Системи за площно отопление и охлаждане

С нарастването на изискванията по отношение на енергийната ефективност, комфорта и практичния дизайн в съвременните домове, проектантите на ОВК инсталации залагат на все по-креативни подходи.

Системите за площно отопление и охлаждане са сред най-иновативните и търсени решения през последните години поради високата си икономическа ефективност и богатите възможности за използване на възобновяема енергия.

Базирани на комбинация от лъчист и конвективен топлообмен, площните системи могат да бъдат подови, стенни или таванни в зависимост от изискванията на ползвателите и възможностите на помещението.

Същност на технологията
Площното отопление всъщност е добре позната и развита технология. Тя е в основата на системите за подово отопление, масово използвани за отопляване на жилищни, търговски и промишлени помещения. Разнообразието от възможности на съвременното строителство обаче значително разширява функционалността и приложенията на тези решения.

Обикновено те са базирани на тръбни системи, които се вграждат в подовете, стените или таваните. Изградени са от тръбни мрежи от полимерни или медни тръби с множество извивки и разклонения, като минават през възможно най-голяма част от отопляемата площ.

Най-често използваният топлоносител е водата, а в охлаждащите системи, които все повече изместват климатиците в летните жеги, може да се използва смес от вода и антифриз. За затопляне или охлаждане на водата обикновено се използват ефективни нагреватели или източници на студ с малък енергиен разход като термопомпи с висок коефициент на преобразуване (СОР).

Принцип на работа
Системите за площно отопление работят чрез прост механизъм на предаване на топлина. Те се отличават от конвенционалните ОВК решения, които разчитат основно на конвективен въздушен топлообмен, по това, че отопляват или охлаждат повърхността, в която са интегрирани, а не въздуха.

Работната температура на водата в системата обикновено е само с няколко градуса по-висока или по-ниска от тази на въздуха в помещението (обикновено в диапазона 16-30 оC), а това означава и много по-малко изразходвана енергия за предварителното й нагряване или изстудяване.

При площното отопление топлинната енергия преминава от загретите ограждащи елементи на помещението (под, стени, таван) към вътрешността му, която е с по-ниска температура, а при площното охлаждане на практика се осъществява обратният процес, т. е. по-студените повърхности абсорбират топлина от помещението.

Отопление и охлаждане в едно
Основен плюс на площните системи е, че една инсталация с опростен дизайн и ниски експлоатационни разходи може да бъде използвана на практика целогодишно. В повечето случаи тези решения се реализират още при строежа и се превръщат в интегрална част от сградата.

През зимата инсталацията осигурява постоянно и равномерно отопление без резки температурни амплитуди, дори и при изключване на инсталацията, тъй като загрятата площ изстива много по-бавно от въздуха. През лятото системата отнема от топлината в помещението, като го прави приятно за обитаване, отново без резки промени.

В режим отопление обикновено е достатъчна температурна разлика между въздуха в помещението и водата в системата от около 7-8 оC, а при охлаждане са необходими едва 4-5 оC. За да се оптимизира ефективността на охлаждащите системи, е препоръчително предварително да се редуцират топлинните товари в обитаваното помещение, за да се намалят изискванията за климатичен контрол.

Приложения и възможности за изпълнение
В редица приложения площните системи се оказват много по-ефективни от решенията за принудително затопляне или охлаждане на въздуха, тъй като при тях са елиминирани топлинните загуби от въздуховодите.

Това ги прави подходящи за отопление и охлаждане не само на жилищни, офисни и търговски помещения, но и на големи индустриални и производствени халета, складове, хангари и др., при които конвективният топлообмен би бил недостатъчен. Важно правило е площните системи да не  бъдат покривани с килими, акустични панели или други материали, които биха намалили ефективността им.

Често използвани площни системи са т. нар. капилярни инсталации, при които гъста тръбна мрежа с малък диаметър на тръбите и множество разклонения се полага под подовата, стенна или таванна замазка.

Друга разпространена технология е монтирането върху ограждащите елементи на помещението на алуминиеви панели с прикрепени тръби, през които преминава водата или охлаждащата течност. Възможно е и вграждането на тръбната система директно в бетонните плочи.

Предимство на площните системи е възможността за лесно и ефективно изпълнение не само в нови сгради и помещения, но и при ремонт и реновиране, както и при реинженеринг на ОВК инсталации.

Мерки против кондензация
Площните системи като цяло не създават предпоставки за появата на кондензна влага и мухъл, тъй като повърхностната температура на пода, стените или тавана е близка до температурата на въздуха в помещението и обикновено - по-висока от температурата на оросяване.

По-сериозно внимание към риска от кондензация все пак трябва да се обърне при охлаждащите системи, които в летните жеги често се експлоатират с по-ниски работни температури за отнемане на повече топлина от помещението.

Средният капацитет на охлаждане при различните дизайни вградени системи, използвани в жилищни или офис пространства, обикновено е около 35 W/m2 за подовите инсталации, 35-50 W/m2 за стенните и 60 W/m2 за таванните. Препоръчително е инсталирането на контролер, който да регулира работната температура на системата.

Той ще гарантира, че тя винаги е над точката на оросяване, за да се предотврати образуването на конденз от влагата в по-топлия въздух върху студените повърхности.

Ефективност
Системите за площно отопление и охлаждане използват физичния принцип, че затопленият въздух се издига нагоре, а охладеният се спуска надолу. Ето защо най-разпространеният тип площни отоплителни решения са подовите инсталации, а инсталациите за площно охлаждане най-често са таванни.

Основният топлинен източник в площните системи обаче са повърхностите, а те предават топлината към обектите, към които имат пряка „видимост”. Ето защо е възможно ефективното им изпълнение в стените и таваните. Така загрятата площ излъчва топлинна радиация директно към обитателите, мебелите и вещите, а те я акумулират и вторично отдават на въздуха.

Благодарение на комбинацията от лъчист и индиректен конвективен топлообмен, площните системи са високоефективни и следователно - с нисък енергиен разход. За още по-висока енергийна ефективност е възможно захранването им с възобновяеми източници като слънчева и геотермална енергия и изпълнението им в комбинация с покривни фотоволтаични системи, термопомпи, отоплителни решения на биомаса и др.

Предимства
В сравнение с конвенционалните ОВК решения, системите за площно отопление и охлаждане предлагат редица предимства. В допълнение към високата си енергийна ефективност и възможностите за целогодишна употреба, тези системи работят с ниски температурни разлики между топлоносителя и въздуха в помещенията, като по този начин осигуряват ниски експлоатационни разходи и оптимален комфорт за обитателите.

Този комфорт лесно може да бъде оптимизиран допълнително чрез добавяне на интелигентни контролни решения като сензори и стайни термостати или интегриране на управлението на площните инсталации в системи за жилищна и сградна автоматизация.

Освен безшумни, площните системи на практика са и невидими, като по този начин не влияят на интериора и пестят пространство. Друго предимство на тези инсталации е, че компонентите им са вградени в ограждащите елементи на помещението и по този начин са защитени от повреда при ежедневните дейности на обитателите, което значително намалява разходите за поддръжка.