Με τον όρο «θερμική άνεση», εννοούμε το αίσθημα της ευεξίας που δίνεται στον άνθρωπο και του επιτρέπει να διατηρεί τις βιολογικές του παραμέτρους στα ιδανικά επίπεδα. Αναφέρεται κυρίως στις θερμοκρασιακές και υγρομετρικές συνθήκες, καθώς και στην ταχύτητα αέρα του χώρου στον οποίο βρίσκεται.
Η ευεξία στην πραγματικότητα εξαρτάται και από άλλες παραμέτρους, όπως από σωματική δραστηριότητα, ρουχισμό και στάθμη θορύβου. Από την ανάλυση των καμπυλών ευεξίας (εικ. 1) παρατηρούμε πως η πλησιέστερη θερμοκρασιακή κατανομή στη βέλτιστη, είναι αυτή που παράγεται από την ενδοδαπέδια θέρμανση.
Το ενδοδαπέδιο σύστημα μετάδοσης με ακτινοβολία είναι το μόνο σύστημα που ανταποκρίνεται αποτελεσματικά ακόμα και στα πιο απαιτητικά κλιματικά και εργονομικά κριτήρια σε οικιακό, επαγγελματικό και βιομηχανικό περιβάλλον.
Λειτουργία και εργονομικά κριτήρια
Η λειτουργία του βασίζεται στην τροφοδοσία πλαστικών σωληνώσεων εντός του δαπέδου με νερό θερμοκρασίας 30 – 45°C. Η θερμοκρασία αυτή κρίνεται ικανοποιητική λόγω του μεγάλου μεγέθους του χρησιμοποιούμενου σώματος, που εν προκειμένω είναι όλο το δάπεδο. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα μια ομοιόμορφη θερμοκρασιακή κατανομή στο χώρο (εικ. 2) σε αντίθεση με άλλες κλασικές μεθόδους θέρμανσης. Η χαμηλή θερμοκρασία λειτουργίας, σε συνδυασμό με την ομοιόμορφη κατανομή της θερμοκρασίας και την ισχυρή μόνωση του δαπέδου, είναι τα χαρακτηριστικά που προσδίδουν στο εν λόγω σύστημα τα βασικά του πλεονεκτήματα, που είναι τα εξής:
- Δυνατότητα συνεργασίας με κάθε σύγχρονη πηγή θερμότητας, όπως με αντλίες θερμότητας και λέβητες συμπύκνωσης. Επίσης έχει τη δυνατότητα συνεργασίας με τις λεγόμενες ήπιες μορφές ενέργειας, όπως με τη γεωθερμία και την ηλιακή ενέργεια. Επιτυγχάνεται έτσι σημαντική εξοικονόμηση ενέργειας (έως και 60%), καθώς και μείωση των εκπομπών CO2 .
- Λόγω της υψηλότερης θερμοκρασίας στο δάπεδο, όπου έχει εγκατασταθεί ισχυρή μόνωση, και όχι ψηλά στο χώρο, όπου οι απώλειες από την οροφή είναι αυξημένες, μειώνονται αισθητά οι απώλειες του χώρου και έτσι μπορούμε να επιτύχουμε συνθήκες άνεσης στο χώρο με εσωτερική θερμοκρασία έως και 2°C χαμηλότερη σε σχέση με ένα κοινό σύστημα θέρμανσης. Έχει αποδειχθεί πως μειώνοντας τη θερμοκρασία δωματίου κατά ένα μόλις βαθμό, επιτυγχάνεται εξοικονόμηση ενέργειας από 5 έως 7%.
- Η χρήση της ακτινοβολίας για την αύξηση της θερμοκρασίας του χώρου εξαλείφει τα ρεύματα αέρα και τη μεταφορά της σκόνης, κάνοντας υγιεινότερες τις συνθήκες διαβίωσης. Σε αυτό βοηθά και η μείωση της θερμοκρασίας με την αύξηση του ύψους επιτυγχάνοντας ιδανικές συνθήκες για το ανθρώπινο σώμα, δηλαδή ζεστά πόδια ψυχρότερο κεφάλι.
- Η συνεχής λειτουργία του συστήματος και η αδράνειά του, σε συνδυασμό με την ισχυρή μόνωση του δαπέδου, δημιουργούν τις ιδανικές συνθήκες για την περαιτέρω μείωση της κατανάλωσης της ενέργειας.
Σχεδιασμός
Η διαστασιολόγηση ενός συστήματος ενδοδαπέδιας θέρμανσης είναι αυτή που θα καθορίζει την εκπεμπόμενη ακτινοβολία ανά τετραγωνικό μέτρο.
- Ένας τέτοιος υπολογισμός εξαρτάται από παράγοντες όπως είναι:
- Το βήμα διάστρωσης του σωλήνα πάνω στη μονωτική πλάκα
- Το είδος του τελικού δαπέδου (ξύλο, πλακάκι, μάρμαρο κλπ.) και οι φυσικές του ιδιότητες.
- Η διάμετρος του σωλήνα διάστρωσης των κυκλωμάτων
- Το συνολικό μήκος του κάθε κυκλώματος.
Η υδραυλική εξισορρόπηση των κυκλωμάτων κλπ. Επίσης, οι τιμές της εκπεμπόμενης ακτινοβολίας δε θα πρέπει να υπερβαίνουν ένα συγκεκριμένο όριο, το οποίο καθορίζεται από το διάγραμμα της εικόνας 3.
Στο διάγραμμα αυτό παρατηρούμε την ανά μονάδα επιφανείας επιτρεπόμενη αποδιδόμενη ισχύ συναρτήσει της διαφοράς θερμοκρασίας μεταξύ δαπέδου και αέρα. Μέσω του διαγράμματος αυτού τίθεται ένα άνω όριο στην επιτρεπόμενη θερμοκρασία δαπέδου, ώστε να αποφεύγονται προβλήματα πρηξίματος των αστραγάλων ή αλλοιώσεις του υλικού του δαπέδου. Έτσι για παράδειγμα, για μια επιθυμητή θερμοκρασία χώρου τους 20°C και θερμοκρασία δαπέδου στους 29°C, η μέγιστη επιτρεπτή εκπεμπόμενη ισχύς ανά μονάδα επιφανείας, όπως προκύπτει από το παραπάνω διάγραμμα, ανέρχεται στα 100 W/m2.
Τεχνολογική εξέλιξη
«Καρδιά» του συστήματος της ενδοδαπέδιας θέρμανσης είναι ο σωλήνας. Τα είδη των χρησιμοποιούμενων σωλήνων σε ένα ενδοαδαπέδιο σύστημα θέρμανσης μπορεί να είναι δικτυωμένο πολυαιθυλένιο με μέθοδο δικτύωσης a, b ή c, πλαστικός σωλήνας Pert ή και πολυστρωματικός. Ένα κοινό χαρακτηριστικό που θα πρέπει να διαθέτουν είναι το φράγμα υδρατμών οξυγόνου. Οι σωλήνες δικτυωμένου πολυαιθυλενίου είναι πλαστικοί σωλήνες οι οποίοι έχουν δεχτεί δικτύωση με κάποια μέθοδο, και βάσει της μεθόδου αυτής ονομάζονται Pex-a, b ή c.
Έτσι για παράδειγμα, αν ένας πλαστικός σωλήνας δικτυωθεί με τη μέθοδο των σιλανίων, ονομάζεται Pex-b. Επιτυγχάνεται με δευτερεύουσα διαδικασία εμβάπτισης του σωλήνα σε ειδικό διάλυμα δικτύωσης και με χρήση ως καταλυτών της θερμότητας και της υγρασίας. Ο αρχικός βαθμός δικτύωσης είναι 65%, ενώ με την πάροδο του χρόνου φτάνει έως και το 80%.
Η δικτύωση του σωλήνα δε σχηματίζεται σε συνθήκες υψηλής πίεσης και θερμοκρασίας, γεγονός που διατηρεί αναλλοίωτα τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά αλλά και την ομοιομορφία της δικτύωσης σε όλη την επιφάνεια του σωλήνα και στις τρεις διαστάσεις.
Το διάγραμμα της εικόνας 4 επιβεβαιώνει την υψηλή αντοχή του σωλήνα Pex σε εφελκυστικές τάσεις για διάφορες θερμοκρασίες του περιεχόμενου ρευστού. Ο σωλήνας Pert (Polyethylene of Raised Temperature Resistance) οφείλει τα πλεονεκτήματά του στην προηγμένη μοριακή αρχιτεκτονική του, η οποία επιτρέπει την παραγωγή πολυαιθυλενίου αυξημένης αντοχής σε υψηλές θερμοκρασίες, χωρίς την ανάγκη δικτύωσης. Έτσι ο εν λόγω σωλήνας μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε κάθε εφαρμογή ζεστού νερού.
Πρώτη ύλη παραγωγής του σωλήνα είναι το υλικό Dowlex, το οποίο είναι ειδικά σχεδιασμένο ώστε να προσδίδει στο τελικό προϊόν υψηλή ευκαμψία (δυνατότητα μικρής ακτίνας καμπυλότητας) και μακροχρόνια αντοχή στις υψηλές θερμοκρασίες.
Τα βασικά πλεονεκτήματα του σωλήνα είναι:
- Υψηλή ευκαμψία, που προσφέρει ευκολία κατά την πυκνή διάστρωση της ενδοδαπέδιας θέρμανσης, προκειμένου να επιτευχθεί η απαιτούμενη εσωτερική θερμοκρασία με χαμηλότερες θερμοκρασίες προσαγωγής. Επίσης λόγω της μειωμένης ψαθυρότητας του υλικού, επιτρέπεται η διάστρωσή του ακόμη και σε θερμοκρασίες κάτω των 0°C χωρίς το φόβο αστοχίας. Το μικρό του βάρος παρέχει ευκολία στην εγκατάσταση και εξοικονόμηση χρημάτων λόγω του μειωμένου εργατικού κόστους.
- Μικρή τραχύτητα της εσωτερικής επιφάνειας του σωλήνα, που οφείλεται στη διαδικασία παραγωγής του και εγγυάται τις ελάχιστες δυνατές απώλειες ροής (εικόνα 5) καθώς και την προστασία του συστήματος από τη διάβρωση. Σωλήνες με υψηλή τραχύτητα ευνοούν την ανάπτυξη επικαθίσεων στο εσωτερικό τους, με αποτέλεσμα την αύξηση του απαιτούμενου μανομετρικού αλλά και των διαβρώσεων του συστήματος.
- Χαμηλό κόστος λόγω της έλλειψης ανάγκης προσθήκης επιπλέον χημικών και διεργασιών κατά την παραγωγή του, προκειμένου να ενισχυθεί η δομή του. Δοκιμές που πραγματοποιήθηκαν για περισσότερο από ένα έτος σε θερμοκρασία 110°C, επιτρέπουν την αναγωγή των αποτελεσμάτων για πάνω από 50 έτη στους 70°C, κάνοντας χρήση των συντελεστών αναγωγής κατά ISO 9080. Το τελικό προϊόν έχει αντοχή συγκρίσιμη με σωλήνα Pex, χωρίς όμως την απαίτηση της επιπλέον δικτύωσης. Τα τελικά αποτελέσματα φαίνονται στην εικόνα 6.
Εφαρμογή
Λόγω της ραγδαίας εξάπλωσης του ενδοδαπέδιου συστήματος θέρμανσης τόσο σε νέες κατασκευές όσο και σε ανακαινίσεις, κρίνεται αναγκαία η χρήση ευέλικτων συστημάτων που επιτρέπουν την εφαρμογή της ενδοδαπέδιας θέρμανσης σε ένα ευρύ φάσμα κατασκευών.
Έτσι παρέχονται πλέον λύσεις χαμηλού ύψους, επιτοίχιας τοποθέτησης ή και ξηράς δόμησης (χωρίς τη χρήση θερμομπετόν), κάθε μια από τις οποίες βρίσκει εφαρμογή σε περιπτώσεις όπου δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί το κλασικό σύστημα των κόμβων ή του τάκερ.
Χαρακτηριστικά αναφέρουμε πως το ύψος μιας ενδοδαπέδιας χαμηλού ύψους μπορεί να φτάσει έως τα 17mm, δίνοντας έτσι λύση σε πολλές περιπτώσεις ανακαινίσεων, ενώ μια ενδοδαπέδια ξηράς δόμησης μπορεί να μειώσει αισθητά την αδράνεια σε σχέση με ένα κλασικό σύστημα με θερμομπετόν. Έτσι επιτυγχάνει ταχύτερους χρόνους απόκρισης, καθώς και αισθητά μειωμένο βάρος εγκατάστασης, δίνοντας λύση σε παλιά και ταλαιπωρημένα κτίρια, καθώς και σε εξοχικές κατοικίες όπου η γρήγορη απόκριση είναι σημαντική.
*Ο κ. Χρήστος Πέττας είναι Μηχανολόγος Μηχανικός Ε.Μ.Π. MSc και Τεχνικός Διευθυντής στην ΥΔΡΟΜΑΡΙΝ Α.Ε.
Τα σχήματα του άρθρου θα τα δείτε στην έντυπη έκδοση του Θερμοϋδραυλικού, Δεκέμβριος 2019.
