Cum se rezolvă încălzirea unei Biserici?

Dintre toate tipurile de spațiu ce necesită încălzire printre cel mai dificil de rezolvat sunt bisericile. Condițiile de utilizare și specificul constructiv al spațiilor generează soluții tehnice diferite de încălzirea rezidențială și de aceea abordarea execuției unei instalații de încălzire este diferită.

Problemele tehnice ridicate de o instalație de încălzire pentru o biserică  nu sunt complexe și nici de rezolvat dar necesită o abordare cu mai multă acurateţe decît în mod obișnuit. Din această cauză le voi prezenta cu pedanterie și voi structura articolul în trei capitole:

1. primul în care analizez necesitățile/sarcinile pe care le are de preluat o instalație de încălzire pentru o biserică;
2. al doilea capitol voi face o prezentare scurtă a celor mai comune soluții tehnice utilizate cu avantaje și dezavantaje;
3. ultimul capitol este despre specificul încălzirii în pardoseală pentru biserici;

Capitolul 1  Specificul de funcționare a unei instalații de încălzire la biserică:

• Inerție termică foarte mare. Cu cîteva excepții (biserici mici de lemn) de regulă spațiile bisericilor sunt masive, din piatră, cărămidă sau beton. De aceea încălzirea lor necesită consumuri de pornire mari;
• Izolație termică foarte proastă, adeseori inexistentă. Este vorba aici atît de izolația pereților cît și de izolația de sub paviment. Pereții de regula foarte groși nu au nici un fel de izolație termică în afara celei date de coeficientului de izolare al materialului din care sunt făcut, pavimentul nu are (nici măcar la bisericile nou construite) izolație. Pentru izolația superioară, nici nu se pune problema, spațiile interioare înalte specifice bisericilor sunt similare din acest punct de vedere cu spații deschise;
• Utilizare discontinuă. Spre deosebire de un spațiu rezidențial sau industrial o biserică nu are nevoie de încălzire continuu, de fapt nici măcar pe perioade lungi de timp. De fapt pe perioada rece necesităţile de încălzire sunt sunt sub 10% din timp;

Capitolul 2   Tipuri de instalații uzuale folosite pentru încălzit biserica:

Pentru o bună înțelegere voi da un punctaj la fiecare tip de instalație folosit astfel:

1.    Eficiența instalației – cum încălzește spațiul, punctaj de la 1 la 10 (1 – nu este de loc eficient, 10 – maxim de eficient);

2.   Costurile de utilizare – cît costa combustibilul necesar, punctaj de la 1 la 10 (1 – costuri mari, 10 costuri mici);

3.  Costurile de construcție – montaj ale instalației, punctaj de la 1 la 10 (1 -costuri foarte mari, 10 costuri de montaj foarte mici);

4. Durata de exploatare. Punctaj de la 1 la 10 (1- durata de exploatare mică , sub 10 ani, 10- durată de exploatare mare, peste 100 de ani)

În acest punctaj 4 este notă de trecere, practic dacă unul din criterii nu depășește nota de trecere soluția ar cam fi corijentă(!).

• Încălzirea cu sobe. Variantă tradițională de încălzire sobele de teracotă  fiind corpuri de încălzire radiante de fapt  au eficiență pentru spații mici fiind efective pe o raza de 5-7 m. Eficiență 6, Cost utilizare 8, Constructie 9, Durată exploatare5;
• încălzirea cu radiatoare ( calorifere). Prima opțiune în cele mai multe cazuride regulă motivul fiind lipsa de pregătire tehnică.  Eficiență 2, Cost utilizare 2, Constructie 8, Durată exploatare 3;
• Încălzirea cu radiatoare îngropate. O variantă de instalație sofisticată presupunînd radiatoare îngropate în paviment, caldura fiind distribuită pritr-un sistem de grile. Eficiență 5, Cost utilizare 5, Constructie 5, Durată exploatare 5;
• Încălzirea cu ventilconvectoare de tavan-pereți. Dacă arhitectura interioară permite se pot monta ventilconvectoare de tavan de pereți care genrează un flux de aer cald direcționat. Pot face încălzire pe zone putînd fi echipate cu automatizari performante. Eficiență 6, Cost utilizare 3, Constructie 6, Durată exploatare 2;
• Încălzirea în pereți cu agent termic cu țeavă Pex-a. Cu aplicabilitate limitată la bisericile fără picturi. Au de asemenea eficiență limitată pînă la 3-4 m de perete, situație care poate fi suficentă în unele cazuri. Folosirea oricărei alte țevi în afara celei cu reticulare de tip “a” (denumire comercială Pex-a) face ca durata de exploatare să scadă astfel: Pex-b durata de exploatare max. 50 ani (nota 5), Pex-c/Pex rt durata de exploatare 10 ani (nota 1 la durata de exploatare). Eficiență 6, Cost utilizare 8, Constructie 5, Durată exploatare 10;
• Încălzire în pardoseală electrică. Se face obligatoriu pe suport de izolare din polisitren de minim 40 mm grosime (sau din alt material similar ca performanță), condiție fără de care eficiența este minimă  iar costurile de utilizare cele mai mare posibile. Presupune o înălțare a șapei de la cota de montaj de 80 mm mimim. În condiții de utilizare corectă Eficiență 9, Cost utilizare 2, Constructie 7, Durată exploatare 4;
• Încălzire în pardoseală cu agent termic cu țeavă Pex-a și punct termic pe combustibil (altul decît electric). La fel ca la precedenta necesită izolație de minim 40 mm polistiren extrudat dur. Duce  o înălțare a nivelului pavimentului față de planșeul de montaj de mimim 130 mm (cu aditivarea șapei și armarea cu fibre, cu aditivare normală se ajunge la 140-150 mm). De menționat că folosirea oricărei alte țevi în afara celei cu reticulare de tip “a” (denumire comercială Pex-a) face ca durata de exploatare să scadă astfel: Pex-b durata de exploatare max. 50 ani (nota 5), Pex-c/Pex RT durata de exploatare 10 ani (nota 1 la durata de exploatare). Pentru sistemul cu Pex-a:  Eficiență 9, Cost utilizare 9, Constructie 6, Durată exploatare 10;

Capitolul 3  Încălzirea în pardoseală pentru biserică:

Din punctul meu de vedere bazat, pe o experiență îndelungată  și văzînd/trăgînd concluzii din  bunele și relele făcute  în acest domeniu de noi și de alții, recomand ca soluție general valabilă pentru încălzirea bisericilor încălzirea în pardoseală  cu agent termic.

Sunt și situații specifice în care nu este aplicabilă soluția, ce mai comună situație de genul acesta fiind valoarea mare a pavimentului existent. Pentru situații excepționale sunt necesare soluții execepționale.

Pentru alegerea unei soluții corecte trebuie ținut cont atît de beneficiar cît și de executant – proiectant de următoarele condiționări:

• Combustibilul folosit. Chiar dacă articolul este  despre încălzirea în pardoseală a unei Biserici trebuie începută gîndirea cu punctul termic. Nu voi duce discuția prea departe (poate în alt articol) dar evident costurile de utilizare a instalației depind majoritar de tipul de combustibil folosit. Spre exemplu dacă se folosesc centrale electrice atunci costurile sunt similare cu ale încălzirii în pardoseală electrice. De aceea la alegerea tipului de centrală termică trebui ținut cont de costul de achiziție a unui Kwh.
  1. Cel mai scump , exorbitant de scump este GPL-ul. Această variantă nu o prezint și nici nu o pot lua în calcul ca fiind rezonabilă;
  2. Încălzirea electrică cu centrale electrice, costul kw de pe orice factură curentă (între 0.3 și 0,86 lei/kwh pret 2017);
  3. Încălzire cu peleți, 5≈6 kwh/kg aproximativ 0,3≈0,35 lei/kwh la pret mediu de piață în 2017;
  4. Încălzire cu lemne uscate  prețul fiind între 0,1 și 0,25 lei/kwh (în funcție de prețul de achiziție și calitatea lemnului, prețurile fiind de pe piața anului 2017);
  5. Încălzirea cu gaze- centrală în condensație (0,126 ≈0,13 lei/kwh pret  2017);
  6. Un capitol special este utilizarea pompei de căldură cu sonde geotermale. Trebuie subliniat că din considerente tehnico-economice orice altă variantă de pompă de căldură nu este o variantă sustenabilă, varianta de pompă aer-apă de exemplu este aproape inutilă în raport cu condițiile de utilizare. Costul unei astfel de echipări cu pompă de căldură geotermală este mare, probabil triplu decît în altă variantăde top și se pretează pentru biserici cu necesar de încălzire continuu sau aproape continuu (mimim 50% din timp ). În această variantă, ținînd cont decosturile mari chiar o astfel de investiție este foarte potrivită, rata de amortizare fiind mare. Într-o astfel de variantă costul unui kwh termic  fără negocieri speciale este între 0,06 și 0,1 lei/kwh;

• Costul centralei termice – a punctului termic. Trebuie ținut cont de către beneficiar că și acest cost contează. Este greu de evaluat un cost tipic dar pentru un nivel de preț pentru fiecare kw instalat într-un punct termic costurile sunt între minim decent de 25 euro/kw instalat și maxim 55 eur./kw instalat.
  • Ce contează în formarea  prețului centralei  termice:
    1. Centrala termică propriuzisă; 
    2. coșul de fum, coloanele termice (coșul de fum trebuie construit la 10m. – 20m. de clădirea bisericii din motive tehnice și deci sunt necesare coloane termice izolate în acest caz),
    3. grupurile de pompare;
    4.  automatizarea. Încălzirea unei biserici necesită o automatizare capabilă de programarea funcționării;
    5. pufferul. Pentru această aplicație pufferul este important incusiv la utilizarea centralelor cu gaz în condensație. Practic inerția termică a pufferului compensează substanțial problemele la pornire;
    6. .Trebuie luată în calcul clădirea punctului termic dacă aceasta trebuie construită.
• Puterea instalată necesară. La o încălzire în pardoseală tipică necesarul de putere termică pentru 1mp. de pardoseală (fiind totodatăși puterea maximă livrată) este de 100 w/mp. Ei binel la biserici din cauza utilizarii întrerupte, la pornirea unai pardoseli încălzite consumul urcă repede la valor de peste 300 – 350 w/mp. Valoarea corectă de calcul pentru dimensionarea rețelelor, pentru dimensionarea punctului termic și pentru predicția consumului de combustibil este 200w/mp. Apar următoarele condiții tehnice:
  1. Suprafața rețelelor de încălzire în pardoseală maxim 20-25 mp pentru Pex-a D20  Rautherm S, 15-16 mp pentru țeavă Rautherm SD17 și 8-10 m pentru alte variante de țeavă D16 ,
  2. Densitate de rețea (distanța între țevi) normală de 15-20 cm; 
  3. Izolație de polistiren (repet a treia oara asta) mimim 40 mm, polistiren extrudat;
  4. Folosirea rosturilor de dilatare pentru zone de maxim 3 rețele;
  5. Turnarea șapei cu țevile sub presiune de 10 bar, depresurizarea făcîndu-se după uscarea șapei. Nu este obligatoriu (la sistemul Rehau este obligatoriu, la restul nu) dar este o recomandare importantă. La folosirea altor țevi decît Rehau Rautherm trebuie folosită presiunea maximă admisă de producător. Rezultatul acestei proceduri este că țevile la presiunea de 10 bar sunt dilatate peste dimensiunile de funcţionare normală (funcționarea normală este la 1,5-2,5 bar) iar la turnare se va forma un canal mai mare decît țevile.