Domowe centralne ogrzewanie

Ogrzewanie grzejnikowe

Montaż grzejników ściennych lub też ogrzewania podłogowego podyktowany jest przede wszystkim możliwościami adaptacji budynku do wybranego systemu. I o ile w nowo budowanym domu zaprojektowanie instalacji nie sprawia żadnych kłopotów to już podczas modernizacji istniejącego ogrzewania pojawiają się pewne trudności. Wybór tradycyjnych grzejników ściennych nie wymaga specjalnego przygotowania instalacji, a jedynie odpowiedniego dopasowania parametrów grzejnika do całego systemu. Grzejniki montowane na ścianie szybko się nagrzewają i dość szybko stygną. Działają dynamicznie i w krótkim czasie podnoszą temperaturę we wnętrzach. Aby poprawnie funkcjonowały wymagają stabilnego źródła zasilania, które zagwarantuje stały dopływ wody o wysokiej temperaturze. W tego rodzaju instalacji sprawdzi się zatem kocioł na paliwa stałe oraz gazowe i olej niekondensacyjny. Tradycyjne grzejniki będą lepszym rozwiązaniem w domach nieodpowiednio zaizolowanych termicznie. Nie mają one bowiem, w przeciwieństwie do ogrzewania podłogowego, ograniczenia maksymalnej mocy grzewczej. Parametr ten powoduje, że grzejniki ścienne znajdą zastosowanie także w domach energooszczędnych, gdzie do pokrycia strat ciepła wystarczy ok. 20 W na metr kwadratowy mocy. Za montażem grzejników przemawiają także względy estetyczne. Na rynku dostępne są niezwykle atrakcyjne kolorowe grzejniki z płaskim panelem przednim. Cechy te pozwalają wybrać model idealnie dopasowany do aranżacji wnętrza. Mnogość dostępnych odcieni i rozmiarów grzejników dekoracyjnych powoduje, że będą one stylowym dodatkiem w każdym pomieszczeniu.

Wybierając odpowiedni grzejnik musimy więc kierować się optymalnymi dla naszych potrzeb proporcjami ogrzewania radiacyjnego i konwekcyjnego. Pomoże to zapewnić komfortowy rozkład temperatur w pomieszczeniu. Komfortowe dla nas efekty można uzyskać za pomocą dominujących dziś na rynku grzejników panelowych, które zapewniają wyważone proporcje pomiędzy promieniowaniem a radiacją. Ogrzewanie konwekcyjne zapewnia lepszy obieg powietrza i pozwala na szybsze zmiany temperatury. Jest to przydatne zwłaszcza wtedy, gdy nasze pomieszczenia nie wymagają ogrzewania permanentnego. Dzięki temu łatwiej jest dostosowywać temperaturę do aktualnych potrzeb, a to przyczynia się do bardziej ekonomicznego korzystania z całej instalacji grzewczej.

Podwyższenie temperatury grzejnika, a więc koncentracja źródła ciepła w pomieszczeniu, intensyfikuje emisję ciepła zwiększając natężenie promieniowania cieplnego i prędkość ruchu powietrza w pomieszczeniu. Ograniczenie temperatury powierzchni grzejników wynika głównie z faktu, że przy temperaturach wyższych niż 60’C rozpoczynają się procesy suchej destylacji pyłów organicznych i przypiekanie ich na powierzchniach grzejników. Produkty tych procesów drażnią błony śluzowe dróg oddechowych, wzbudzając wrażenie suchości, bardzo nieprzyjemne zwłaszcza przy znacznie obniżonej wilgotności względnej powietrza w pomieszczeniu w okresie niskich temperatur zewnętrznych. Grzejniki nie powinny również powodować nadmiernego natężenia promieniowania cieplnego na przebywających w ich pobliżu ludzi. O właściwościach użytkowych grzejników decyduje proporcja ciepła emitowanego do pomieszczenia.

Jak dobrać moc grzejnika do pomieszczenia, jakie parametry uwzględnić?

Przede wszystkim parametry uwzględniające straty ciepła pomieszczenia, na które ma wpływ między innymi:

stan izolacji cieplnej budynku - z czego wykonany jest budynek (współczynnik przenikania ciepła- powinien być wyliczony przez projektanta liczba oraz rodzaj okien,
parametry uwzględniające usytuowanie budynku; w stosunku do stron świata (decyduje o nasłonecznieniu ogrzewanych pomieszczeń), czy budynek stoi na otwartej przestrzeni i w rejonach, gdzie często wieją wiatry, położenie budynku w określonej strefie klimatycznej (temperatura zewnętrzna, w Polsce w zimie sięga od –16°nad morzem do –24 w górach),
źródło zasilania – temperatura zasilania i powrotu czynnika grzewczego.

Obliczenia załączone są do większości projektów gotowych, natomiast w projektach indywidualnych przeważnie nie występują. Jeżeli nie mamy obliczeń można posłużyć się bardzo uproszczą metodą, doboru grzejników na podstawie metrażu pomieszczeń. Metoda ta obarczona jest jednak sporym błędem. Dobranie grzejnika o mocy dokładnie takiej, jak wymagana, może być niemożliwe. Należy zatem wybrać grzejnik o mocy grzewczej jak najbardziej zbliżonej do wymaganej. W przypadku dużych pomieszczeń, dla uzyskania komfortu cieplnego konieczne może okazać się zainstalowanie dwóch grzejników. Łączna moc grzewcza obu grzejników musi odpowiadać mocy wymaganej.

Wydajność grzewcza grzejnika różni się w zależności od zmian temperatury wody i pomieszczenia. Wydajność grzewcza przy temperaturach zasilanie/powrót innych, niż 75/65˚C i temperaturze 20˚C w pomieszczeniu oblicza się korzystając ze współczynników korygujących, pozwalających obliczyć wydajność standardowego grzejnika (75/65˚C i 20˚C) przy różnych temperaturach pomieszczenia i wody. Współczynniki korekcyjne podawane są przez producentów w tabelach doborów.

Popularne sposoby podłączenia grzejników

Rozprowadzenie instalacji centralnego ogrzewania można wykonać na różne sposoby. Najbardziej efektywne jest zastosowanie dwururowego systemu rozdzielaczowego, w którym każdy grzejnik jest osobno podłączony do rozdzielacza. W tym rozwiązaniu stosuje się grzejniki kompaktowe typu VK. Inne rozwiązania to system obwodowy, w którym rury są rozprowadzone po obwodzie strefy grzejnej, a grzejniki podłączone są szeregowo czy system rozgałęziony, gdzie grzejniki są podłączone do pionu przecinającego kondygnację budynku.

Podłączenie jednostronne góra - dół. Rura zasilania grzejnika znajduje się u góry a powrotu u dołu po tej samej stronie. Jest to najczęściej zalecana i stosowana metoda, w większości przypadków zapewniająca także największą wydajność energetyczną.
Podłączenie naprzeciwległe góra - dół. Ten sposób zaleca się w przypadku długich grzejników, o długości 4-5 razy większej niż wysokość.
Podłączenie grzejników kompaktowych VK. Grzejniki kompaktowe mają dwa dodatkowe dolne otwory podłączeniowe usytuowane po prawej (lub opcjonalnie - po lewej) stronie grzejnika. Otwór po wewnętrznej stronie grzejnika połączony jest z górnym prawym wbudowanym zaworem termostatycznym i służy do podłączenia zasilania. Otwór po zewnętrznej stronie u dołu pełni funkcję powrotu.

Źródło: Caradon

Zawory grzejnikowe termostatyczne

Zawory grzejnikowe z głowicami termostatycznymi służą do regulacji mocy grzewczej grzejnika i umożliwiają utrzymywanie stałej temperatury w pomieszczeniu. Termostaty samoczynnie zmniejszają lub zwiększają stopień otwarcia zaworu sprawiając, że grzejnik jest zasilany czynnikiem grzewczym w ilości umożliwiającej utrzymanie w pomieszczeniu stałej temperatury mimo zmieniających się strat i zysków ciepła. Regulacja odbywa się na skutek zmian objętości substancji (cieczy, gazu albo wosku) wypełniającej sprężysty mieszek wewnątrz głowicy - rozszerzającej się pod wpływem wzrostu temperatury i kurczącej, gdy temperatura spada.

Temperaturę, jaka ma być utrzymywana w pomieszczeniu, ustala się za pomocą pokrętła głowicy termostatycznej. Głowica termostatyczna przeznaczona jest do wszystkich typów instalacji centralnego ogrzewania jako element sterujący pracą zaworu termostatycznego lub wkładki zaworowej. Pozwala na automatyczną regulację dopływu wody do grzejnika w zależności od temperatury otoczenia. Położenie środkowe zwykle odpowiada temperaturze komfortu czyli 20-22˚C. Jeśli chcemy, by w pomieszczeniu było chłodniej, przymykamy zawór termostatyczny przestawiając pokrętło głowicy termostatycznej w kierunku niższych cyfr na skali, gdy jest nam za zimno, trzeba przekręcić pokrętło zaworu w przeciwną stronę. Położenie oznaczone zwykle gwiazdką (*) oznacza całkowite zamknięcie zaworu, grzejnikowego czyli odcięcie grzejnika od instalacji. Maksymalne otwarcie zaworu spowoduje, że grzejnik cały czas będzie grzał z maksymalną mocą.

Oprócz utrzymywania komfortowej temperatury zawory termostatyczne umożliwiają też zróżnicowanie temperatury w poszczególnych pomieszczeniach. Te, w których nikogo nie ma, można ogrzewać do 18˚C, jednocześnie utrzymując na przykład 22˚C w tych, w których się przebywa. W sumie zastosowanie zaworów termostatycznych i umiejętne wykorzystywanie ich możliwości może zaowocować zmniejszeniem kosztów ogrzewania nawet o kilkadziesiąt procent w stosunku do sytuacji, gdy grzejniki nie są w nie wyposażone.

Żródło: VarioTerm

Ogrzewanie podłogowe

Podczas budowy domu, jeszcze na etapie projektowania, inwestor ma szansę wybrać rodzaj ogrzewania. Wielu z nich decyduje się na podłogówkę. System taki pracuje jako układ niskotemperaturowy. Ważny jest materiał wykończeniowy podłogi z ogrzewaniem. Drewno ułożone na posadzce obniża wydajność podłogówki, dlatego też zaleca się stosowanie płytek ceramicznych lub naturalnego kamienia, które są dobrym przewodnikiem ciepła. Co więcej, na powierzchni z ogrzewaniem podłogowym nie powinno ustawiać się ciężkich i dużych mebli. Równie ważne jest odpowiednie przygotowanie podłoża i dostatecznej ilości warstw posadzki, w której będą ułożone rury grzewcze. Ogrzewanie podłogowe jest rozwiązaniem, które sprawdzi się wszędzie tam, gdzie zależy nam na uzyskaniu efektu ciepłych stóp. Wielu inwestorów decyduje się na mieszany system grzewczy szczególnie w przypadku projektowania instalacji w nowo budowanym domu jednorodzinnym, który ma co najmniej dwie kondygnacje. Na parterze w holu, kuchni oraz łazience układane jest ogrzewanie podłogowe, a w przypadku pomieszczeń położonych na piętrze montowane są grzejniki, które dogrzeją pokoje oraz sypialnie.

System z dwoma układami o różnej temperaturze obliczeniowej (grzejnikowe – najczęściej na poziomie 80/60°C i podłogowe projektowane zazwyczaj na 45/35°C) wymaga dla układów ogrzewania podłogowego zastosowania zestawów mieszających zwanych też zestawami pompowo-mieszającymi. Wielu producentów oferuje gotowe zestawy o kompaktowych rozmiarach umożliwiających instalowanie ich przy rozdzielaczu i obsługujących pętle ogrzewania podłogowego na danej kondygnacji.

Zestaw pompowo-mieszający GM 40 firmy FERRO wyposażone są w termostatyczny zawór mieszający, który reguluje temperaturę czynnika zasilającego pętle ogrzewania podłogowego poprzez zmianę stosunku zmieszania wody z belki powrotnej rozdzielacza i wody z obiegu kotła. Gorąca woda po zmieszaniu z chłodniejszą kierowana jest do belki zasilającej obiegu podłogowego. Mieszacz utrzymuje stałą, zadaną temperaturę czynnika niezależnie od wahań temperatury wody zasilającej ze źródła ciepła czy wody powracającej z układu ogrzewania podłogowego. Ustawienie parametrów pracy jest proste i precyzyjne. Po zamontowaniu grupy na rozdzielaczu należy odpowietrzyć układ, korzystając zarówno z korka odpowietrzającego przy pompie, jak i z odpowietrznika w zestawie, żądaną zaś temperaturę zasilania układu podłogowego ustawia się ręcznie za pomocą pokrętła termostatycznego zaworu mieszającego, w zakresie regulacji od 30 do 60°C. Omija się tym samym dość skomplikowaną procedurę montażu i regulacji z wykorzystaniem zaworu grzejnikowego i głowicy z kapilarą.

Ogrzewanie podłogowe powinno być montowane na podstawie projektu wykonanego przez uprawnionego projektanta instalacji grzewczych. Prawidłowego doboru ogrzewania podłogowego dla wielu pomieszczeń dokonujemy w oparciu o kryterium najniekorzystniejszego pomieszczenia - wybieramy pomieszczenie o największym zapotrzebowaniu ciepła. Wstępnego doboru temperatury wody zasilającej dokonujemy w oparciu o założenie, że wymagany strumień powinien zostać osiągnięty przy rozstawie rur 150 mm i przy temperaturze wody zasilanie 45°C / powrót 35°C. Praktycznym wykładnikiem poprawnego doboru i wykonania instalacji jest metoda ”zimnej dłoni” - należy pamiętać, iż temperatura podłogi nie powinna przekraczać 29°C, w łazienkach 33°C. Ze względu na rozmiar, zmiany w temperaturze ogrzewania podłogowego wyczuwalne są dopiero po kilkudziesięciu minutach, instalacja posiada dużą bezwładność. Zalety ogrzewania podłogowego to:

estetyka – brak widocznych elementów instalacji,
najbardziej komfortowy rozkład ciepła – pionowy – najmocniej ogrzewane są stopy, nie głowa (jak w przypadku grzejników konwekcyjnych),
może współpracować zarówno z kotłami i z nowoczesnymi, ekologicznymi źródłami ciepła.
wskazane dla domów, w których są dzieci - ciepła podłoga,
korzystne dla alergików – niska temperatura nie powoduje podgrzewania kurzu, który w temperaturze powyżej 55°C staje się drażliwy dla błon śluzowych,
nieco chłodniejsze powietrze i cieplejsze powierzchnie w pomieszczeniu bardziej odpowiadają naturalnym wymaganiom cieplnym ludzi,
nie występują duszności oraz suchości dróg oddechowych jak w przypadku przebywania w pomieszczeniach z grzejnikami gdzie w wyniku kontaktu powietrza z nagrzanymi metalowymi powierzchniami tworzy się niekorzystna dodatnia jonizacja powietrza.

Regulacja temperatury

Rozwój branży instalacyjnej skierowany jest głównie w stronę niskotemperaturowych systemów grzewczych mających na celu zminimalizowanie zużycia energii potrzebnej do ogrzewania pomieszczeń. Stąd też ogrzewanie podłogowe stało się obecnie standardem w nowoczesnych instalacjach centralnego ogrzewania. Jego charakterystycznymi cechami jest niski parametr czynnika znajdującego się w instalacji oraz duża bezwładność cieplna, czyli ograniczona w czasie reakcja na obniżanie lub zwiększanie temperatury powierzchni grzewczej. Te dwa elementy powodują, że popełnione błędy na etapie montażu i nieodpowiednie wyregulowanie instalacji skutkują nieprawidłowym działaniem podczas dalszej eksploatacji. Może prowadzić to do przegrzania lub niedogrzania pomieszczeń. Dlatego bardzo ważnymi elementami są odpowiednia regulacja temperatury czynnika grzewczego, regulacja przepływów (zrównoważenie hydrauliczne) oraz regulacja temperatury pomieszczeń.

Załóżmy, że moc powierzchni grzewczych jest prawidłowo dobrana. Zacznijmy od zapewnienia w instalacji podłogowej odpowiedniej temperatury medium grzewczego. Należy przy tym pamiętać, że nie wystarczy nie przekraczać maksymalnej dopuszczalnej temperatury 45-48^oC. Ważnym elementem jest dostosowanie jej do warunków panujących na zewnątrz budynku. Temperatura czynnika 45-48^oC przewidziana jest dla okresów kiedy temperatura na zewnątrz jest najniższa w roku, czyli np. poniżej -20 ^oC. Jeżeli na zewnątrz będziemy mieć temperaturę charakterystyczną dla okresu przejściowego np. 0-5^oC, a w instalacji podłogowej czynnik o temperaturze 45^oC, doprowadzi to do przegrzania pomieszczeń. Z powodu wspomnianej wcześniej dużej bezwładności cieplnej, nawet jeżeli sterowanie odetnie zasilanie pętli, rozgrzana podłoga jeszcze przez długi czas będzie oddawać ciepło. Chwilowe zyski cieplne będą wtedy wyższe niż straty. Odwrotna sytuacja zaistnieje wtedy jeżeli na zewnątrz będzie poniżej -20^oC, a parametr ogrzewania podłogowego będzie na poziomie +30^oC. Wtedy straty na zewnątrz będą większe od zysków i wystąpi efekt niedogrzania. Idealnie byłoby gdyby oczywiście starty równały się zyskom. Takiej równowagi nie jesteśmy jednak w stanie osiągnąć. Możemy natomiast się do niej zbliżyć, stosując zawory mieszające wyposażone w siłownik i podpięte do regulacji pogodowej. Rozwiązanie gwarantuje automatyczne dostosowanie parametru ogrzewania podłogowego do warunków atmosferycznych, minimalizując w ten sposób efekt przegrzania i niedogrzania. W regulację pogodową wyposażona jest już większość nowoczesnych kotłów dostępnych na rynku.

Kolejnym istotnym elementem jest zrównoważenie hydrauliczne. Ponieważ pomieszczenia mają różne zapotrzebowanie na moc, każda pętla ogrzewania podłogowego ma inną długość, a co za tym idzie stanowi inny opór hydrauliczny dla poruszającego się medium grzewczego. Bardzo ważne jest aby odpowiednio zrównoważyć przepływy dla poszczególnych pętli. Służą do tego przepływomierze, w które powinien być wyposażony każdy rozdzielacz do ogrzewania podłogowego (fot.3). Bardzo często zdarza się, że prawidłowo wykonana instalacja nie została odpowiednio wyregulowana i pozostawiona na tzw. „nastawach fabrycznych”. Medium grzewcze popłynie tam gdzie jest „najłatwiej”, dlatego później użytkownik skarży się na niedogrzane pomieszczenia lub częściowo zimną podłogę.

Aby w pełni cieszyć się z komfortu cieplnego w każdym pomieszczeniu w jakim zainstalowane jest ogrzewanie podłogowe należy zadbać o odpowiednie sterowanie. Może ono działać bezprzewodowo lub klasycznie przy pomocy przewodu elektrycznego. Istotne jest aby było przyjazne dla użytkownika i bezpieczne dla urządzeń pracujących w instalacji. Elementy sterowania ogrzewaniem podłogowym stanowią: głowica termoelektryczna (fot. 4) do montażu na zaworach termostatycznych (fot. 5), listwa sterująca (fot. 6) oraz regulator temperatury (fot.7). Regulator temperatury daje sygnał (przewodowo lub bezprzewodowo) do listwy sterującej, która z kolei przy pomocy głowicy termoelektrycznej zamyka lub otwiera pętle ogrzewania. Listwę montuje się zazwyczaj zaraz przy rozdzielaczu ponieważ połączenie głowica-listwa odbywa się przewodem elektrycznym. Każde niezależne pomieszczenie powinno być wyposażone w regulator temperatury, po to by móc zróżnicować nastawy według indywidualnych potrzeb. Przy spełnieniu wszystkich wymagań dotyczących zasad montażu i regulacji instalacji podłogowej użytkownik może w pełni cieszyć się komfortem cieplnym jaki dostarcza mu jego nowoczesna instalacja.

Regulacja hydrauliczna pętli

Wartości przepływów dla poszczególnych pętli powinien zawierać każdy profesjonalny projekt. Bardzo często zdarza się jednak, że takich danych nie ma i trzeba samemu dobrać te parametry. Należy przy tym postępować zgodnie z ogólnie przyjętymi zasadami: dławiąc pętle najkrótsze o najmniejszym oporze i zwiększając przepływ na pętlach najdłuższych o największym oporze hydraulicznym. Aby tę czynność wykonać odkręcamy wszystkie zawory i przepływomierze znajdujące się na belkach rozdzielacza. Patrzymy na wskazania przepływomierzy. Przy dużych różnicach w długościach pętli zaobserwujemy znaczne zróżnicowanie wskazań przepływomierzy. W pętlach najkrótszych przepływ będzie największy, w pętlach najdłuższych najmniejszy. Wybieramy najwyższe wskazanie i dławimy pętle do ustalonej „na wyczucie” wartości przepływu. Czynność tę powtarzamy dla kolejnych pętli, ustalając wartości proporcjonalnie. Należy doprowadzić do sytuacji odwrotnej niż była na początku, czyli pętle najdłuższe powinny mieć największy przepływ, a najkrótsze najmniejszy. Dzięki temu wszystkie pomieszczenia będą się nagrzewały równomiernie a różnica temperatury pomiędzy zasilaniem a powrotem we wszystkich pętlach będzie jednakowa. Sugerowana różnica temperatury zasilania i powrotu powinna wynosić 10^oC. Jeżeli po ustabilizowaniu się warunków (po kilku godzinach) różnica jest większa należy zwiększyć przepływy w poszczególnych pętlach, odkręcając wszystkie przepływomierze o tą samą wartość lub zwiększyć ciśnienie dyspozycyjne pompy zmieniając jej bieg.

Źródło: Ferro