Μελέτη θερμικών απωλειών

Η Μελέτη θερμικών απωλειών, γίνεται μέσω μελέτης και σχεδίασης των εγκαταστάσεων ατομικής ή κεντρικής θέρμανσης σύμφωνα με τα πρότυπα ΤΟΤΕΕ, DIN 4701, EN 12831 (που ισχύουν έως σήμερα).

 Το πρόγραμμα υπολογισμού θερμικών απωλειών (Heating Design της Ti-Soft) επιτρέπει τον υπολογισμό και παράλληλη σχεδίαση για όλα τα συστήματα θέρμανσης (πετρέλαιο, φυσικό αέριο, αντλία θερμότητας) και διαστασιολόγηση θερμαντικών σωμάτων (μονοσωλήνιο / δισωλήνιο σύστημα), τοπικών μονάδων ανεμιστήρα με στοιχείο (Fan-Coil) και ενδοδαπέδιας θέρμανσης.  Σε σχεδιασμό κατοικίας που περιλαμβάνει τοπικές μονάδες fan-coil (θέρμανσης και κλιματισμού) μπορεί να γίνει στο ίδιο πρόγραμμα, υπολογισμός και των ψυκτικών φορτίων (Cooling Loads) με τη μέθοδο μεταφοράς θερμότητας (RTF) – ASHRAE 1989 Fundamentals Ch.26.

 Ο μελετητής που αναλαμβάνει την μελέτη υπολογίζει,

1.  για κάθε θερμαινόμενο χώρο υπολογίζονται οι απώλειες θερμότητας από τοιχώματα (αδιαφανή δομικά στοιχεία) και ανοίγματα (διαφανή δομικά στοιχεία), τα οποία προσαυξάνονται κατάλληλα λόγω διακοπτόμενης λειτουργίας και προσανατολισμού.
2. ακολούθως προστίθενται οι απώλειες που οφείλονται στην κυκλοφορία του αέρα από τις χαραμάδες (αθέλητος αερισμός).
3. Οι θερμικές απώλειες που προκύπτουν, αθροίζονται κατά διαμέρισμα και όροφο. Το τελικό άθροισμα αποτελεί το συνολικό θερμικό φορτίο της οικοδομής και αποτελεί την αφετηρία για σημαντικούς υπολογισμούς, σχετικά με τον ηλεκτρομηχανολογικό εξοπλισμό (τον τρόπο και εκτίμηση κόστους εγκατάστασης θέρμανσης και τις διαφορετικές λύσεις που υφίστανται).

Θερμοκρασία Σχεδιασμού

 Η θερμοκρασία που έχουμε ρυθμίσει, ως προ-απαιτούμενη από την αρχή σχεδιασμού κατά τη χειμερινή περίοδο είναι 20 °C. Η τιμή ισχύει για όλους τους νέους θερμαινόμενους χώρους του έργου, που έχουμε ορίσει.

Αν κάποιος χώρος δεν είναι θερμαινόμενος ή από τις απαιτήσεις του ιδιοκτήτη είναι να μη θερμαίνεται, οδηγεί αφενός σε λανθασμένους υπολογισμούς η ακόμα και ανομοιόμορφή θερμοκρασία εντός της κατοικίας και αύξηση των απαιτήσεων θέρμανσης. Κάθε χώρος, επίσης ανάλογα με την χρήση του ή τις προδιαγραφές της μελέτης, μπορεί να οριστεί σε διαφορετική  θερμοκρασία, από την απαιτούμενη.

Εξωτερική θερμοκρασία

Η εξωτερική θερμοκρασία, εξαρτάται από την γεωγραφική θέση και τα κλιματικά δεδομένα όπου βρίσκεται το έργο και από την στατιστική επεξεργασία των μέσων ημερησίων θερμοκρασιών, της ΤΟΤΕΕ 20701-1/2017. Αποτελεί βασικό παράγοντα στον υπολογισμό των θερμικών απωλειών και της πραγματικής απόδοσης του συστήματος.

Θερμοκρασία σχεδιασμού μη θερμαινόμενων χώρων (ΜΘΧ)

 Χρησιμοποιείται από το πρόγραμμα υπολογισμού θερμικών απωλειών (Heating Design της Ti-Soft) στον υπολογισμό της θερμοκρασιακής διαφοράς ΔΤ (εκφραζόμενο σε Kelvin), στις εσωτερικές επιφάνειες (θερμαινόμενοι χώροι) που συνορεύουν με μη θερμαινόμενους χώρους, π.χ. κλιμακοστάσιο, διάδρομοι, είσοδος πολυκατοικίας, αποθήκες κοκ. που δεν θερμαίνονται

Συντελεστής αναθέρμανσης ΕΝ 12831

Σε περιπτώσεις διακοπτόμενης λειτουργίας θέρμανσης, το πρότυπο ΕΝ12831 χρησιμοποιεί το συντελεστή αναθέρμανσης (reheat factor) fRH σε W/m2 που μας επιτρέπει να υπολογίσουμε τις θερμικές απώλειες κάθε χώρου από αναθέρμανση. O υπολογισμός του fRH ορίζεται από το πρόγραμμα σύμφωνα με τις παρακάτω 4 παραμέτρους,

    Είδος κτηρίου (Κατοικίας (Residential) , Τριτογενή τομέα (Non-residential)

    Μάζα κτιρίου (Ελαφριά, Μέση, Υψηλή)

    Χρόνος διακοπής λειτουργίας (αναθέρμανσης) σε ώρες

    Πτώση εσωτερικής θερμοκρασίας κατά την διακοπής λειτουργίας (Kelvin)

Εναλλαγές αέρα ΕΝ 12831

 Το πρότυπο ΕΝ12831 για τον υπολογισμό των θερμικών απωλειών από αερισμό, χρησιμοποιεί και το συντελεστή n50 (1/hr), που αναφέρεται στη διαφορά πίεσης 50 Pascal μεταξύ εσωτερικού και εξωτερικού χώρου. Ρυθμός εναλλαγών αέρα, n50, εξαρτάται από την αεροστεγανότητα των διαφανών δομικών στοιχείων (κουφώματα) και διαχωρίζεται σε υψηλή, μέση και χαμηλή, για τους διαφορετικούς τύπους κτιρίων (μονοκατοικίες –πολυκατοικίες, κτίρια και άλλες κατοικίες).

Δισωλήνιο σύστημα

Στην τεχνική ορολογία των θερμάνσεων, ο όρος «δισωλήνιο σύστημα» παραπέμπει στην σύνδεση των τερματικών μονάδων θερμότητας στο δίκτυο διανομής και αντιστοιχεί σε ένα σύστημα όπου όλες οι τερματικές μονάδες συνδέονται άμεσα στους κεντρικούς κλάδους προσαγωγής-επιστροφής (παράλληλη σύνδεση).

Υπάρχουν δύο συστήματα δισωληνίου ατομικής θέρμανσης.

1. Το δισωλήνιο σύστημα (εντός δαπέδου) ή «ακτινωτό σύστημα», έχει μια κεντρική στήλη και συλλέκτες διανομής νερού (προσαγωγής και επιστροφής). Μοιάζει με το μονοσωλήνιο, με τη διαφορά ότι κάθε κύκλωμα τροφοδοτεί ένα μόνο σώμα, από τον συλλέκτη προσαγωγής εισάγεται στο σώμα και επιστρέφει στο συλλέκτη επιστροφής κι από εκεί στη πηγή θερμότητας (λέβητας ή αντλία θερμότητας). Το σύστημα αυτό συναντάται σε νέες κατασκευές ή σε πλήρεις ανακαινίσεις διαμερισμάτων. Τα σώματα σε αυτό το σύστημα έχουν την ίδια θερμοκρασία, και δεν απαιτείται προσαύξηση στο μέγεθός. Οι σωλήνες τροφοδοσίας έχουν λεία εσωτερική επιφάνεια και δίνουν τη δυνατότητα στο νερό να κινηθεί με αυξημένη ταχύτητα από την επιτρεπόμενη. Στις οριζόντιες διαδρομές, εντός του δαπέδου δεν απαιτούνται κλίσεις, καθώς τα εξαεριστικά τοποθετούνται πάνω στους συλλέκτες διανομής. Επίσης τα μανομετρικά του δικτύου είναι σχετικά μικρότερα, στοιχείο που συνεπάγεται και μικρότερη κατανάλωση ενέργειας ροής. Τέλος το δίκτυο στα περισσότερα σημεία είναι συνήθως προσβάσιμο αν απαιτηθούν επισκευές, συντηρήσεις.
2. Παραλλαγή του δισωληνίου δικτύου είναι το σύστημα «ομπρέλα». Συναντάται στα περισσότερα διαμερίσματα που αυτονομούνται και αποκόπτονται από την κεντρική θέρμανση. Σε έτοιμες κατοικίες με μικρές παρεμβάσεις μπορεί να γίνει εγκατάσταση θέρμανσης. Οι σωληνώσεις είναι εμφανείς, κινούνται στους κατακόρυφους τοίχους, σε ύψος λίγο πιο κάτω από την οροφή. Σε μερικά σημεία προκειμένου να κρυφτούν πίσω από έπιπλα μπορούν να οδεύσουν χαμηλά αρκεί να υπάρχει ένα ή δύο υψηλότερα σημεία για εξαερισμό του δικτύου θέρμανσης. Γι’ αυτό το λόγο απαιτείται να έχουν ελαφριά κλίση (περίπου 1%) είτε ανοδική, είτε καθοδική για να απεγκλωβίζουν τον αέρα των σωληνώσεων μέσω αυτόματων εξαεριστικών γραμμής. Μέσω των σωληνώσεων διανέμεται το ζεστό νερό στα σώματα σε όλους τους χώρους τοποθέτησης. Συνήθως χρησιμοποιούνται τα υφιστάμενα θερμαντικά σώματα εφόσον είναι λειτουργικά.

 Τα μειονεκτήματα του δισωληνίου συστήματος, είναι ότι η αυτονομία θέρμανσης είναι δυσκολότερη και πιο δαπανηρή στην κατασκευή της, αφού προϋποθέτει την εγκατάσταση συστήματος ελέγχου και θερμιδομέτρησης σε κάθε σώμα ξεχωριστά. Τέλος , απαιτούνται πολλά μέτρα σωλήνα (έως 70% περισσότερα μέτρα σε σχέση με το μονοσωλήνιο) άρα και υψηλότερο κόστος κατασκευής.

 Το κλασσικό κεντρικό δισωλήνιο σύστημα που συναντάται σε παλιές πολυκατοικίες, είναι πλέον ξεπερασμένο και το σύστημα θέρμανσης μέσω λέβητα πετρελαίου (η μετατροπή του με καυστήρα φυσικού αερίου) συνήθως είναι ανενεργό.

Μονοσωλήνιο σύστημα

 Το μονοσωλήνιο σύστημα αποτελείται από δύο κατακόρυφες στήλες, τη στήλη προσαγωγής και τη στήλη επιστροφής.

Σε μεγάλες οικοδομές – με πολλά διαμερίσματα ανά όροφο – συναντάμε περισσότερες από δύο κατακόρυφες στήλες. Η στήλη προσαγωγής ξεκινάει από την έξοδο του λέβητα και τροφοδοτεί τους συλλέκτες (κολλεκτέρ) προσαγωγής που τοποθετούνται στα όρια της κάθε ιδιοκτησίας. Από τα κολλεκτέρ προσαγωγής αναχωρούν εύκαμπτοι σωλήνες (χάλκινοι ή πλαστικοί ή χαλύβδινοι) που τρέχουν στο δάπεδο και εξέρχονται στα σημεία που υπάρχουν τα θερμαντικά σώματα για να καταλήξουν στο κολεκτέρ επιστροφής. Οι σωλήνες αυτοί ονομάζονται βρόχοι ή θερμικά κυκλώματα ή οριζόντια δίκτυα. Οι συλλέκτες επιστροφής συνδέονται και  καταλήγουν στην επιστροφή του λέβητα.

Τα κύρια πλεονεκτήματα του μονοσωληνίου συστήματος σε σύγκριση με το κλασσικό δισωλήνιο είναι, ότι επιτρέπει την ανεξάρτητη (αυτόνομη) θέρμανση κάθε διαμερίσματος ή τμήματος της οικοδομής. Κάθε ιδιοκτήτης προσαρμόζει τη θέρμανση (και αντίστοιχα την οικονομική επιβάρυνση) στις πραγματικές του ανάγκες και λειτουργεί μόνο όταν το επιθυμούνε οι ένοικοι.

Απαιτεί λιγότερο χρόνο (εργατικά) για την κατασκευή του, καθώς δεν χρειάζονται πολλές κατακόρυφες στήλες (όπως στο κλασσικό δισωλήνιο), με αποτέλεσμα να μειώνονται οι περιορισμοί στη θέση των θερμαντικών σωμάτων.

Ενδοδαπέδια Θέρμανση

Πρόκειται για ένα μοντέρνο σύστημα θέρμανσης για κατοικίες, γραφεία κ.λπ. που κατοικούνται μόνιμα, στο οποίο σύστημα η μετάδοση της θερμότητας στο χώρο γίνεται από το δάπεδο του χώρου (μέσω ακτινοβολίας) και όχι διαμέσου των θερμαντικών σωμάτων (συναγωγή και ακτινοβολία). Πρόκειται για σύστημα υδραυλικής δαπεδοθέρμανσης που χρησιμοποιεί υποδαπέδια διάταξη σωληνώσεων, στην οποία διαχέεται θερμαινόμενο νερό. Η θερμική απόδοση του συστήματος εξαρτάται από τη διατομή των σωλήνων, την απόσταση μεταξύ τους, τη θερμοκρασία δαπέδου που ορίζεται κατά τον σχεδιασμό, και τη θερμοκρασία του νερού προσαγωγής.

Κυριότερα πλεονεκτήματα αυτού του συστήματος είναι

1. Ομοιόμορφη κατανομή θερμοκρασίας στο χώρο πετυχαίνοντας συμμετρική θερμοκρασιακή κατανομή, όπως απαιτούν οι συνθήκες υγιεινής και ευεξίας στον άνθρωπο. (Η μέγιστη στο ύψος του σώματος (από τα πόδια έως το λαιμό) και η ελάχιστη στην οροφή). Σε σχέση με τα θερμαντικά σώματα, αποφεύγονται, ρεύματα θερμού αέρα από κάτω προς τα πάνω με αποτέλεσμα την ανεπιθύμητη κατανομή θερμοκρασίας. Η μέγιστη θερμοκρασία στα θερμαντικά σώματα σημειώνεται τοπικά στην επιφάνεια τους, με αποτέλεσμα ξήρανση του αέρα και την πτώση του ποσοστού υγρασίας.
2. Εξοικονόμηση ενέργειας, λόγω της ομοιόμορφης κατανομής της θερμοκρασίας μπορούμε να επιτύχουμε τις ίδιες συνθήκες θερμικής άνεσης και ευεξίας μειώνοντας όμως τη θερμοκρασία του αέρα κατά 2-3 °C. Σε συνδυασμό με τη μειωμένη θερμοκρασία του νερού προσαγωγής (40°C περίπου) πετυχαίνουμε τον μέγιστο βαθμό απόδοσης (COP) σε συστήματα αντλιών θερμότητας άρα και μικρότερη κατανάλωση ηλεκτρικού ρεύματος. Το βασικό μειονέκτημα είναι η μεγάλη θερμική αδράνεια που παρουσιάζει το σύστημα,  χωρίς να έχει η αμεσότητα των θ/σωμάτων.
3. Οικονομία χώρου, λόγω της απουσίας των κλασσικών θερμαντικών σωμάτων έχουμε ελευθερία στη διαρρύθμιση του χώρου πετυχαίνοντας καλύτερο αισθητικό αποτέλεσμα. Μπορούμε να εκμεταλλευτούμε το χώρο χωρίς δεσμεύσεις και περιορισμούς, με την προϋπόθεση να τηρηθούν οι θέσεις στοιχείων (όπως ντουλάπες ή πάγκος κουζίνας) όπου δεν μπορεί να γίνει κύκλωμα θέρμανσης από κάτω.
4. Το κόστος εγκατάστασης της ενδοδαπέδιας θέρμανσης είναι κατά πιο ακριβή από αυτήν των παραδοσιακών θερμαντικών σωμάτων. Αλλά η ενδοδαπέδια θέρμανση είναι μια επένδυση που αποδίδει μακροπρόθεσμα. Επειδή το σύστημα είναι ενεργειακά αποδοτικότερο και απαιτεί λιγότερη συντήρηση.

 Η εγκατάσταση της, αποτελείται από διαφορετικά συστήματα. Σε όλες τις περιπτώσεις ακολουθείται η παρακάτω διαδικασία.

 Περιφερειακά στο κάτω μέρος των εσωτερικών τοίχων και αφού το δάπεδο καθαριστεί καλά, τοποθετείται ειδική ηχομονωτική ταινία από διογκωμένο πολυαιθυλένιο, που επιτρέπει την ελεύθερη διαστολή του θερμαινόμενου δαπέδου - μπετόν. Στρώνεται μονωτική πλάκα πάνω στο καλά καθαρισμένο δάπεδο, στην οποία θα γίνει η στήριξη των σωληνώσεων που μας παρέχει την απαιτούμενη θερμομόνωση και ηχομόνωση. (Το σοβατεπί δεν πρέπει να κολληθεί επάνω στο έτοιμο δάπεδο ώστε να μπορεί να διαστέλλεται ελεύθερα) Υπάρχουν διαφορετικοί τρόποι, διάστρωσης, ο πιο κλασσικός είναι, η στρώση της μονωτικής πλάκας και των σωληνώσεων: Μονωτική πλάκα αποτελείται από ένα υπόστρωμα διογκωμένης EPS με κυλινδρικές εξοχές (μορφόπλακα) και φύλλο επικάλυψης που αποτελεί φράγμα υγρασίας συνολικού ύψους 4cm. Ο σωλήνας τοποθετείται σε σχήμα κοχλία (σαλιγκαριού), σε διατομές Φ16*2mm ή Φ18*2mm. Κατόπιν γίνεται η διάστρωση του θερμομπετόν (γαρμπιλόδεμα) πάχους 6 cm κατά DIN18560 ορισμένης σύνθεσης χονδρόκοκκης άμμου (0-4mm) λεπτόκοκκου γαρμπιλιού (έως 8mm), τσιμέντου, νερού και ενός πρόσθετου πλαστικοποιητή (γαλακτώματος). Τέλος, η επένδυση με την επιθυμητή δαπεδόστρωση του χώρου, (π.χ. πλακάκι, μάρμαρο, ξύλινο παρκέ κ.λ.π.)

Ο σχεδιασμός συστήματος για θέρμανση δαπέδου (ενδοδαπέδια θέρμανση), διαφέρει σε σχέση με τα δύο προαναφερθέντα συστήματα (μονοσωλήνιο και δισωλήνιο). Οι θερμικές απώλειες των χώρων καθορίζουν αμιγώς την απόδοση του συστήματος θέρμανσης δαπέδου. Οι βασικοί περιορισμοί που ισχύουν είναι

1. Για λόγους υγιεινής, η θερμοκρασία του δαπέδου σε χώρους διαμονής, , δεν επιτρέπεται να υπερβαίνει τους 29 °C ( και σε μπάνια τους 33°C). Στα σημεία κοντά σε παράθυρα και πόρτες και όπου οι θερμικές απώλειες είναι μεγαλύτερες, η διάταξη των σωλήνων πρέπει να είναι πιο πυκνή.
2. Κάθε κύκλωμα δεν πρέπει να ξεπερνάει τα 120 m σωλήνα και να καλύπτει περίπου έως 20 m² δαπέδου Για ενιαίες επιφάνειες μεγαλύτερες των 20 m² πρέπει να τοποθετείται ένα πλέγμα στο γαρμπιλόδεμα, για μεγαλύτερη ανθεκτικότητα του δαπέδου για αποφυγή την δημιουργία ρωγμών
3. Να τοποθετούνται αρμοί διαστολής.
4. Το θερμομπετόν για καλύτερη παραλαβή των διαστολών, χωρίζεται σε ορθογώνια τμήματα, με αρμούς διαστολής.
5. Μέγιστη επιφάνεια τμήματος: 40 m² - Σχέση μήκους/πλάτους: 2/1.
6. Οι σωλήνες πρέπει να καλύπτονται σε όλη τους την επιφάνεια από το μπετόν γι’ αυτό απαιτείται και δόνηση όταν ρίχνουμε το θερμομπετόν πάχους 6 cm.
7. Τέλος, πριν την τοποθέτηση δαπεδόστρωσης, το δίκτυο θα πρέπει να είναι υπό πίεση για την αποφυγή διαρροών.