Ogrzewanie podłogowe a jakość powietrza wewnętrznego

Ogrzewanie podłogowe jest szczególnie chętnie stosowane w budownictwie jednorodzinnym. Na przykład w Niemczech w nowo powstającym budownictwie indywidualnym już ponad połowa budynków wyposażana jest w ten system ogrzewania [2]. W Polsce tendencja jest podobna. Ogrzewanie podłogowe instalowane jest jednak nie tylko w budownictwie mieszkaniowym, ale także w innych budynkach o wysokich wymaganiach w zakresie komfortu cieplnego i estetyki wnętrz, takich jak szkoły, muzea, biura, sklepy itp.

Podstawowe aspekty higieniczne

Wykazano, że ogrzewania podłogowe w mniejszym stopniu wywołują podrażnienia oczu, choroby gardła i błony śluzowej, niż ma to miejsce w przypadku ogrzewań tradycyjnych [1]. Mniejsza cyrkulacja powietrza w ogrzewanym pomieszczeniu powoduje zmniejszenie ilości cząstek zawieszonych. Również wiele badań wykazało wpływ ogrzewania podłogowego na zmniejszenie ilości roztoczy w pomieszczeniach [1]. Wynika to przede wszystkim z faktu, że wilgotność względna w warstwie wykończeniowej podłogi jest niższa  niż 45%, co stanowi próg, poniżej którego roztocza nie mogą przetrwać przez dłuższy czas.

W przypadku stosowania ogrzewania podłogowego pionowy profil temperatury powietrza wewnętrznego jest korzystniejszy, ponieważ najwyższe temperatury panują w pobliżu podłogi, a w wyższych warstwach powietrza temperatura jest nieco niższa. Natomiast przy zastosowaniu tradycyjnych grzejników konwekcyjnych wytwarza się odwrotny profil temperatury, co może powodować u ich użytkowników jednoczesne niekorzystne uczucie chłodu w okolicy nóg i zbytniego ciepła w pobliżu głowy.

W ogrzewaniach podłogowych ta część ciepła, która jest przekazywana do pomieszczenia za pomocą promieniowania, jest większa niż w ogrzewaniach konwekcyjnych. Konsekwentnie wymiana ciepła poprzez konwekcję jest mniejsza i temperatura powietrza może być obniżona o 1–2 K przy zapewnieniu porównywalnego komfortu cieplnego. Przypuszcza się nawet, że większy udział promieniowania (tzn. nieco zimniejsze powietrze i cieplejsze powierzchnie w pomieszczeniu) bardziej odpowiada naturalnym wymaganiom cieplnym ludzi. Podobnie dzieje się w słoneczny wiosenny dzień, kiedy mimo chłodnego powietrza odczuwamy komfort cieplny dzięki działaniu promieniowania słonecznego.

Obniżenie temperatury w pomieszczeniu ma również istotny aspekt higieniczny, ponieważ przy temperaturze powietrza powyżej 22–24°C istotnie wzrasta ryzyko podrażnienia błony śluzowej. Podobną korelację zauważono również pomiędzy występowaniem syndromu chorego budynku (ang. Sick Building Syndrome) i podwyższoną temperaturą powietrza wewnętrznego [1].

Wdychanie kurzu może powodować reakcje alergiczne, przy czym decydująca jest nie ilość cząstek, lecz ich rodzaj. Przy temperaturze 55°C zaczyna się proces suchej destylacji kurzu, w wyniku czego cząstki stają się większe i bardziej drażniące. Dlatego ogrzewania podłogowe powodują mniejsze reakcje alergiczne w porównaniu do systemów tradycyjnych, gdyż cząstek kurzu jest mniej i są one mniej agresywne.

Warstwa wykończeniowa podłogi

Jak zostanie wykazane w niniejszym artykule, temperatura podłogi ogrzewanej może być znacznie wyższa niż w układzie tradycyjnym. Z tego powodu istotne jest, aby materiały wykorzystywane do budowy podłogi (a zwłaszcza warstwy wykończeniowej) nie wydzielały szkodliwych substancji w wyższych temperaturach. Dlatego przy wyborze rodzaju pokrycia podłogowego należy upewnić się, że dany materiał jest przystosowany do wykorzystania w połączeniu z ogrzewaniem podłogowym. W handlu materiały takie oznaczane są logo „ogrzewanie podłogowe” (rys. 1).

W celu zilustrowania, jakie wartości może przyjmować temperatura warstwy wykończeniowej podłogi, przeprowadzono przykładowe obliczenia symulacyjne przy pomocy programu Floor 2D, który umożliwia numeryczne modelowanie pola temperatury w przekroju stropu z uwzględnieniem ogrzewania podłogowego. Przyjętą konstrukcję stropu przedstawiono w tab. 1.

Założono wykorzystanie przewodów z polietylenu usieciowanego Wirsbo-pePEX, d_z/d_w = 20,0/16,4 mm w rozstawie wężownicy 15 cm. Parametry wody grzejnej przyjęto na poziomie t_z/t_p = 55/45°C, a prędkość przepływu czynnika – 0,40 m/s. Dla takiego schematu wyznaczono pole temperatury w powtarzalnym fragmencie przekroju stropu (rys. 2).

Przy wyborze danych starano się, aby w miarę możliwości był to przypadek skrajny, tzn. przyjęto parametry powodujące duże podwyższenie temperatury podłogi: założono praktycznie maksymalne stosowane temperatury wody i minimalną dopuszczalną w takim przypadku przez DIN EN 1264 grubość jastrychu. Poza tym wybrano wariant wykończenia podłogi w postaci wykładziny dywanowej.

W omawianym przypadku na powierzchni podłogi uzyskano temperaturę nieznacznie przekraczającą dopuszczalną wartość 29°C. Maksymalne przekroczenie wynosi 0,5 K, a średnie przekroczenie równe jest 0,2 K, można zatem uznać ten przypadek za skrajny, ponieważ temperatura podłogi osiągnęła maksymalną wartość dopuszczalną (a nawet ją nieznacznie przekroczyła). Jak widać, dzięki zastosowaniu wykładziny dywanowej, która jest dobrym izolatorem cieplnym, rozkład temperatury jest bardzo płaski, a więc korzystny ze względu na wymagania komfortu cieplnego.

Należy jednak zwrócić uwagę, że temperatura dolnej powierzchni wykładziny dywanowej przekroczyła 40°C (rys. 4) i dlatego zastosowany produkt nie może również przy tej temperaturze emitować szkodliwych substancji do powietrza w pomieszczeniu.

Osuszenie jastrychu

Aby nie dopuścić do rozwoju grzybów, przed ułożeniem warstwy wykończeniowej podłogi jastrych musi zostać osuszony. Osuszanie można przyspieszyć, włączając ogrzewanie podłogowe, ale nie można tego zrobić wcześniej niż po 28 dniach od wylania w przypadku zastosowania jastrychów cementowych oraz po 7 dniach dla jastrychów anhydrytowych. W przeciwnym razie jastrych może popękać. Aby upewnić się, że jastrych został wystarczająco osuszony, należy zmierzyć jego wilgotność przy pomocy specjalnego miernika. Maksymalne zawartości wilgoci przedstawiono w tab. 2.

Podsumowanie

Prawidłowo zaprojektowane i wykonane ogrzewanie podłogowe charakteryzuje się dobrymi właściwościami higienicznymi. Jednak bardzo ważne jest, by wybierać materiały, które mogą być używane w połączeniu z ogrzewaniem podłogowym, tzn. nie emitują m.in. szkodliwych substancji w podwyższonej temperaturze – dotyczy to zwłaszcza warstwy wykończeniowej podłogi. Podczas wykonywania podłogi przed ułożeniem warstwy wykończeniowej bezwzględnie konieczne jest osuszenie jastrychu.

Literatura

1. Eijdems H.H.E.W. et al., Low Temperature Heating Systems: Impact on IAQ, Thermal Comfort and Energy Consumption, „LowEx Newsletter” No. 1, Annex 37, Finland 2000.
2. Fachinformationsdienst Flächenheizung BVF, Flächenheizung und Flächenkühlung. Fachinformation, Bundesverband Flächenheizungen e.V., Hagen, Niemcy 2010, http://www.flaechenheizung.de/Planer/PDF/BVF_Richtliniensammlung_ April_2010.pdf.
3. Kowalczyk A., Strzeszewski M., Przegląd i ocena wybranych metod analitycznego określania wydajności cieplnej grzejników podłogowych, prace naukowe PW, Inżynieria Środowiska z. 31, Warszawa 1999.
4. Rabjasz R., Dzierzgowski M., Ogrzewanie podłogowe – poradnik, COIB, Warszawa 1995.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!