Η επιτυχημένη επιλογή συστημάτων θέρμανσης – ψύξης εξαρτάται από τα υλικά της εγκατάστασης, την ολοκληρωμένη μελέτη του σχεδιαστή, τη σωστή εγκατάσταση και τη δυνατότητα αυτόματου ελέγχου.

Άρθρο του κ. Μιχάλη Κωνσταντινίδη* (από την έντυπη έκδοση Ιανουαρίου 2024)

Η δαπεδοθέρμανση έχει πλέον εδραιωθεί ως το σύστημα που προσφέρει τα μέγιστα όταν το ζητούμενο είναι η θέρμανση χώρων. Ο λόγος γνωστός και συγκεκριμένος: Η δημιουργία ιδανικών εσωτερικών συνθηκών θερμικής άνεσης, η οποία επιτυγχάνεται από τα σωστά όρια θερμοκρασίας, υγρασίας και θορύβου, καθώς και από την ομοιομορφία στην κατανομή του αέρα.

Βασική συνιστώσα στην κατασκευή ενός επιτυχημένου συστήματος δαπεδοθέρμανσης είναι η επιλογή των υλικών εγκατάστασης, η οποία, σε συνδυασμό με την άρτια μελέτη του σχεδιαστή, τις δεξιότητες του εγκαταστάτη και το κατάλληλο σύστημα αυτοματισμού ελέγχου, διασφαλίζει ότι το σύστημα θα λειτουργεί απρόσκοπτα για πολλά χρόνια και –το βασικότερο– χωρίς παράπονα των χρηστών.

Στο παρόν άρθρο παρουσιάζονται τεχνολογικώς προηγμένα υλικά δαπεδοθέρμανσης και τονίζονται κάποια σημεία στα οποία πρέπει να δίνεται ιδιαίτερη βαρύτητα για το βέλτιστο τελικό αποτέλεσμα.

Το Neopor

Η γερμανική BASF (Badische Anilin und Soda Fabrik), μία από τις μεγαλύτερες εταιρείες χημικών στον κόσμο, κατοχύρωσε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας το Neopor, ένα υλικό που προκύπτει από τη συσσωμάτωση σωματιδίων γραφίτη υψηλής καθαρότητας και σφαιριδίων λευκού διογκωμένου πολυστυρενίου (expanded polystyrene [EPS], βλ. εικόνα 1), με αποτέλεσμα να δημιουργούνται νέα μόρια πολυστυρενίου σε γκρι χρώμα.

Για την παραγωγή του τελικού μονωτικού υλικού (μονωτικών πλακών, βλ. εικόνα 2), τα σφαιρίδια γραφίτη εγχέονται σε καλούπι και, στη συνέχεια, με την παρουσία διογκωτικού καταλύτη (π.χ. ατμού), αναγκάζονται να διασταλούν μέχρι να γεμίσουν το καλούπι.

Μετά τον απαραίτητο χρόνο «ωρίμανσης» και ανάλογα με το σχήμα του καλουπιού, το παραγόμενο υλικό βγαίνει από αυτό, συσκευάζεται, κόβεται σε ειδικά σχήματα με χρήση θερμών συρμάτων, και παραδίδεται σε κατασκευαστές μονώσεων για την τελική παραγωγή άκαμπτων σανίδων που έχουν σκούρο γκρι χρώμα.

Καλύτερη μόνωση

Στο λευκό διογκωμένο πολυστυρένιο (expanded polystyrene [EPS]) η ευθεία πορεία μετάδοσης θερμότητας συναντά σαν μοναδικό εμπόδιο τα κελιά ακίνητου αέρα, τα οποία όμως δεν καθυστερούν αρκετά τη μετάδοσή της. (εικόνα  3)

Το γκρι γραφιτούχο πολυστυρένιο (graphitic polystyrene [GPS]) έχει περίπου κατά 20% καλύτερες θερμομονωτικές ιδιότητες σε σχέση με το διογκωμένο πολυστυρένιο, διότι τα μόρια του γραφίτη ανακλούν την θερμότητα, καθυστερώντας με αυτό τον τρόπο την ευθεία πορεία της και την περαιτέρω εύκολη διάδοσή της (βλ. εικόνα  4).

Οι μονωτικές πλάκες GPS (βλ. διάγραμμα) και για πυκνότητες μεγαλύτερες των 20kg/m3 έχουν συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας λ = 0,03W / m·K, κάτι το οποίο οδηγεί σε μεγαλύτερους συντελεστές θερμικής αντίστασης R, για το ίδιο πάχος μόνωσης.

Πρακτικά, λοιπόν, η επιλογή γραφιτούχας μονωτικής πλάκας (GPS, εικόνα 5) σε σύγκριση π.χ. με την πλάκα διογκωμένου πολυστυρενίου, οδηγεί σε μεγιστοποίηση του θερμικού κέρδους για τον θερμαινόμενο χώρο και αντίστοιχα σε ελαχιστοποίηση των απωλειών θερμότητας προς τον γειτνιάζοντα χώρο, εξοικονομώντας με αυτό τον τρόπο ποσά θερμότητας που αγγίζουν το 20% (βλ. εικόνα 6).

Υψηλές αντοχές

Η αντοχή των μονωτικών πλακών που χρησιμοποιούνται στις δαπεδοθερμάνσεις δηλώνεται με έναν αριθμό δίπλα στην ονομασία τους. Π.χ. GPS ή EPS 100 σημαίνει ότι η γραφιτούχα μονωτική πλάκα (GPS) ή η πλάκα διογκωμένου πολυστυρενίου (EPS) είναι ικανή να παραλάβει επιφανειακό φορτίο ίσο με 100kPa (10 tn/m2) μέχρι να υποστεί παραμόρφωση 10% του πάχους της. Η ικανότητα αυτή της πλάκας αποδίδεται με τον όρο «compressive strength» ο οποίος δείχνει την αντοχή της σε θλιπτική τάση (φορτίο).

Σε θερμάνσεις δαπέδου μερικών ετών όπου έχουν προτιμηθεί πλάκες χαμηλού θλιπτικού φορτίου έχουν παρατηρηθεί φαινόμενα καθίζησης, τα οποία αντιλαμβάνεται κανείς παρατηρώντας τη θέση του σοβατεπί σε σχέση με το τελικό δάπεδο. Για την αποφυγή της εμφάνισης τέτοιων φαινομένων, προτείνονται μονωτικές πλάκες υψηλών τιμών θλιπτικών φορτίων (π.χ. 100kPa, 150kPa και 200kPa), οι οποίες έχουν υψηλή αντοχή και διασφαλίζουν τη μακροχρόνια λειτουργία των συστημάτων δαπεδοθέρμανσης.

Ειδική αναφορά πρέπει να γίνει στην περίπτωση που απαιτείται ηχομόνωση, η οποία επιτυγχάνεται με πιο μαλακά υλικά (δηλαδή υλικά χαμηλών τιμών θλιπτικών φορτίων). Στην περίπτωση αυτή υπάρχουν δύο λύσεις:

α) Μονωτική πλάκα υψηλής θλιπτικής τάσης (π.χ. GPS 150 ή 200) και χρήση πιστοποιημένου ηχομονωτικού τάπητα, λύση η οποία φαίνεται να προτιμάται περισσότερο μεταξύ των Ευρωπαίων εγκαταστατών.

β) Υβριδική μονωτική πλάκα από δύο γραφιτούχα μονωτικά υλικά (βλ. εικόνα 7), το ένα με υψηλή πυκνότητα (για εξασφάλιση υψηλής αντοχής) και το άλλο με μικρότερη πυκνότητα (για εξασφάλιση ηχομόνωσης).

Υπενθυμίζεται ότι στο θέμα της ηχομόνωσης η δυναμική ακαμψία «S» και το επιφανειακό βάρος «m» του δαπέδου είναι αυτά που λαμβάνει υπόψη του ο σχεδιαστής προκειμένου να προχωρήσει στην τελική επιλογή.

Συστήματα σωληνώσεων

Παρά την εμφάνιση διαφόρων τύπων σωλήνων για συστήματα δαπεδοθέρμανσης τα τελευταία χρόνια, βασική επιλογή αποτελεί ο σωλήνας Pe-Xa με φράγμα οξυγόνου και σε διατομές 16, 17 και 18mm.

Η αξιοπιστία του συγκεκριμένου τύπου σωλήνα ενισχύεται ακόμα περισσότερο με την επιλογή «πολυστρωματικού» τύπου Pe-Xa και πιο συγκεκριμένα σωλήνα 5 στρωμάτων (βλ. εικόνα 8) με εξωτερική ενίσχυση από πολυαιθυλένιο που διαθέτει αντοχή σε αυξημένη θερμοκρασία (Polyethylene of Raised Temperature Resistance [PERT]).

Με αυτό τον τρόπο επιτυγχάνεται μεγαλύτερη αντοχή στα σημεία καμπυλότητας και προστασία του φράγματος οξυγόνου κατά την εγκατάσταση.

Ο σωλήνας αυτός πρακτικά είναι ο ίδιος σωλήνας με τον Pe-Xa, με τη διαφορά ότι το φράγμα οξυγόνου για την προστασία του έχει επιπλέον 2 στρώματα.

Υπενθυμίζεται ότι η χρήση συστημάτων με φράγμα οξυγόνου είναι κανόνας σε όλες τις εφαρμογές κλειστών κυκλωμάτων, όχι μόνο για την προστασία από την εισαγωγή Ο2 στο δίκτυο αλλά και για κάτι άλλο (το οποίο δεν τονίζεται ιδιαίτερα): για την προστασία του σωλήνα από τη γήρανση, ώστε να εξασφαλίζεται η λειτουργικότητά του για πολλά χρόνια.

Το φράγμα οξυγόνου κατασκευάζεται από πολυμερές αιθυλενοβινιλικής αλκοόλης (ethylene vinyl alcohol polymer [EVOH]) και μπορεί να τοποθετηθεί είτε εξωτερικά (βλ. εικόνα 9) είτε εσωτερικά (βλ. εικόνα 10).

 

Συστήματα συλλεκτών

Σε ένα σύστημα δαπεδοθέρμανσης απαιτείται χρήση συλλεκτών υψηλής ποιότητας, είτε από ανοξείδωτο ατσάλι (βλ. εικόνα 11) είτε από θερμοπλαστικό υλικό (βλ. εικόνα 12).

Η επιλογή ανοξείδωτου συλλέκτη προτείνεται για εφαρμογές όπου το σύστημα δαπέδου έχει ως κύριο σκοπό αποκλειστικά τη θέρμανση του χώρου, ενώ ο θερμοπλαστικός συλλέκτης συνιστάται όταν το ενδοδαπέδιο σύστημα ικανοποιεί και ψυκτικές ανάγκες, είτε κατά ένα ποσοστό είτε στο 100%.

Πάντως, ακόμα και για την περίπτωση που το σύστημα χρησιμοποιείται για ψύξη – δροσισμό, είναι εφικτή η χρήση του ανοξείδωτου συλλέκτη, ο οποίος όμως θα πρέπει να μονωθεί.

Στο συγκριτικό πίνακα παραθέτονται τα χαρακτηριστικά των δύο τύπων συλλεκτών.

ΠΙΝΑΚΑΣ

Συγκριτικός πίνακας με τα χαρακτηριστικά των ανοξείδωτων και των θερμοπλαστικών συλλεκτών.

* Ο κ. Μιχάλης Κωνσταντινίδης είναι υπεύθυνος μετασχηματισμού Έρευνας & Ανάπτυξης της Novart, διπλωματούχος μηχανολόγος μηχανικός ΑΠΘ (R&D Transformation Officer, Dipl. Mechanical Engineer, A.U.Th).