zapotrzebowaniu na ciepło oraz w domach, gdzie mieszkańcy oczekują podobnej temperatury przez całą dobę.
Sterowanie systemem TABS powinno uwzględniać wyprzedzenie, warunki zewnętrzne, nasłonecznienie i sposób użytkowania pomieszczeń. Inne potrzeby może mieć południowa część biurowca, a inne zacienione pomieszczenia po stronie północnej. Jeden ze szwajcarskich dostawców tej technologii sugeruje podział instalacji na strefy oraz dobór strategii regulacji temperatury.
Czy strop aktywowany może zastąpić ogrzewanie podłogowe?
Aktywacja termiczna stropów to rozwiązanie, które pracuje na podobnych zasadach co wodna podłogówka – główne różnice polegają przede wszystkim na miejscu ułożenia rur i masie nagrzewanego materiału. W typowym mokrym układzie podłogowym przewody znajdują się w warstwie jastrychu nad izolacją, natomiast przy aktywacji konstrukcji stają się częścią betonowego elementu nośnego.
Ogrzewanie podłogowe również akumuluje ciepło, więc sama zdolność do jego magazynowania nie jest wyłączną cechą TABS. Poszczególne odmiany aktywowanych stropów różnią się bezwładnością – instalację można poprowadzić w głębi stropu lub blisko powierzchni. W dobrze zaprojektowanym budynku aktywowany strop może przejąć zadanie podłogówki, jeżeli jego obliczeniowa moc grzewcza wystarcza do pokrycia zapotrzebowania pomieszczeń.
Aktywacja termiczna stropu to rozwiązanie, które należy zaplanować już na etapie projektowania budynku. Rury z ciepłą wodą nie mogą bowiem naruszać konstrukcji, zbrojenia oraz innych instalacji. Właściciel budynku powinien też dysponować dokumentacją ukazującą dokładny przebieg przewodów grzewczych tak, by w przyszłości nie uszkodzić ich podczas przeprowadzania remontu.