Toplozračno ali talno ogrevanje?


Podrobno si bomo ogledali vse prednosti in slabosti toplozračnega in talnega ogrevanja. Prikazali bomo, da tudi v najbolj varčnih hišah toplozračno ogrevanje predstavlja precej nižjo stopnjo udobja kot talno ogrevanje, je predvsem pri uporabi toplotnih črpalk energijsko bolj potratno, poleg tega pa v začetni finančni investiciji med obema sistemoma skoraj ni razlike, saj v energijsko izjemno varčnih hišah tudi talno ogrevanje predstavlja zanemarljiv strošek, če je ustrezno načrtovano.

Glavni vzrok, da se talno ogrevanje v primerjavi s toplozračnim predstavlja kot dražje iz stališča začetne investicije, je predvsem v neprimernem načrtovanju sistema ogrevanja varčne pasivne hiše, saj lahko v takšnih hišah sistem ogrevanja močno poenostavimo. Toplozračno ogrevanje zaradi hitre odzivnosti velikokrat predstavljajo tudi kot bolj varčno kot počasi odzivno talno ogrevanje, vendar pa bom pokazal, da se pri tem zanemarijo nekateri ključni vplivi in parametri, prav tako pa se predpostavi za pasivne hiše neprimeren način regulacije talnega ogrevanja, zaradi česar je resnica prej ravno nasprotna.

Toplozračno ogrevanje je smiselno predvsem tam, kjer talno ogrevanje ni mogoče, ali pa kot dopolnitev talnemu ogrevanju. Hitra odzivnost je dobrodošla predvsem v zelo lahkih gradnjah, ki so praktično brez akumulacije. Cenovno je precej ugodno tudi v primeru, ko elektriko uporabljamo neposredno kot vir toplote, vendar pa so pri tem tekoči stroški zaradi dražjega energenta nekajkrat višji, kot bi lahko bili v primerjavi z drugimi rešitvami. Pri uporabi toplotne črpalke, ki je kot način ogrevanja za pasivne hiše verjetno najbolj primerna, pa je precej manj ugodno.

 

Toploto, ki jo proizvaja ogrevalna naprava, je potrebno na nek način razporediti po hiši. Včasih smo to počeli z radiatorji, ki pa predstavljajo moteč faktor v prostoru, poleg tega pa ustvarjajo neprijetno kroženje zraka, ki je posebej izrazito v njihovi bližini. V sodobnih nizko-energijskih hišah jih večinoma nadomeščamo s talnim ogrevanjem, ki je cenovno ugodno, popolnoma nemoteče, poleg tega pa zagotavlja idealno razporeditev toplote po višini z minimalnim kroženjem zraka.

V najbolj varčnih pasivnih hišah, kjer maksimalne potrebe po toploti ne presegajo 10 W/m2, se ponuja še možnost toplozračnega ogrevanja, ki se smatra kot cenovno najbolj ugodno, saj lahko za distribucijo toplote uporabimo že obstoječe prezračevalne cevi. Obstaja različica toplozračnega ogrevanja, ki je primerna tudi za energijsko manj varčne hiše, vendar pa je cenovno bistveno manj ugodna.

Toplozračno ogrevanje preko prezračevalnega sistema je primerno samo za zelo varčne hiše, saj lahko s pomočjo zraka prenašamo le majhne količine energije. Če v hišo vpihujemo 150 m3 zraka na uro, lahko pri segretju zraka na 50°C hišo segrevamo le s 1500 W, kar je podobno, kot zmore manjši oljni radiatorček. 50°C je tudi najvišja dovoljena temperatura zraka, pri višjih temperaturah pa lahko pride do zoglenjevanja prahu.

Začetna investicija

Ocena tipičnih investicijskih stroškov pri toplozračnem ogrevanju:

Velikokrat je glavni argument za izbiro toplozračnega ogrevanja v pasivni hiši nizka začetna investicija, saj poleg ogrevalne naprave potrebujemo predvsem toplotni prenosnik, ki ga namestimo za rekuperatorjem, preko katerega potem s pomočjo vroče vode dogrevamo svež zrak pred vpihom v prostore.

Da sistem ogrevanja deluje, pa poleg tega potrebujemo še ogrevalno napravo ter dodaten zalogovnik, saj so praktično vse ogrevalne naprave premočne, da bi lahko vso energijo neposredno oddajale za dogrevanje zraka. Z ogrevalno napravo torej najprej ogrejemo vodo v zalogovniku na npr. 65°C, nato pa s pomočjo ogrete vode dogrevamo še zrak. Da zraka ne ogrevamo s prevročo vodo iz zalogovnika in ga tako pregrejemo nad 60°C, pa potrebujemo še dodaten motoriziran mešalni ventil, črpalko ter regulacijo, ki cel sistem pravilno krmili in regulira. Pri tem ne pozabimo, da mora biti v primeru toplozračnega ogrevanja v regulacijo vključen tudi prezračevalni sistem, saj ta služi za distribucijo toplote. Tipični stroški pri začetni investiciji so tako naslednji:

- toplotni prenosnik - 400 Eur
- dodaten 200l zalogovnik - 600 Eur
- motoriziran mešalni ventil in črpalka - 300 Eur
- povezovalna inštalacija - 300 Eur
- kompleksnejša regulacija - ?

Skupno tako stroški za toplozračno ogrevanje poleg ogrevalne naprave znašajo vsaj 1500 Eur.

Investicijske stroške lahko precej zmanjšamo, če se odločimo, da bomo elektriko uporabljali neposredno kot vir toplote. V tem primeru so začetni stroški minimalni, saj potrebujemo le električni grelec za predgrevanje zraka, kar znaša nekaj 100 Eur. Ker pa je elektrika drag vir toplote, se nam v tem primeru stroški dvignejo za nekajkrat v primerjavi s toplotno črpalko. Prav tako moramo posebej reševati ogrevanje sanitarne vode, ki v takšnih hišah predstavlja večji del toplotnih potreb. Če tudi sanitarno vodo ogrevamo neposredno z elektriko, se nam tekoči letni stroški ogrevanja hiše in sanitarne vode hitro dvignejo iz 100-150 Eurov na približno 400-600 Eur.

Namesto dodatnega zalogovnika bi lahko uporabili kar sanitarni bojler z dvema kačama, kjer bi s pomočjo spodnje kače ogrevali vodo v bojlerju, iz zgornje kače pa bi odjemali toploto, s katero bi dogrevali zrak. Slabost tega pristopa je v tem, da bi tudi v času manjših toplotnih potreb, zaradi zagotavljanja dovolj visoke temperature sanitarne vode (vsaj 40°C), morali za namen toplozračnega ogrevanja vodo segrevati na precej višjo temperaturo, npr. 50°C, kar pa je neugodno za izkoristek toplotnih črpalk.

Ocena tipičnih investicijskih stroškov pri talnem ogrevanju:

Poglejmo sedaj še, koliko bi znašali investicijski stroški za talno ogrevanje pasivne hiše. Za primer vzemimo vgradnjo v klasičen betonski estrih, katerega debelino moramo zaradi debeline cevi talnega ogrevanja povečati za 1.5 cm. Ker nam betonski estrih nudi več kot dovolj energije za akumulacijo (0.5 kWh/Km3), pri uporabi ogrevalnih naprav manjših moči (npr. manj kot 6 kW) dodatnega zalogovnika toplote ne potrebujemo.

Za primer vzemimo hišo 120 m2, kjer je na 100 m2 površine vgrajeno talno ogrevanje. Estrih naj bo klasične debeline 6 cm. Na 100 m2 je tako 6 m3 estriha, kar predstavlja toplotno akumulacijo 3 kWh/°C. Če 6kW ogrevalna naprava deluje neprekinjeno 2 uri, se temperatura estriha dvigne maksimalno za 4°C, v resnici pa še precej manj, saj del energije prestopi talno oblogo in ogreva hišo. Vidimo, da betonski estrih predstavlja dovolj veliko akumulacijo, da ne pride do prepogostih vklopov ogrevalne naprave, pri čemer je 6 kW ogrevalna naprava močno predimenzionirana za toplotne potrebe pasivne hiše s takšno površino.

Za hišo, ki ima maksimalne toplotne potrebe 10 W/m2, je dovolj, če imamo na vsak m2 bivalne površine 1 m cevi za talno ogrevanje. Ker je pri večji gostoti cevi odjem toplote boljši in lahko zato ogrevamo z nižjo temperaturo ogrevalnega medija (vode), cena cevi pa je nizka, je smiselno gostoto cevi predimenzionirati in uporabiti vsaj 2 ali celo 3 m cevi na m2 površine.

Regulacija ogrevanja v varčni pasivni hiši, ki uporablja talno ogrevanje, je lahko izjemno preprosta, saj regulacija glede na željeno temperaturo le vklaplja ogrevalno napravo. Pri tem ni potrebna nobena regulacija moči ogrevalne naprave ali dodatna regulacija prekrmilnih in mešalnih ventilov.

Seštejmo sedaj še stroške investicije v talno ogrevanje za pasivno hišo s 120 m2 bivalnih površin. Cevi talnega ogrevanja pri tem pritrdimo na železno mrežo, kar mogoče predstavlja nekoliko cenejši način kot s pomočjo sistemskih plošč, prav tako pa omogoča večji odjem toplote. Zaradi nizke gostote cevi je še ceneje, če jih pritrdimo s pomočjo posebnih plastičnih klinov, ki jih enostavno zapičimo v toplotno izolacijo, vendar pa je potrebno pri tem načinu nekoliko prilepiti toplotno izolacijo na tla, da med polaganjem cevi te ne dviguje.

- dodatnih 1.5 cm estriha - 180 Eur
- 300 m cevi - 250 Eur
- razdelilna omarica za 6 vej - 150 Eur (6 krajših vej omogoča uporabo toplotne črpalke moči do 3.6 kW)
- železna mreža Q139 (4.2 mm) 80 m2 - 200 Eur
- povezovalna inštalacija - 100 Eur
- delo, 4 ure dva človeka - 120 Eur

 

Cevi talnega ogrevanja pripete na železno mrežo
Prikazane so cevi talnega ogrevanja, ki so z električnimi vezicami pripete na železno mrežo. Mreža je položena na toplotno izolacijo EPS. Vse skupaj se na koncu zalije z betonskim estrihom.

Investicijski stroški v talno ogrevanje zelo varčne hiše torej ne presegajo 1000 Eur in so tako lahko celo precej nižji kot pri toplozračnem ogrevanju. Seveda je potrebno primerno načrtovati celoten sistem ogrevanja. Pri tako varčnih hišah je gostota cevi za talno ogrevanje lahko precej manjša, manj je razdelilnih omaric, prav tako pa ne potrebujemo dodatnega zalogovnika, mešalnih ventilov, črpalk in kompleksne avtomatike. 

Pri takšnem načinu ogrevanja je pomembno, da število in dolžino vej talnega ogrevanja uskladimo z močjo ogrevalne naprave, da lahko proizvedeno toploto pošiljamo direktno v  talno ogrevanje, padec temperature vode na talnem ogrevanju pa je pri tem nižji od 5°C.

Tekoči stroški za ogrevanje

Tekoči stroški ogrevanja so pri uporabi talnega ogrevanja in toplotne črpalke nižji zaradi naslednjih vzrokov:

- s talnim ogrevanjem lahko bolje kontroliramo temperaturo v posameznih prostorih. Npr. v spalnicah, hodnikih in vetrolovu lahko po potrebi nekoliko pripremo ali celo zapremo veje talnega ogrevanja. V teh prostorih bo zato temperatura nekoliko nižja, nižje pa bodo tudi toplotne izgube. 
- temperatura medija oz. vode, ki jo pošiljamo v cevi talnega ogrevanja, je lahko tudi več kot 20°C nižja kot pri toplozračnem ogrevanju. S tem povečamo izkoristek nekaterih ogrevalnih naprav, npr. toplotnih črpalk.
- ker klasičen betonski estrih zagotavlja izjemno veliko akumulacijo (2 m3 betonskega estriha imata enako akumulacijo kot zalogovnik s 1000l vode), talno ogrevanje pa je počasi odzivno, lahko regulacijo nastavimo tako, da ogrevamo predvsem v nočnem času. Če kot vir ogrevanja uporabljamo toplotno črpalko, lahko na ta način koristimo predvsem cenejši tok, kar je iz ekološkega stališča primernejše, poleg tega pa je takrat elektrika približno eno tretjino cenejša.

Pri toplozračnem ogrevanju pa so tekoči stroški nižji zaradi naslednjih vzrokov:

- zaradi hitre odzivnosti lahko bolje izkoristimo sončne in notranje dobitke ter omilimo pregrevanje, saj lahko takrat, ko se ti pojavijo zelo hitro zmanjšamo moč ogrevanja. Vpliv je zanemarljiv, če gre za masivno gradnjo z visoko sposobnostjo akumulacije, saj lahko ta sprejme odvečno toploto in jo shrani, pri tem pa se temperatura praktično ne spremeni. Prav tako lahko izkoriščanje sončnih dobitkov pri uporabi talnega ogrevanja precej izboljšamo, če regulacija dovolj hitro, oz. najkasneje do 6 h zjutraj izklopi ogrevanje, s tem pa se estrih do nastopa sončnih dobitkov že nekoliko ohladi.
- Ker je pri uporabi talnega ogrevanja temperatura estriha v spodnji etaži nekoliko višja, so višje tudi izgube skozi tla. Če predpostavimo, da je srednja temperatura estriha v ogrevalni sezoni zaradi tega višja za 2°C, se izgube skozi tla povišajo za približno 15%.

Udobje

Oba načina ogrevanja zagotavljata idealen toplotni profil oz. enakomerno razporeditev temperature od tal do stropa. Pri talnem ogrevanju je temperatura malenkost višja v bližini tal ter pod stropom, saj se sevalna toplota prenaša tudi na strop.

Včasih je bilo talno ogrevanje zaradi previsokih temperatur tal vzrok nekaterim zdravstvenim težavam. Temperatura tal nad 28°C zato ni priporočljiva. V sodobno izoliranih hišah pa je temperatura tal tudi pri uporabi talnega ogrevanja bistveno nižja oz. je le nekaj °C višja kot pri neogrevanih tleh. Iz tega vidika so tla lahko celo prehladna, posebej pri zelo prevodnih talnih oblogah, kot so ploščice in kamen. 

Glavni problem toplozračnega ogrevanja, kjer za prenos toplote uporabljamo izključno prezračevalne cevi, je v tem, da težko reguliramo temperaturo po prostorih. Ogrevamo namreč predvsem prostore, kamor vpihujemo svež, dogret zrak, to pa so bivalni prostori in spalnice, medtem ko v kopalnicah zrak le sesamo. Ko do 50°C topel zrak vstopi v določen prostor, odda toploto prostoru in temperatura mu pade na povprečno temperaturo sobe. Zrak potem potuje iz prostora v druge prostore, kot je kopalnica, kjer zrak izsesavamo. V kopalnico tako vstopa zrak, ki ima enako temperaturo kot prostor, iz katerega prihaja, zato se v kopalnico prenaša le toliko toplote, kot je ta hladnejša od prejšnjega prostora. Vzemimo primer, ko v prostor temperature 20°C vpihujemo 60 m3/h zraka temperature 50°C. Prostor tako ogrevamo s 630 W. Ta zrak naj potem potuje naprej v kopalnico. Ko pride iz prostora, ima temperaturo le 20°C. Če čez zunanje stene kopalnice izgubljamo le 100 W topote, bo morala biti temperatura kopalnice 15°C, če bomo želeli manjkajočo toploto nadomestiti samo s toplozračnim ogrevanjem. Vidimo, da prostore, kjer je vpih, močno ogrevamo, medtem ko so ostali prostori praktično neogrevani, zaradi česar so precej hladnejši. Ker je ogrevanje teh prostorov preko prezračevanja resnično zanemarljivo, se toplota v prostore prenaša predvsem preko notranjih sten, ki mejijo na toplejše prostore. V primeru klasične gradnje oz. opeke so te stene razmeroma dobro prevodne, precej slabše pa je v primeru dobro izoliranih montažnih sten ter sten iz siporeksa oz. porobetona. 

Večina ljudi rada hladnejše spalnice. Da bi to dosegli pri toplozračnem ogrevanju, bi morali zmanjšati oz izklopiti prezračevanje v spalnicah, s čimer bi ostali brez svežega zraka, ali pa izklopiti ogrevanje, kar pa je pri toplozračnem ogrevanju nemogoče, saj že pri neprestanem ogrevanju težko nadomeščamo izgubljeno toploto v najbolj mrzlih dneh.

Nasprotno lahko pri talnem ogrevanju enostavno reguliramo temperaturo in sicer že s primernim načrtovanjem, kjer za prostore, ki jih želimo imeti toplejše, načrtujemo bolj gosto namestitev cevi ter nekoliko krajše zanke, kot tudi kasneje med delovanjem, ko lahko s pripiranjem posameznih vej reguliramo, koliko toplote bomo vnašali v določen prostor. Potek cevi talnega ogrevanja lahko načrtujemo tudi tako, da v prostore, kjer želimo višjo temperaturo, pripeljemo začetek cevi za talno ogrevanje, cev pa nato povlečemo naprej še v druge prostore, kjer želimo nekoliko nižjo temperaturo. Tako bo vroča voda največ energije oddala v prvem prostoru, manj pa v naslednjih, ko se bo že nekoliko ohladila. Kljub temu sam priporočam raje po prostorih ločene zanke, saj lahko v tem primeru določene zanke popolnoma zapremo.

Zagovorniki toplozračnega ogrevanja kot prednost predstavljajo hitro odzivnost toplozračnega ogrevanja. To je posebej ugodno, ko pride do nepričakovanih toplotnih dobitkov, npr. obiski ali pa sončni dobitki. Takrat lahko regulacija, ko zazna, da je v prostoru dovolj toplo, izklopi ogrevanje in s tem zmanjša vnos energije v te prostore, s tem pa jih ohrani bolj hladne. To je posebej izrazito v lahkih gradnjah, ki nimajo akumulacije, saj se prostori zaradi dodatnih toplotnih dobitkov lahko hitro segrejejo, medtem ko se masivnejše gradnje na manjše toplotne presežke le zanemarljivo odzovejo. Spomnimo se namreč, da lahko s toplozračnim ogrevanjem dovajamo le zelo malo toplote, za manjšo hišo približno 1.5 kW. V primerjavi z možnimi sončnimi dobitki, ki hitro dosežejo tudi 10 kW, predstavlja toplozračno ogrevanje tako zelo majhen delež. Iz tega razloga bodo v lažjih konstrukcijah sončni dobitki predstavljali precej večjo težavo glede pregrevanja.

Pri talnem ogrevanju izklop ogrevanja v času nepredvidenih toplotnih dobitkov nebi imelo nobenega efekta, saj gre za zelo počasen proces, kjer se estrih ohlaja več ur in pri tem stalno oddaja toploto v prostor. Lahko pa s pametno regulacijo, kjer ogrevanje izklopimo že zgodaj zjutraj, omogočimo, da se estrih do nastopa sončnih dobitkov že precej ohladi in tako takrat ne prispeva k dodatnemu ogrevanju prostora. Na tak način prav tako vplivamo na to, da je v jutranjem času po celo nočnem ogrevanju v hiši nekoliko topleje, v večernem, ko talno ogrevanje šele vklopimo, pa nekoliko hladneje.

Medtem, ko sistem s talnim ogrevanjem zelo lahko nadgradimo s toplozračnim ogrevanjem, obratno ni možno. V primeru kombinacije toplozračnega in talnega ogrevanja lahko v poletnem času preko prezračevalnih cevi hišo zelo učinkovito tudi hladimo, pri čemer odvečno razpoložljivo hladilno moč odvajamo v cevi talnega ogrevanja. Na podoben način se lahko pri toplozračnem ogrevanju odrečemo dodatnemu zalogovniku, če ga kombiniramo s talnim ogrevanjem, saj lahko presežno toploto, ki je toplozračno ogrevanje ne more več sprejeti, pošiljamo kar v estrih. Ker ni vmesnega člena - zalogovnika, je potrebno za enako segretje zraka z ogrevalno napravo zagotavljati precej nižjo temperaturo (približno 8°°C). Podrobnosti takšnega sistema so opisane na spodnji povezavi:

Učinkovito ogrevanje in hlajenje pasivne hiše s kombinacijo talnega in toplozračnega ogrevanja

Plusi in minusi obeh načinov ogrevanja

Toplozračno ogrevanje

Cena investicije v nujno potrebne elemente je približno 1500 Eur.

+  hitra odzivnost sistema ter s tem manjše pregrevanje ob nastopu nepredvidenih toplotnih dobitkov, energijski prihranki.

-  slaba regulacija temperatur v posameznih prostorih, tople spalnice in hladne kopalnice.

-  za ogrevanje je potrebna razmeroma visoka temperatura medija ter s tem nižji izkoristki ogrevalnih naprav, predvsem v primeru toplotne črpalke.

-  če se toplotne izgube hiše povečajo, npr. zaradi staranja materialov in zmanjšanja tesnosti hiše, s toplozračnim ogrevanjem mogoče ne bomo mogli več pokriti vseh izgub.

 

Talno ogrevanje

Cena investicije v nujno potrebne elemente je približno 1000 Eur.

+  zaradi velike akumulacije betonskega estriha lahko ogrevamo samo v nočnem času oz. času cenejše elektrike, kar je bolj ugodno tudi iz stališča ekologije, saj se neizrabljena elektrika zavrže. V času cenejše tarife je elektrika približno 30% cenejša.

+  potrebujemo nizko temperaturo ogrevalnega medija, s čimer povečamo izkoristek ogrevalnih naprav kot je toplotna črpalka. Temperatura ogrevalnega medija je lahko več kot 20°C nižja, kar omogoča prihranke med 10 in 20% pri uporabi toplotne črpalke.

+  dobra regulacija temperatur po prostorih.

+  nekajkrat večja razpoložjiva moč ogrevanja

+  možnost nadgradnje sistem s toplozračnim ogrevanjem in nadalje možnost aktivnega hlajenja s toplotno črpalko preko prezračevalnih cevi.

-  počasna odzivnost sistema, s čimer ne moremo hitro kompenzirati nepredvidenih toplotnih dobitkov. Izrazito za lažje konstrukcije, precej manj pa pri masivni gradnji. Situacijo lahko precej izboljšamo s prilagojeno regulacijo.

-  morebitne okvare cevi zelo težko popravljamo, saj so zalite z estrihom.

 

 

 

 

 

Nazaj na prejšno stran

 

 

Komentarji

Posted by MrB on
Slučajno sem naletel na tale članek in imam vprašanje. Namreč mi imamo nizko energijsko hišo ranga 20kWh/m2 in imamo nameščeno tako prezračevalno napravo z rekuperatorjem in možnostjo dogrevanja in pohlajevanja preko integrirane TČ ter tudi "ločeno" TČ za talno gretje. Sprašujem se na kaj je danes cenovno bolj ugodno ogrevati. Pri zunanjih temperaturah nekje do -5°C namreč oba sistema enako kvalitetno ogrevata hišo. Razmišljam pa zato -> talno gretje res spušča v obtok vodo manj kot 30°C, ampak dela pri zunanji temperaturi -5°C, ki ima nizek COP. TČ v prezračevanju pa greje hišo z vpihom okoli 43°C, ampak jemlje toploto iz zraka za rekuperatorjem ki pa ima nekih 15°C torej je COP bistveno višji... se da potegniti kakšna matematika kaj se dejansko bolj splača (če pozabimo funkcionalne razlike obeh načinov)? Hvala, LP
Posted by Žiga Golob on
Za dejanski izračun bi verjetno potreboval karakteristike toplotnih črpalk pri teh temperaturah, v teoriji pa verjetno vsaj približno drži.
Temperatura zraka za rekuperatorjem pa verjetno ni 15°C, ampak blizu 0°C. V nasprotnem primeru je rekuperator zanič. Z dobrim rekuperatorjem pa lahko dosežemo precej boljši izkoristek toplote v izrabljenem zraku kot s toplotno črpalko (do 0°C seveda).
Leave a Reply



(Your email will not be publicly displayed.)


Captcha Code

Click the image to see another captcha.


Opozorilo: Žaljivi komentarji in tisti, ki nimajo veze s tematiko, bodo izbrisani.