Biblioteka

Efektywne grzanie

Dodano: środa, 08 września 2010 11:45

Choć mamy kalendarzowe lato, tegoroczna aura nie pozwala nam na długo zapomnieć o ogrzewaniu. Nieuchronnie zbliża się kolejny sezon grzewczy. Żyjemy w strefie klimatycznej, w której ogrzewanie jest naszym nieodłącznym złem koniecznym. Tolerujemy więc obecność grzejników wokół nas, a nawet próbujemy uczynić z nich elementy zdobiące wnętrza naszych domów.

Spis treści
» Dystrybucja ciepła
» Nomenklatura grzejników
» Temperatura grzania
» Dynamika grzania
» Konfiguracja systemu dystrybucji ciepła
» Co w przyszłości?
   »Pokaż wszystko

Proponuję w nieco odmienny sposób spojrzeć na problem ogrzewania. Potraktujmy ciepło jako produkt, który należy wytworzyć (wyprodukować), czasem zgromadzić i zakumulować (zmagazynować), a na końcu rozdzielić (dystrybuować). Na każdym z wymienionych etapów dojść może do nieuzasadnionych strat.

Ciepło można optymalnie wytworzyć lecz nieoptymalnie je magazynować czy też dystrybuować. Dlatego też przystępując do konfigurowania naszej osobistej instalacji c.o., należy dokładnie przemyśleć wszystkie trzy wymienione elementy procesu, bowiem naszym celem jest uzyskanie optymalnego dla naszych potrzeb i możliwości komfortu cieplnego. W artykule tym skupimy się na procesie dystrybucji ciepła, czyli na grzejnikach.

Dystrybucja ciepła

Pomieszczenia ogrzewać można w rozmaity sposób. Ciepło może być wytworzone i rozprowadzone z tego samego miejsca i urządzenia - tak jest przy konwektorach elektrycznych i ogrzewaczach gazowych jak również przy promiennikach. Oddają one ciepło w miejscu jego wytworzenia. W podobny sposób, lecz z magazynowaniem części wytworzonego ciepła działają grzejniki akumulacyjne. Rozgrzane w innym miejscu powietrze można wprowadzać też do pomieszczenia np. kanałami ciepłego powietrza (DGP - dystrybucja gorącego powietrza). Nas interesuje jednak sposób klasyczny, najbardziej popularny: dystrybucja ciepła przez grzejniki centralnego ogrzewania.

Ogrzewanie centralne oznacza, że ciepło produkowane jest w jednym miejscu, natomiast pomieszczeń ogrzewanych z tego źródła ciepła jest wiele. Pomiędzy miejscem produkcji ciepła a punktami jego dystrybucji może, ale nie musi znajdować się magazyn ciepła. Kiedy powinniśmy pomyśleć o magazynowaniu ciepła? Wówczas, gdy występują następujące warunki: produkcja ciepła jest większa niż zapotrzebowanie na nie; posiadamy kilka jednocześnie pracujących urządzeń produkujących ciepło lub pracujących w różnym czasie i ze zmienną dynamiką; posiadamy niestabilne źródło ciepła obsługiwane krótkookresowo; czas optymalnej produkcji ciepła różni się od czasu jego optymalnego zużycia.

Kiedy magazyn ciepła (akumulator, zbiornik buforowy) jest zbędny? Jeśli panujemy w pełni nad nośnikiem energii, a posiadany kocioł ma moc grzewczą odpowiednią do zapotrzebowania na ciepło i jest w pełni sterowalny (kocioł na gaz, olej opałowy, energię elektryczną: z zastrzeżeniem produkcji ciepła w tzw. II, tańszej taryfie - akumulacja). Dystrybucja ciepła przez grzejniki odbywać się może w sposób mniej lub bardziej dynamiczny lub też w sposób ciągły.

Nomenklatura grzejników

Grzejniki rurowe mogą mieć przeróżne kształty, kolory i wielkości. Najczęściej montowane są w łazienkach i w przedpokojach.

Od dawna nikt nie dokonał próby aktualizacji podziału grzejników na grupy. Brak ten powoduje szereg nieporozumień oraz stwarza pole do nieprawdziwych uproszczeń. Powszechnie powielany podział na grzejniki panelowe, członowe oraz konwektory jest obecnie całkowicie anachroniczny. Konwektory wodne są grzejnikami składającymi się z ożebrowanych stalowych lub miedzianych rur umieszczonych w blaszanej obudowie. Obudowa każdego konwektora jest zimna, wskutek braku kontaktu z układem grzejnym. Wymiana ciepła z otoczeniem odbywa się niemal wyłącznie przez konwekcję. Wszystkie pozostałe grzejniki oddają ciepło w sposób mieszany - przez promieniowanie oraz konwekcję.

Promieniowanie cieplne - to ciepło emitowane przez powierzchnię grzejnika. Ilość promieniowania zależy zatem od temperatury i wielkości tej powierzchni, a kierunek rozchodzenia się promieniowania - od jej kształtu. Promieniowanie cieplne rozchodzi się prostoliniowo, prostopadle do powierzchni z której jest ono emitowane i ogrzewa przedmiot na który pada.

Konwekcja - to ruch ogrzanego powietrza ku górze (prądy konwekcyjne), spowodowany różnicą gęstości powietrza ciepłego i chłodniejszego. W zależności od temperatury pracy grzejnika przemieszanie się powietrza może być intensywne lub bardzo łagodne, praktycznie niezauważalne. Proporcje udziału konwekcji względem promieniowania w procesie grzania są różne, nie tylko dla poszczególnych grup grzejników, lecz są zmienne nawet dla pojedynczego grzejnika, gdyż zależą od temperatury jego pracy, a ta z kolei zależy od temperatury czynnika grzewczego, czyli od temperatury zasilania.

Grzejniki mogą być zintegrowane na stałe z budynkiem - tak jak to ma miejsce przy ogrzewaniu płaszczyznowym podłogowym, ściennym lub sufitowym albo mogą być elementem całkowicie oddzielnie zamontowanym - czyli urządzeniem.

Grzejniki - to urządzenia, które mogą być zamontowane na ścianie, w ścianie, mogą też być postawione na podłodze lub umieszczone w samej podłodze. Spróbujmy stworzyć podział ze względu na lokalizację grzejnika:

  • grzejnik wewnątrzpodłogowy: - płaszczyznowy - wodny lub elektryczny (przewody, maty, folie grzewcze); - kanałowy;
  • grzejnik naścienny: - członowy - żeliwny, aluminiowy;
  • grzejnik płytowy 1-2-3-panelowy, z konwektorem lub bez;
  • rurowy ożebrowany; grzejnik wewnątrzścienny - wodny lub elektryczny (przewody, maty, folie grzewcze).

Wszystkie te urządzania są grzejnikami radiacyjno-konwekcyjnymi z zastrzeżeniem różnic w proporcjach pomiędzy tymi sposobami ogrzewania. Nieprawdą jest, że ogrzewanie podłogowe płaszczyznowe oddaje ciepło wyłącznie przez promieniowanie. Gdyby tak było, najmocniej ogrzewanym przez nie miejscem byłby... sufit. W tego rodzaju ogrzewaniu istnieje także spory udział łagodnej konwekcji.

Obrazowo rzecz ujmując, chłodniejsze, gęstsze powietrze z góry pomieszczenia zanurza się w cieplejszym, rzadszym. Również nieprawdą jest, że różnica temperatury w pomieszczeniu ogrzewanym grzejnikami ściennymi wynosi wiele stopni. Taka sytuacja może występować jedynie w zimnym budynku, przy wysokiej temperaturze czynnika grzewczego. We współczesnych, ciepłych domach, przy niskich parametrach grzania, różnica ta może być, dla niektórych typów grzejników minimalna.