FENOMÉN SÁLÁNÍ: Topná skla a zónové topení

1. ROZDÍLNĚ ZÁŘIVÁ ENERGIE:

Běžná sálavá topení netopí v ploše stejnoměrně. V místě, kde se pod krycí vrstvou přímo nacházejí trubky (nebo topné kabely či odporové pásky) je povrchová teplota o malinko vyšší, než v místech, kde tyto liniové zdroje tepla chybí. Rozdíl teplot může být velmi malý, ale přesto má velký vliv na účinek topení.

Představme si např. podlahové topení s trubkami od sebe 10cm, zalité betonem. Přímo nad trubkou bude mít povrch betonu třeba 25°C, ale o 1cm vedle už 24,9°C. O další 1cm už jen 24,8°C a o další 1cm dál už jen 24,7°C. Je to proto, že i beton má určitou izolační schopnost, která se projevuje teplotním spádem. Vlnové délky i amplitudy jednotlivých teplotních vln tedy nebudou stejné, budou se nepatrně lišit.

Pokud si průběh těchto 4 mírně rozdílných vln zobrazíme (ilustračně) v grafu, vidíme, že po několika sinusoidách jsou vlny již částečně od sebe posunuté.


A pokud graf protáhneme ještě dále, zjistíme, že místy se amplitudy nachází dokonce i naproti sobě, takže se jejich energie navzájem ruší:


Sečteme-li všechny 4 vlny dohromady, bude výsledný průběh zářivé energie vypadat takto:

Je to pouze ilustrační příklad, ale pro pochopení následujících řádků je dobře použitelný.

Topná skla (ale i některé topné folie) představují plochu, která sálá v celé ploše identickou teplotou, protože pokov, který se připojuje na elektřinu, má všude stejný odpor a procházející proud zahřívá pokovené sklo dokonale rovnoměrně.
Když tedy zobrazíme v grafu 4 stejné sinusoidy a sečteme-li tyto vlny stejně, jako v minulém grafu, vypadá výsledný průběh zářivé energie docela jinak:



A pokud porovnáme oba výsledné grafy, vidíme, s jak rozdílným efektem obě plochy topí:



2. TOPNÁ SKLA TOPÍ JEN JEDNÍM SMĚREM!

Velkou výhodou topných skel (i oproti topným foliím) je fakt, že pokov na interiérovém skle, který se ohřívá, je současně nízkoemisivní, takže sklo své teplo směrem do komory nesálá. Protože je tvořený převážně stříbrem, jeho emisivita je jen 1%-3% (u reflexních folií na bázi hlíníku bývá nejlepší emisivita 5%).Téměř veškeré teplo se tak vyzáří pouze do interiéru. Proto je od tříkomorových zasklení účinnost vyšší než 93%..

Topná skla, díky jejich velmi vysoké účinnosti, lze srovnávat snad jen s tepelnými čerpadly, jejichž energetickou bilanci neurčuje jen COP (poměr topného výkonu vůči příkonu), ale i ztráty na potrubí, čerpadlech, třícestných ventilech, výměnících a také ztráty při předávání tepla do vody a z vody do vzduchu a také (hlavně) limitní vliv teplého vzduchu na tepelnou pohodu člověka.

U tep. čerp. je dále třeba započítat i vyšší ztrátu při větrání, protože pokud ohříváme vzduch, který pak vyměňujeme za čerstvý, tak spotřebujeme na jeho ohřev více, než když topíme sálavě. A také je třeba připočíst i náklady na servis a samozřejmě amortizaci velmi vysoké pořizovací ceny.

Když tuto celkovou bilanci tepelného čerpadla postavíme proti bezeztrátovému sálavému teplu od topných skel, které působí na člověka přímo ze zdroje bez mezičlánků a navíc díky velké ploše s velmi nízkou povrchovou teplotou (≈21°C), která také znamená minimální tepelné ztráty, vyjde nám bilance topných skel téměř vždy lepší, nemluvě o tom, že sálavé topení od svislých ploch je mnohem příjemnější než stropní nebo podlahové, protože dopadá na velkou plochu lidského těla a nikoliv jen na hlavu a ramena nebo ze spodu na nohy.

Pořizovací cena topných skel a hlavně jejich instalace ve srovnání s jakýmkoliv jiným topným systémem je až srandovní – skla s nízkoemisivním pokovem se dnes používají v každém zasklení, je třeba je jen umět připojit na eletřinu a opatřit je regulací.

3. NEJÚSPORNĚJŠÍ TOPNÝ SYSTÉM

Topení je ovládáno buď ručně pomocí REGULÁTORU TEPELNĚ POHODY, ->
který řídí povrchovou teplotu skel v závislosti na aktuální teplotě vzduchu v místnosti, nebo od centrální regulace ZÓNOVÉHO TOPENÍ.

S regulací zónového topení získávají topná skla další velkou výhodu. Lze díky němu snížit spotřebu energie na vytápění naprosto zásadně, kdy i standardně zateplený dům dosahuje spotřeb téměř jako pasivní a pasivní jako nulový, protože se topí pouze v místnostech, pokud se v nich obyvatelé právě nacházejí.

Pro tento účel jsou nejvhodnější trojskla s jednou fólií (Ug ≈ 0,25 W/m2K + vynikající akustika), kde statiku zajišťuje prostřední tlusté sklo, aby to topné, interiérové mohlo být co nejtenčí. Sklovina s tloušťkou 3 nebo 4 mm se totiž rozehřeje z 5°C na 30°C během několika sekund, čímž zajistí téměř okamžitou tepelnou pohodu. Než se tedy obyvatelé po návratu domů stačí svléci z kabátů a vyzout z bot, je díky rychlosti sálání ≈300.000km/s v denních zónách (obývací hale, kuchyni, koupelně a dalších nastavených místnostech) příjemně.

Jak se sáláním skel ohřívají i ostatní předměty a stěny (dřevěné CLT panely, pokud jsou v interiéru přiznané, jsou pro sálavé topení ideální kombinací, protože dřevo má tu vlastnost, že okamžitě vrací 80% absorbovaného sálavého tepla zpět do prostoru, takže dochází k prohřátí vnitřního prostoru velmi rychle), a od nich i vzduch, snižuje se postupně povrchová teplota skel ze startovních 30°C na udržovacích 20-21°C, což u velké plochy skel bohatě stačí, ale především takto nízká povrchová teplota znamená oproti radiátorům s teplotou 40-50°C nebo podlahovému topení s teplotou cca. 30°C podstatně menší tepelný spád a tedy i mnohem menší únik tepla.

Ještě rychlejšímu prohřátí prostoru a tedy i snížení celkové spotřeby tepla, velmi účinně napomáhají termo-izolační stěrky na stěnách a stropu. Pokud se uživatel rozhodne, dřevo v interiéru přikrýt nějakým jiným povrchem, pak zcela určitě doporučujeme jako finální vrstvu použít tuto termoizoační stěrku. Její hlavní funkcí je, že vyzáří absorbova- né teplo zpět do prostoru ještě ve výrazně větší míře než dřevo - asi 95% - tedy chová se prakticky jako reflexní materiál.

Tepelné záření stěn přímo ohřívá molekuly CO2 a vodní páry (skleníkové plyny), které toto sálavé teplo absorbují. Díky této interakci s fotony se molekuly rozkmitají mnohem rychlleji a tímto svým kmitáním ovlivňují okolní molekuly ostatních plynů, které se od rychle kmitajících molekul CO2 a H2O rychleji ohřívají, takže k prohřátí veškerého vzduchu v místnosti dochází během několika minut.

Všechny předměty, které se od skel během jejich sálání prohřívaly (zdi, nábytek...), po jejich vypnutí své nabité teplo postupně vyzařují. Tedy náběh tepelné pohody může být díky rychle rozehřáté velké ploše skel okamžitý, ale ochlazení je velmi pozvolné. I tohoto jevu topný systém využívá (spínací hysterezí), aby co nejefektivněji využil již naakumulovanou energii.

V nočních zónách (ložnice) se s příchodem obyvatel domů skla zbytečně nerozehřívají. Jak se ale blíží večer, zvyšuje se v nich teplota, aby na spaní bylo příjemných 18°C. Že příčky k místnostem, kde se zatím netopí, nejsou studené, je zásluha velkého fázového posunu dřevěných CLT panelů, které oddělují tyto zóny od sebe. Fázový posun teplotního kmitu (aneb teplotní setrvačnost) znamená, za jakou dobu teplo pronikne z jedné strany materiálu na druhou. U CLT panelů je to i více jak 10 hodin, takže než by se rozdíl teplot stihl na stěně projevit, bude se topit i ve vedlejší, původně studené místnosti.

Odchodem obyvatel z domu se pak celý dům přepne na temperování (např. 5°C) a čeká na jejich příchod, aby se opět bleskově nastartoval.

Nastavení zónového topení lze samozřejmě libovolně přeprogramovat podle vlastních představ pro každou místnost zvlášť (webová aplikace, tedy i vzdálené ovládání) nebo lze řídit topení pouze manuálně – k tomu je na každém regulátoru teploty skel přepínač [MAN <> AUT].

Důležitá je tedy co největší plocha topných skel, aby mohl být jejich povrch ohříván na co nejnižší teplotu – tím je zajištěn maximální komfort i nejnižší spotřeba. Pokud by ale plocha skel byla malá, je třeba ji pro docílení stejného topného výkonu ohřívat na vyšší teplotu, kdy již vzniká riziko, že začne proudit v komorách izolačního skla plyn, který pak přenese mnohem více tepla ven do zimy (hnacím motorem pro proudění plynu v komoře je právě rozdíl teplot na stěnách). Proto i vícekomorové řešení (ekvivalent čtyřskla nebo pětiskla) má zde velké opodstatnění, protože rozděluje komory na více přepážek s menším teplotním rozdílem, takže proudění plynu uvnitř komor nevzniká ani při několikaminutové náběhové fázi topení, kdy jsou vnitřní skla teplejší (+30°C).