Mennyezetfűtés és - hűtés

07.12.2016

Mennyezetfűtés/-hűtés

Megváltozott igények

 A környezettudatos építkezés és az épületszerkezetek hőátbocsátási tényezőire vonatkozó egyre szigorodó előírások miatt az épületek fajlagos fűtési igénye és a nyári hőterhelése egyre csökken. Jelenleg 7/2006 TNM rendelet érvényes, 2018-tól jelentős szigorítás lép életbe.

Néhány kiemelt épületszerkezetre vonatkozó hőátbocsátási tényező követelményértéke:

Épületszerkezet megnevezése7/2006 TM rendelet 20167/2006 TM rendelet módosítás
2018-tól érvényes

W/m2KW/m2K
fal0,450,24
nyílászáró1,61,15
födém0,250,17

Míg 20-30 évvel ezelőtt a fűtési igény 100-120 W/m2 volt, ma már az egyre korszerűbb építőanyagoknak, és az építőanyagok nagyobb technológiai fegyelemmel történő beépítésének köszönhetően, a fajlagos fűtési igény 40-60 W/m2 értékre csökkent.

A nyarak egyre hosszabb részében mutat 30°C feletti hőmérsékletet a hőmérő, a hűtés is igény az építtetők részéről, így egyre nagyobb szerepet kap az épületgépészeti rendszerek tervezésénél. A hűtési igény csökkenthetőségére, mindig kiemelkedő hatása van a nyílászárók árnyékolásának. A fajlagos hűtési igény így 50-80 W/m2 értékre csökkenthető. A hűtési hőterhelés számításánál jelentős szerepe van a helyiségen belül keletkező technológiai hőtermelésnek, vagy az ott tartózkodó személyek hőleadásának.
A zaj- és huzathatás nélkül üzemelő felülethűtés rendszerekkel (fal-, padló- és mennyezethűtés) biztosítható a kellemes komfortérzet lakóházak, irodák, közösségi épületek, oktatási intézmények és egészségügyi intézmények helyiségeiben és ipari létesítményekben, sportlétesítményekben egyaránt.


Felületfűtés/-hűtés – fal/padló/mennyezet

Megváltozott hőforrások

A megújuló energiákat hasznosító hőtermelők, a sólé-víz, víz-víz és a levegős hőszivattyúk, illetve a CO2-kibocsátás csökkentésében nagy szerepet játszó, 2015. szeptember 26-a után kazáncserénél és új építés esetén kötelezően beépítendő kondenzációs kazánok a felületfűtéseknél igényként jelentkező 30-40°C szekunder oldali fűtési előremenő hőmérsékleteknél tudnak leginkább kondenzációs üzemben működni. Az EU azt írja elő, hogy 2015. szeptember 26-a után csak olyan készülékek kerülhetnek forgalomba az unió területén, amelyek legalább 86 százalékos éves átlagos hatásfokkal működnek. Ennek a feltételnek kizárólag a kondenzációs gázkazánok felelnek meg.
Hűtésnél a hűtött vizet hűtőgéppel (te=15-16°C) vagy pl. talaj-víz hőszivattyú esetén a szondákban, talajkollektorokban keringtetett vízzel, passzív hűtéssel (te=18-20°C), vagy aktív hűtéssel (te=15-16°C) is előállíthatjuk.


Miért felületfűtés/-hűtés?

A 30-40°C hőmérséklettartomány már nem a hagyományos radiátoros rendszerek üzemi hőmérséklettartománya, hanem a nagy felületen alacsony előremenő hőmérséklettel üzemelő felületfűtéseké. A fal-, padló- és mennyezeti felületekbe beépített csővezetékeken átáramló fűtő- illetve hűtővíz a helyiségben egyenletes hőeloszlást és kellemes komfortérzetet biztosít. Fűtés szempontjából a padló, hűtés szempontjából a mennyezet a legmegfelelőbb felület. A falfelület fűtés-hűtés tökéletesen megfelelő lenne, azonban a bútorozás (takarás) jelentősen csökkentheti a falfelületek fűtési és hűtési teljesítményét.
Annak eldöntése, hogy melyik felületet fűtsük/hűtsük, mindig egy időigényes, az építtető és a tervező közös gondolkodásának, egyeztetésének eredménye lehet.

Mennyezet, mint ideális hűtőfelület

A mennyezet aktiválására alapvetően két lehetőség adódik. A nedves és a száraz fektetési mód. Sokszor tévesen ide sorolják a vasbeton födémek aktiválását, az épületszerkezet-temperálást is, ami azonban más fizikai törvényszerűségeken alapszik, mégpedig a vasbeton födémszerkezet hőtároló képességén.

1. Nedves fektetés – vakolt rendszer
Vakolt mennyezeteknél nedves fektetésű mennyezetfűtés/-hűtés kialakítása az ideális, ahol az alkalmazott csőméret alapján kapillárcsöves (d belső=2-3 mm) és nem kapillárcsöves rendszereket (d belső=8-11 mm) különböztetünk meg.
A csövek mennyezetre történő rögzítése után általában két rétegben végzik el a vakolást. Első ütemben a csövek síkjáig vakolnak, felhelyezik a vakolaterősítő hálót, amely megakadályozza a repedésképződést. Majd kb. 10 mm vastagságban felhordják a második vakolatréteget. A szokásos vakolatfajták ebben az esetben a mész/cement illetve a cementvakolatok. Friss gipszvakolat esetén egy rétegben történik a vakolás. A vakolatgyártó felület előkészítésre, felhordásra és vakolaterősítésre vonatkozó előírásait minden esetben be kell tartani. A technológiai száradási idők letelte után a vakolt mennyezet festhető, tapétázható.
Kapillárcsöves rendszereknél a vakolatréteg vastagsága 10-12 mm, a kapillárcsövek egymástól való távolsága 15-20 mm
A nem kapillárcsöves rendszereknél a vakolatréteg vastagsága kb. 25 mm, a csövek osztástávolsága 7,5-10 cm.


2. Száraz fektetés

Gipszkarton álmennyezet esetén is van lehetőség a felületfűtő/-hűtő rendszerek kialakítására.
A mennyezeti elemek meghatározott méretekben rendelhetők, utólag nem szabhatók. A gipszkarton lemezeket a lemezek rögzítési pontjainak megfelelő kiosztással a szokásos szárazépítési fém tartószerkezetekből kell kialakítani.
Az elemek kiosztásakor figyelembe kell venni a helyiség mennyezetén elhelyezésre kerülő beépített elemek - világítótestek, szellőzés, sprinkler, és tűzjelző berendezések - pontos helyét, ezért a társtervezőkkel az elemkiosztáskor szoros együttműködés szükséges.
Az inaktív felületeket a kereskedelemben kapható hagyományos gipszkarton elemekkel kell kialakítani.

Száraz fektetésű mennyezetfűtő/-hűtő elem
A mennyezeti elemekben a csövek elhelyezése beágyazott rendszerként és kontakt rendszerként lehetséges.

Beágyazott rendszer

A beágyazott rendszereknél a csövek egy gipszkarton lemezbe mart speciális geometriájú horonyba vannak gyárilag behelyezve. Ez biztosítja azt, hogy a cső fűtési és hűtési üzemben is fixen a lemezben maradjon. A cső közvetlenül a hőátadó felülettel érintkezik, a cső és a mennyezet felülete között csupán 4-5 mm távolság van. Ez növeli a hőleadást és csökkenti a rendszer reakcióidejét.


Kontakt rendszerek

Kontakt rendszereknél a fűtő-/hűtőelemeket egy gipszkarton tartószerkezetre erősítik, felszerelése után a felhelyezett elemeket hagyományos, tűzálló vagy akusztikus álmennyezeti panelekkel takarják el. Az elemek gyártásakor a csöveket egy hővezető lemezbe pattintják be az egyenes csőszakaszoknál, fordulásnál a csövek az elem hátoldalára ragasztott szigeteléshez vannak rögzítve. A hőátadás a cső és a hővezető lemez, illetve a hővezető lemez és a gipszkarton lap között történik.


Körkialakítás

A fűtőkörök kialakítása általában a száraz illetve nedves fektetésű fűtőregiszterek Tichelmann-elv szerinti összekapcsolásával történik. A Tichelmann csatlakozó vezeték mérete hidraulikai méretezés alapján határozható meg, általános szabályként érvényes, hogy pl. 3K előremenő-visszatérő hőmérsékletkülönbségnél 9-11 m2 felülethez tartozó csatlakozó vezeték mérete 17x2,0 mm, 12-18 m2 fűtőkör méretnél 20x2,0 mm.

Nedves fektetésű rendszereknél a gyakorlatban bevált fűtőmező méretek pl. 10,1x1,1 mm méretű csőből, 10 cm-es osztástávolsággal kialakított rendszernél 3,5-4,0 m2, azaz 40 m fűtőcső kerül egy mezőbe. A Tichelmann vezetéket az aljzatbetonban célszerű elhelyezni az egyes mezőkhöz T-teágazásokkal a falon kell felvezetni a csatlakozó vezetéket.

Leágazás a Tichelmann csatlakozó vezetékről

A száraz fektetésű elemeknél pl. 10,1x1,1 mm méretű csőből, gyárilag 4,5 cm-es osztástávolsággal kialakított 1,25x1,5 m-es vagy 1,25x2,0 m-es táblaméret felel meg egy fűtőmezőnek, ez 38 m, ill. 50 m csőhosszat jelent. Száraz fektetés esetén a falon egy csatlakozó vezetékpárt kell az álmennyezeti tartószerkezet fölé vezetni, a Tichelmann elosztóvezték az álmennyezet fölött kerül kialakításra.
A hűtővezetékek zártcellás szigeteléssel történő szigetelése különösen fontos a páralecsapódás elkerülése miatt.

Az egyes mennyezeti fűtő-/hűtőelemek közvetlen csatlakoztatása a fűtőkör osztó-gyűjtőhöz rendszerint csak nagyon kicsi aktív felületek esetén javasolt a mezőben lévő csővel megegyező méretű csatlakozó vezetékkel.

Tervezési megfontolások

1. Előremenő hőmérsékletek

A méretezés során a következő hőmérsékletkorlátokat mindenképpen figyelembe kell venni:

Fűtés
A vakolatgyártók, illetve a gipszkarton álmennyezet miatt a tartósan megengedett maximális előremenő hőmérséklet 45°C.

Hűtés
A magyarországi éghajlati viszonyok mellett 15-16°C a minimális hűtési előremenő hőmérséklet. A hűtött helyiségek páratartalma változó, ezért a szabályozásnál harmatponti felügyeletet kell alkalmazni. Minden esetben el kell kerülni a harmatponti hőmérséklet elérését a hűtött felületeken. Hűtés esetén a javasolt előremenő hőmérsékletnek kb. 2K-nel a harmatponti hőmérséklet felett kell maradnia.

2. Fűtő- ill. hűtőteljesítmények meghatározása

A mennyezetfűtés/-hűtés teljesítménye legpontosabban speciális mérőhelyiségekben rögzített előremenő, visszatérő és helyiséghőmérséklet mellett, adott páratartalomnál határozható meg.
Németországban az elemek teljesítményeit hűtésre vonatkozóan az EN 14240 (e/v/tb 17/19/26°C) , fűtésre vonatkozóan pedig az EN 14037 (e/v/tb 31/29/20°C) alapján egy független, megfelelő tanúsítvánnyal rendelkező ellenőrző intézet határozza meg méréstechnikai eszközökkel. A szabvány szerint meghatározott teljesítmények 1m2 aktív felületre vonatkoznak.

A fenti szabványok szerinti hőmérsékleteknél a különböző gyártók által megadott fűtési teljesítmény 55-80 W/m2, hűtési teljesítmény 55-75 W/m2 között adódik.

A másik módszer egy végeselem-számításon alapuló FEM-Modell (Finite element method) szerint történik.

A szabvány előírása szerinti mérőhelyiségben mért valóságos hűtő- és fűtőteljesítmények és a FEM-Modell szerint számított teljesítmények általában eltérnek egymástól.

A tervezéskor természetesen figyelembe kell venni a forgalmazó által megadott teljesítmény-értékeket, de ellenőrizni kell azt is, hogy ezek az értékek csak numerikus szimulációval kapott, idealizált értékek, vagy a szabvány előírása szerint kialakított, akkreditált intézetek alapján igazolt adatok. A különböző gyártmányoknál az aktív felület 80-95% között változik.

Tehát fontos, hogy a gyárilag megadott teljesítményt az egész felületre számoljuk, vagy csak annak egy részére, az aktív felületre vonatkoztatjuk, ahol a valós teljesítmény realizálódni fog.


3. Nedvességterhelés, tűzállóság

A száraz fektetésű gipszkarton lemezek csak a gipszkarton gyártója által jóváhagyott helyiségekben helyezhetők el. Különös figyelmet kell fordítani a helyiség nedvességterhelésére (nedvességterhelés nélküli helyiség, háztartási nedves helyiség –konyha, fürdőszoba, magas nedvességtartalmú helyiségek vagy nyilvános épületek nedves helyiségei).
Folyosók, menekülő útvonalak esetén a mennyezeti elemek tűzállósági besorolását és az adott helyiségre vonatkozó követelményértékeket feltétlenül ellenőrizni kell.

4. Beszabályozás

A fűtési és hűtési előremenő hőmérsékletek és a visszatérő hőmérsékletek összehangolásával az osztó-gyűjtőn azonos szelepbeállításoknak kell adódni méretezésnél ahhoz, hogy a rendszer hidraulikailag kiegyenlített legyen.

5. Különleges akusztikai követelmények

A gipszkarton álmennyezetek egy speciális alkalmazási területe az akusztikai szempontból kiemelt jelentőségű közösségi terek kialakítása (előadótermek, folyosók).
Az ilyen tereknél különleges kialakítású, ún. akusztikus álmennyezeti paneleket kell használni. Ezeknél a paneleknél kör vagy négyzet alakú stancolt lyukak biztosítják a hangelnyelést.


Akusztikus fűtő/-hűtő álmennyezet

Mindezek alapján összefoglalásként megállapítható, hogy

1. a mennyezet, mint felület, hűtésre a legmegfelelőbb
2. biztosítható a helyiségekben a termikus komfortérzet nyáron
3. elterjedt, általánosan használatos hűtési és fűtési megoldás
4. a szükséges anyagok, a jó és megbízható technológia és Know How, tudásbázis ismert, rendelkezésre áll.

Cikksorozatunk következő témája az épületszerkezet-temperálás lesz.

Markos Anna Zsuzsanna