Instalacje Ogrzewania cz.2

dr in

. Paweł K

dzierski

dr in

. Michał Strzeszewski

Zakład Klimatyzacji i Ogrzewnictwa Politechniki Warszawskiej
Narodowa Agencja Poszanowania Energii S.A.

Instalacje ogrzewania

(cz. 2)

5 Systemy ogrzewania

5.1

Centralne ogrzewanie wodne

W Polsce ponad 95% wszystkich ogrzewa

centralnych stanowi centralne ogrzewanie wodne,

w którym jedno

ródło ciepła, umieszczone zazwyczaj w piwnicy, obsługuje wszystkie ogrzewane

pomieszczenia w budynku, za

nikiem ciepła jest gor

ca woda. Ogrzewanie to ma nast

puj

zalety: prosta obsługa, dost

pno

ść

elementów instalacji, mo

liwo

ść

samodzielnego jej wykonania;

e bezpiecze

stwo eksploatacji; łatwo

ść

centralnej regulacji temperatury wody wypływaj

cej ze

ródła ciepła, oraz regulacji miejscowej, np. zaworami termostatycznymi; długa

ywotno

ść

instalacji

przy jej prawidłowej eksploatacji; jak równie

nieliczne wady, np. niebezpiecze

stwo zamarzni

cia i

uszkodzenia elementów instalacji.

Rozró

nia si

dwa podstawowe rodzaje centralnych ogrzewa

wodnych: ogrzewania grawita-

cyjne i pompowe.

W ogrzewaniu grawitacyjnym obieg wody spowodowany jest wył

cznie ró

nic

sto

ci wody

ogrzanej (zasilaj

cej) i schłodzonej w grzejnikach (powrotnej). Ró

nica g

sto

ci wywołuje ró

nic

nie

, zwan

nieniem czynnym, które słu

y do pokonania oporów hydraulicznych instalacji. Przy-

rost obj

ci zwi

zany z ogrzewaniem wody, przejmowany jest przez otwarte naczynie wzbiorcze.

Ogrzewania grawitacyjne maj

nast

puj

ce istotne wady: du

e przekroje przewodów (wi

ksza bez-

władno

ść

i koszt inwestycyjny), ograniczona mo

liwo

ść

prowadzenia przewodów i zasi

g ogrzewania,

wymaganie minimalnych oporów hydraulicznych dla armatury i

ródła ciepła.

Obecnie ogrzewania grawitacyjne s

rzadko stosowane, jedynie w niedu

ych budynkach lub

w miejscach, gdzie nie wyst

puje sie

elektryczna. Od momentu pojawienia si

tanich, gazowych

kotłów dwufunkcyjnych (ogrzewanie i ciepła woda), stosowane jest natomiast tzw. ogrzewanie miesz-
kaniowe (kiedy

eta

owe), w którym w ka

dym mieszkaniu znajduje si

oddzielne

ródło ciepła. Sys-

tem ogrzewania tego typu obecnie najcz

ęś

ciej wyposa

a si

jednak w pomp

obiegow

Rys 4. Schemat instalacji ogrzewania grawitacyjnego z rozdziałem dolnym.

W ogrzewaniu pompowym obieg wody wymusza pompa, która wytwarza ró

nic

nienia po-

trzebn

do pokonania oporów hydraulicznych instalacji. Obecnie wodne ogrzewania pompowe s

najbardziej rozpowszechnionym systemem ogrzewania zarówno w budownictwie mieszkaniowym,
przemysłowym, jak i u

yteczno

ci publicznej. Ogrzewanie pompowe ma w stosunku do ogrzewania

grawitacyjnego nast

puj

ce zalety:

o wi

kszy zakres zastosowania, uniezale

niony od wysoko

ci i długo

ci ogrzewa-

nego obiektu, mo

liwo

ść

podziału zładu na strefy,

liwo

ść

stosowania mniejszych

rednic przewodów (mniejsze transportowe straty

ciepła) i wi

ksza swoboda w prowadzeniu przewodów (załamania, zasyfonowania w

pionie),

wysoka sprawno

ść

ródła ciepła i armatury (wi

ksze opory),

o mniejsza bezwładno

ść

instalacji, skuteczniejsza regulacja centralna i miejscowa,

liwo

ść

umieszczania grzejników poni

ródła ciepła.

Natomiast wadami tego systemu jest mniejsza niezawodno

ść

(awaria pompy, okresowy zanik

napi

cia) i wi

ksze koszty eksploatacyjne (energia elektryczna do zasilania pompy).

Podstawowe wymagania, jakie powinna spełnia

nowoczesna i energooszcz

dna instalacja

centralnego ogrzewania wodnego oraz wady systemowe tradycyjnego układu dwururowego pionowe-
go z rozdziałem dolnym zestawiono w tabeli 5:

Tablica 5. Wymagania stawiane nowoczesnym instalacjom ogrzewczym i wady instalacji tradycyjnej.

Wymagania stawiane nowoczesnym instalacjom

Wady systemowe tradycyjnego układu ogrzewczego

•

brak ubytków wody (hermetyczno

ść

instalacji),

•

efektywne wykorzystanie ciepła (odpowiedni
rozdział no

nika ciepła, wła

ciwy sposób pro-

wadzenia regulacji,

•

liwo

ść

rozliczania kosztów zu

ytego ciepła

w stosunku do indywidualnych odbiorców,

•

podwy

szona stateczno

ść

hydrauliczna instala-

cji,

•

obni

ona temperatura no

nika ciepła (podwy

szony komfort cieplny, mniejsze straty transpor-
towe, mo

liwo

ść

wykorzystania niekonwencjo-

nalnych, niskotemperaturowych

ródeł ciepła),

•

dostosowanie systemu ogrzewczego do charak-
teru obiektu.

•

pionowe rozregulowanie hydrauliczne i cieplne
spowodowane centraln

regulacj

jako

ciow

niewielk

stateczno

hydrauliczn

instalacji,

•

nadmierne zyski ciepła od przewodów i ochło-
dzenie wody zasilaj

cej grzejniki, spowodowane

zaleceniem podwy

szania minimalnych

rednic

przewodów,

•

ąŜ

enie wody przez sie

odpowietrzaj

pracu-

przy nadci

nieniu (mała skuteczno

ść

za-

mkni

ęć

syfonowych),

•

ubytki wody instalacyjnej powoduj

ce koniecz-

ść

uzupełniania instalacji wod

nieuzdatnion

co skraca okres eksploatacji instalacji.

Najcz

ęś

ciej wyst

puj

ce w Polsce systemy ogrzewa

wodnych pompowych to: ogrzewanie

dwururowe z rozdziałem dolnym (pionowe i poziome), jednorurowe poziome oraz dwururowe mikro-
przewodowe z rozdzielaczami mieszkaniowymi.

Schemat typowej instalacji centralnego ogrzewania z zaznaczeniem jej wad pokazano na

rys. 5.

zawory bezdławicowe dwustawne z

głowicami termostatycznymi

hermetyczne (bezdławicowe)

pompy obiegowe (poŜądana

regulacja obrotów pompy)

samoczynne zawory

odpowietrzające

przeponowe naczynie

wzbiorcze

ródło ciepła o właściwej

charakterystyce

regula-

cyjnej (hydraulicznej i

cieplnej)

zmniejszone średnice pionów

i gałązek, stosować

10 mm

Rys 6. Schemat unowocze

nionej instalacji centralnego ogrzewania systemu tradycyjnego.

Na krótkie omówienie zasługuj

w dalszej kolejno

ci instalacje z poziomym rozprowadzeniem

nika ciepła w ramach mieszkania. Ogrzewania te, tzw. mieszkaniowe, charakteryzuje jeden punkt

dopływu i odpływu no

nika dla odbiorcy, za

rozprowadzenie czynnika ze

ródła do w

złów mieszka-

niowych, usytuowanych zwykle na klatce schodowej. S

one wykonywane w układzie dwururowym.

System ten ma cechy nowoczesnej instalacji, umo

liwia cz

ęś

ciowe wykorzystanie elementów istniej

cej instalacji i jest korzystniejszy ni

system tradycyjny ze wzgl

du na:

Ŝą

stateczno

ść

hydrauliczn

(zwi

kszone opory instalacji mieszkaniowych),

liwo

ść

indywidualnego rozliczania odbiorców na podstawie wskaza

ciepłomierza,

zmniejszenie liczby pionów kosztem zwi

kszenia ich obci

ąŜ

enia (mniejsze ochłodzenie

wody zasilaj

cej),

liwo

ść

odcinania instalacji domowych bez konieczno

ci wył

czania z ruchu całej in-

stalacji,

ksz

estetyk

trz (likwidacja pionów, mo

liwo

ść

ukrycia przewodów).

zawory dwudrogowe zrównowa

one hydraulicznie

zawory odcinaj

ce z nastaw

wst

licznik
ciepła

Rys 7. Schemat instalacji ogrzewania poziomego jednorurowego.

licznik
ciepła

zawory termostatyczne

zawory odcinaj

ce z nastawa wst

Rys 8. Schemat instalacji poziomego ogrzewania dwururowego.

W budynkach nowowznoszonych coraz cz

ęś

ciej projektowane s

ogrzewania dwururowe

mieszkaniowe wieloobwodowe (mikroprzewodowe) (rys. 9). W w

złach mieszkaniowych montowane

rozdzielacze (zasilaj

cy i powrotny). Z rozdzielaczy tych przewody o małych

rednicach (poni

ej 10

mm) zabetonowane w podłodze w tzw. peszlu ochronnym, doprowadzaj

wod

grzejn

do ka

dego

grzejnika. Prowadzenie przewodów w podłodze warunkuje projektowanie du

ych strumieni wody o

niskiej temperaturze zasilania.

licznik
ciepła

przewody prowadzone w podłodze

Rys 9. Schemat instalacji ogrzewania wieloobwodowego.

5.2

Ogrzewanie parowe

W ogrzewaniu parowym no

nikiem ciepła jest para wodna wytwarzana w kotle i doprowadza-

na przewodami do grzejników, w których skrapla si

oddaj

c ciepło i w postaci skroplin (kondensatu)

powraca do kotła. W zale

ci od ci

nienia wytwarzanej pary wyró

nia si

ogrzewania niskopr

ęŜ

(nadci

nienie pary do 70 kPa, któremu odpowiada temperatura 115°C), wysokopr

ęŜ

ne (temperatura

140

150°C) i podci

nieniowe (podci

nienie w stosunku do ci

nienia atmosferycznego utrzymywane

przez pomp

pró

niow

Para wodna znalazła zastosowanie w instalacjach ogrzewczych, poniewa

jest dobrym i wy-

dajnym no

nikiem ciepła. Jednak instalacje te wymagaj

stosowania specjalnego osprz

tu i rygory-

stycznych wymaga

monta

owych. Ogrzewanie parowe w domach mieszkalnych i budynkach biuro-

wych jest dzi

rzadko stosowane, m.in. z uwagi na zbyt wysok

temperatur

grzejników i trudno

regulacyjne. Okresowo ogrzewanie to mo

e by

wykorzystywane, np. w halach targowych, wystawo-

wych, gdzie w przerwach eksploatacyjnych istniałoby niebezpiecze

stwo zamarzni

cia instalacji wod-

nych. Mo

e by

tak

e stosowane w kuchniach, pralniach, fabrykach, gdzie para technologiczna jest

wytwarzana i wykorzystywana do innych potrzeb.

Tablica 6. Zalety i wady ogrzewania parowego w porównaniu z ogrzewaniem wodnym.

Zalety

Wady

•

o mniejsza bezwładno

ść

cieplna,

•

brak niebezpiecze

stwa zamarzni

cia,

•

mniejsze koszty inwestycyjne (mniejsze

redni-

ce przewodów i wielko

ci grzejników),

•

brak mo

liwo

ci regulacji wydajno

ci kotła,

•

wysoka i praktycznie stała temperatura grzejni-
ków,

•

brak akumulacji ciepła w grzejnikach,

•

szybka korozja przewodów (szczególnie kon-
densacyjnych) oraz grzejników.

Para wodna obecnie praktycznie nie jest stosowana w instalacjach grzewczych. Rozporz

dzenie ministra infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. wr

cz zabrania stosowania ogrzewania paro-

wego w pomieszczeniach przeznaczonych na pobyt ludzi. Natomiast instalacje parowe cz

sto dostar-

czaj

pary wodnej dla potrzeb procesów technologicznych.

5.3

Ogrzewanie powietrzne

nikiem ciepła dostarczaj

cym ciepło do pomieszczenia jest powietrze nagrzane, nawet do

temperatury 60

80°C. W zale

ci od siły nap

dowej powoduj

cej obieg powietrza rozró

nia si

ogrzewania grawitacyjne i wentylatorowe, za

w zale

ci od udziału powietrza zewn

trznego

ogrzewania: powietrzem obiegowym, zewn

trznym i mieszanym. Powietrze mo

e by

podgrzewane w

podgrzewaczach ogniowych (spalanie paliwa), przy wykorzystaniu energii elektrycznej lub pompy
ciepła oraz przy u

yciu nagrzewnic wodnych czy parowych.

Ogrzewanie powietrzne grawitacyjne znano ju

w staro

ytno

ci. Powietrze przepływaj

c przez

piec ogrzewa si

od jego powierzchni, zmniejsza swoj

sto

ść

i jest tłoczone do przewodów rozpro-

wadzaj

cych przez chłodniejsze (ci

ęŜ

sze) powietrze dopływaj

ce innymi kanałami z ogrzewanych

pomieszcze

do dolnej cz

ęś

ci pieca poło

onego mo

liwie centralnie. Ten rodzaj ogrzewania stosowa-

ny był wcze

niej w domach jednorodzinnych, podpiwniczonych halach, ko

ciołach itp. i wymagał przy-

stosowania budynku ju

w fazie projektu architektonicznego.

Obecnie stosuje si

ogrzewanie z wymuszonym obiegiem powietrza, które w stosunku do

ogrzewania grawitacyjnego ma nast

puj

ce zalety: mniejsze wymiary i wi

ksza dowolno

ść

prowadze-

nia przewodów, ni

sza temperatura nawiewu, wi

ksza moc

ródła ciepła przy tej samej powierzchni

grzejnej, mniejsza bezwładno

ść

cieplna i wi

ksza mo

liwo

ść

regulacji temperatury oraz strumienia

obj

ci powietrza, mo

liwo

ść

zastosowania urz

dze

do obróbki powietrza (filtry, chłodnice, nawil-

acze).

Wad

tego typu ogrzewa

jest hałas powstaj

cy w czasie pracy wentylatora i, w porównaniu

do tradycyjnych ogrzewa

grzejnikowych, gorszy pionowy rozkład temperatury oraz mniej korzystny, z

punktu widzenia komfortu cieplnego, sposób przekazywania ciepła (wył

cznie przez konwekcj

5.4

Ogrzewanie przez promieniowanie

W ogrzewaniu tym grzejniki (najcz

ęś

ciej w

ęŜ

ownice zabetonowane w przegrodach budowla-

nych) przekazuj

moc ciepln

głównie na drodze promieniowania. Wymiana ciepła przez promienio-

wanie zachodzi zawsze pomi

dzy ciałami o ró

nej temperaturze; cieplejsza płaszczyzna emituje cie-

pło, a chłodniejsza pochłania je, co powoduje podwy

szenie jej temperatury. W pomieszczeniu ogrze-

wanym przez promieniowanie temperatura powietrza jest ni

sza, a

rednia temperatura powierzchni

sza, dzi

ki czemu osoba znajduj

ca si

w pomieszczeniu czuje si

lepiej. W

ród systemów

ogrzewa

przez promieniowanie rozró

nia si

: ogrzewanie płaszczyznowe (podłogowe, sufitowe,

cienne) i ogrzewanie ta

mami (płytami) promieniuj

cymi. Grzejnik sufitowy ma w

ęŜ

ownic

uło

na samym spodzie stropu, a nad ni

znajduj

warstwy izolacyjne, natomiast w grzejniku podłogo-

wym układ tych warstw jest odwrotny. Ze wzgl

dów fizjologicznych temperatura powierzchni grzejnych

nie powinna przekracza

•

w ogrzewaniu podłogowym 29°C (w łazienkach 33°C, a strefach brzegowych 35°C),

•

w ogrzewaniu sufitowym 30

35°C (zale

nie od wysoko

ci pomieszczenia),

•

w ogrzewaniu

ciennym 35

45°C.

nikiem ciepła w ogrzewaniu

ciennym mo

e by

tylko woda (rozprowadzana przewodami

z tworzyw sztucznych), w ogrzewaniach podłogowych i sufitowych mo

na wykorzystywa

równie

energi

elektryczn

Tablica 7. Zalety i wady ogrzewania płaszczyznowego w porównaniu z ogrzewaniem konwekcyjnym.

Zalety

Wady

•

lepsze warunki higieniczne i podwy

szony kom-

fort cieplny: ni

sza temperatura powietrza, rów-

nomierny rozkład temperatury w całym po-
mieszczeniu, mniejsze konwekcyjne ruchy po-
wietrza unosz

ce kurz i brudz

ciany,

•

brak grzejników, wi

ksza estetyka wn

trz, ła-

two

ść

utrzymania czysto

ci,

•

obni

enie sezonowego zu

ycia ciepła dzi

szej temperaturze no

nika ciepła,

•

liwo

ść

efektywnego zastosowania niekon-

wencjonalnych, ekologicznych

ródeł ciepła jak

kondensacyjny kocioł gazowy czy pompa ciepła,

•

wła

ciwo

ci samoregulacji (samoczynna zmiana

mocy cieplnej grzejnika w wyniku zmiany tempe-
ratury wewn

trznej w pomieszczeniu).

•

Ŝą

bezwładno

ść

ciepln

oraz podwy

szone

wymagania w odniesieniu do regulacji eksplo-
atacyjnej,

•

konieczno

ść

bardzo precyzyjnego wymiaro-

wania (oblicze

•

ograniczanie mocy cieplnej grzejnika (dywan,
meble),

•

brak mo

liwo

ci pó

niejszych zmian wielko

grzejnika,

•

sze koszty inwestycyjne.

Jako ogrzewania niskotemperaturowe (dostarczaj

ce tzw. „łagodne ciepło”) ogrzewania

płaszczyznowe na ogół wymagaj

zwi

kszenia stopnia termoizolacyjno

ci przegród budowlanych

ponad obowi

zuj

ce normy ochrony cieplnej budynków.

Ogrzewanie ta

mami promieniuj

cymi stosuje si

przewa

nie w wysokich halach przemysło-

wych, ko

ciołach, gdzie odległo

ść

płaszczyzny grzejnej od strefy przebywania ludzi wynosi kilka me-

trów. Dzi

ki temu mo

liwe jest znaczne zwi

kszenie temperatury powierzchni grzejnej i zastosowanie

nika o wysokich parametrach (wody o temperaturze powy

ej 115°C, pary wysokopr

ęŜ

nej). Ta

promieniuj

ce składaj

z ekranu z blachy stalowej, do którego przymocowana jest w

ęŜ

ownica

(wodna lub elektryczna). Zadaniem ekranu jest zwi

kszenie powierzchni wypromieniowuj

cej moc

ciepln

oraz przeciwdziałanie niepo

Ŝą

danym w tym typie ogrzewania pr

dom konwekcyjnym. Dost

ne s

promienniki podczerwieni panelowe (z otwart

komor

spalania) i rurowe (spalanie we-

trz przewodów) o bardzo wysokiej temperaturze powierzchni (powy

ej 900°C).

Ogrzewanie hal przemysłowych ta

mami promieniuj

cymi lub promiennikami ma wiele zalet

w porównaniu z ogrzewaniem powietrznym: mniejsze koszty eksploatacyjne (zu

ycie ciepła mniejsze

o 25%); lepszy komfort cieplny, bardziej równomierny rozkład temperatury; nie ma roznoszenia pyłów,
gazów i par; cicha praca instalacji; oszcz

dno

ść

energii elektrycznej. Podstawowe wady takiego

ogrzewania to du

e koszty inwestycyjne i znaczny ci

ęŜ

ar ta

5.5

Ogrzewanie miejscowe

W ogrzewaniu miejscowym, w odró

nieniu od ogrzewania centralnego,

ródło ciepła znajduje

w ogrzewanym pomieszczeniu. Ogrzewania te stosowane s

w krajach o łagodnym klimacie,

w budownictwie wiejskim, rekreacyjnym oraz w okresach przej

ciowych. Zalicza si

tu ró

nego rodza-

ju piece i kominki zasilane ró

nym paliwem o konstrukcji bardziej lub mniej nowoczesnej (z regulacj

dopływu powietrza, specjalnym rusztem wbudowanym palnikiem, wykorzystuj

ce ciepło spalin), dzi

w wi

kszo

ci wytwarzane fabrycznie. W starym budownictwie adaptuje si

niekiedy istniej

ce piece

kaflowe, montuj

c w palenisku grzejniki z elementów oporowych lub palniki gazowe. Ozdobne akumu-

lacyjne piece kaflowe stosowane s

tak

e ze wzgl

dów architektonicznych.

Stosowane s

równie

grzejniki elektryczne akumulacyjne b

przeno

ne: grzejniki o wymu-

szonym przepływie powietrza wyposa

one w spirale oporowe i wentylatory, grzejniki o niewymuszo-

nym przepływie w kształcie listwy lub zwierciadła wkl

słego wewn

trz którego znajduj

spirale

oporowe oraz konwekcyjne grzejniki olejowe z grzałk

elektryczn

i regulatorem temperatury.

6 Ocena wybranych systemów ogrzewania

6.1

Pionowy rozkład temperatury

Na rysunku 10 przedstawiono charakterystyczne rozkłady temperatury w płaszczy

nie piono-

wej, przechodz

cej przez

rodek pomieszczenia, dla ró

nych rodzajów ogrzewania przy

rednich

warto

ciach temperatury zewn

trznej.

Warto zwróci

uwag

na postulowany rozkład temperatury, nazwany profilem idealnym (od-

powiada podstawowej zasadzie prawidłowego ogrzewania: „nogi w cieple, głowa w chłodzie”).

Na poszczególnych rysunkach naniesiono rozkłady temperatury, wynikaj

ce z zastosowania

okre

lonego systemu ogrzewania. Jest to jedno z istotnych kryteriów oceny systemu ogrzewania.

Najbardziej zbli

ony do profilu idealnego jest rozkład temperatury w pomieszczeniu

w przypadku ogrzewania podłogowego, najmniej korzystny układ wyst

puje dla ogrzewania powietrz-

nego.

Ogrzewanie płaszczyznowe oznacza system ogrzewania, w którym ciepło do pomieszczenia

przekazywane jest przez otaczaj

ce przegrody, a wi

c: sufit, podłog

lub

cian

. W zwi

zku z tym

wyró

nia si

ogrzewania: sufitowe, podłogowe lub

cienne.

Pionowe rozkłady
temperatury wewn

trznej

dla tradycyjnych
systemów centralnego
ogrzewania

Pionowy rozkład
temperatury wewn

trznej

dla ogrzewania
podłogowego

26°C

20°C

ogrzewanie
podłogowe

profil idealny

ogrzewanie
powietrzne

profil idealny

grzejniki sufitowe

profil idealny

j.w. lecz przy

cianach

wewn

trznych

grzejniki konwek-

cyjne usytuowane

przy

cianach

zewn

trznych

profil idealny

26°C

Rys 10. Pionowy rozkład temperatur w pomieszczeniach dla ró

nych typów centralnego ogrzewania.

Z uwagi na podwy

szon

temperatur

powierzchni w pomieszczeniu (temperatur

promienio-

wania), obni

ona mo

e by

odpowiednio temperatura powietrza, co jest podstawow

zalet

tych

ogrzewa

zarówno ze wzgl

dów komfortu cieplnego, jak i z uwagi na pewne obni

enie sezonowego

ycia energii na ogrzewanie.

Ogrzewanie przez promieniowanie ma nast

puj

ce zalety:

nie wyst

puj

w pomieszczeniu grzejniki, a wi

c korzy

ci z tego tytułu s

ewidentne; zwolnie-

nie powierzchni przeznaczonej na zabudow

grzejników, zwi

kszona estetyka wn

trz itp.,

podwy

szone warunki higieniczne, zarówno przez zmniejszenie ruchów konwekcyjnych

w pomieszczeniu, jak i czysto

ci powierzchni ogrzewalnych,

podwy

szenie komfortu cieplnego, niewyst

powanie zjawiska „przypiekania kurzu”, mo

liwo

ść

obni

enia sezonowego zu

ycia energii w porównaniu z ogrzewaniem grzejnikowym,

wła

ciwo

ci samoregulacji polegaj

ce na samoczynnej zmianie mocy cieplnej przewodów

w wyniku zmiany temperatury wewn

trznej w pomieszczeniu.

Do wad ogrzewania przez promieniowanie zaliczy

na:

Ŝą

bezwładno

ść

ciepln

oraz podwy

szone wymagania odpowiedniej regulacji eksploata-

cyjnej,

brak mo

liwo

ci ewentualnych pó

niejszych zmian wielko

ci grzejnika,

sze koszty inwestycyjne w porównaniu z innymi systemami ogrzewania.

Problem wy

szych kosztów inwestycyjnych w porównaniu z innymi systemami ogrzewania jest

na pewno dyskusyjny. Wynika to mi

dzy innymi z braku mo

liwo

ci jednoznacznego rozdzielenia przy

wykonywaniu grzejnika płaszczyznowego zakresu robót czysto budowlanych od prac czysto instala-
cyjnych.

W uzupełnieniu nale

y podkre

fakt,

e zastosowanie w budynku ogrzewania promieniuj

cego na ogół wymaga zwi

kszenia (ponad obowi

zuj

ce normy ochrony cieplnej budynków) stopnia

termoizolacyjno

ci przegród budowlanych. Wymaganie to, aczkolwiek zmuszaj

ce inwestora do

zwi

kszenia nakładów inwestycyjno-budowlanych, nie mo

na zaliczy

do wad. Przykłady budownic-

twa w krajach rozwini

tych o podobnym klimacie, rosn

ce w Polsce koszty no

ników energii oraz

post

p w zakresie rozliczenia zu

ycia energii, uzasadniaj

celowo

ść

obni

enia strat cieplnych budyn-

ku i stwarzaj

liwo

ść

stosunkowo szybkiego zdyskontowania nakładów inwestycyjnych na rozwi

zania energooszcz

dne poprzez obni

enie kosztów eksploatacyjnych.

Podstawowym wymaganiem dla ogrzewania podłogowego jest ograniczenie

redniej tempera-

tury podłogi w strefie stałego przebywania ludzi do warto

ci t

pmax

= 29

C. Przekroczenie tej temperatu-

ry nie jest wskazane, poniewa

pogarszaj

warunki komfortu cieplnego. Przy zbyt wysokiej tempe-

raturze grzejnika mog

wyst

nawet dolegliwo

ci nóg. W łazienkach dopuszcza si

temperatur

C, a w strefie brzegowej (zag

szczenie przewodów grzejnych przy

cianach zewn

trznych) do 35

C. Wymagania te narzucaj

ograniczenie strat ciepła pomieszczenia do wielko

ci ok. 60

80 W/m

, co

nie zawsze jest mo

liwe do zrealizowania. Stosowane s

wówczas ogrzewania kombinowane podło-

gowo-grzejnikowe. W tym przypadku zastosowane mog

grzejniki elektryczne, traktowane jako

szczytowe lub uzupełniaj

ródło ciepła.

Ogrzewanie sufitowe, w stosunku do ogrzewa

innych rodzajów, ogranicza ruchy konwekcyj-

ne w ogrzewanym pomieszczeniu oraz nie jest w zasadzie nara

one na osłoni

cie lub zabudow

płaszczyzn grzejnych.

6.2

Efektywno

ść

energetyczna systemu ogrzewania

Miar

efektywno

ci energetycznej systemu ogrzewczego jest jego eksploatacyjna sprawno

ść

cieplna okre

lona stosunkiem ilo

ci energii jaka byłaby rozpraszana z pomieszcze

do otoczenia

w okresie sezonu ogrzewczego (przy utrzymywaniu w pomieszczeniach wymaganej temperatury
w granicach komfortu cieplnego), do ilo

ci ciepła dostarczonego w tym okresie do systemu.

W praktyce ogóln

sprawno

ść

systemu ogrzewczego okre

la si

na podstawie sprawno

składowych, a wi

•

sprawno

ci wytwarzania,

•

sprawno

ci akumulacji,

•

sprawno

ci przesyłu (transportu, dystrybucji),

•

sprawno

ci emisji (wykorzystania),

•

sprawno

ci regulacji dostawy ciepła.

wiadomo

ść

wyst

powania strat energetycznych, wynikaj

cych ze sposobu emisji ciepła

przez elementy grzejne, nie jest powszechna w

ród osób zajmuj

cych si

projektowaniem i eksplo-

atacj

systemów ogrzewczych.

Straty emisji ciepła przy ogrzewaniu pomieszczenia zwi

zane s

przede wszystkim z usytu-

owaniem grzejników przy

cianach zewn

trznych oraz wyst

powaniem pionowego gradientu tempera-

tury w ogrzewanym pomieszczeniu.

Główne czynniki zmniejszaj

ce sprawno

ść

emisji ciepła s

nast

puj

ce:

usytuowanie grzejnika w s

siedztwie kratki wentylacyjnej wywiewnej,

niska izolacyjno

ść

cieplna przegrody zewn

trznej za grzejnikiem,

zasłoni

cie grzejnika.

7 Dobór i eksploatacja instalacji ogrzewczych

7.1

Wybór systemu ogrzewczego w zale

ci od przeznaczenia obiektu

sto obserwuje si

przypadki wykonania instalacji ogrzewczych

le b

przypadkowo do-

branych do funkcji i rodzaju budynku oraz dost

pnych

ródeł energii. Uwagi zamieszczone w tablicy

poni

ej dotycz

typowych instalacji nowo projektowanych. Instalacje ogrzewcze w budynkach specjal-

nych (np. w wie

owcach, kompleksach szpitalnych, du

ych osiedlach domów jednorodzinnych) po-

winny by

dobierane przez projektantów na podstawie wyników szczegółowych analiz uwzgl

dniaj

cych wykorzystanie energii geotermalnej, pomp ciepła, odzyskiwania ciepła z powietrza wentylacyjne-
go itp. Etapem wst

pnym opracowania projektu, a nast

pnie wykonania systemu ogrzewania, powin-

no by

zadbanie o wła

ciw

izolacj

ciepln

budynku i odpowiedni

szczelno

ść

powietrzn

Tablica 8. Wybór systemu ogrzewczego w zale

ci od przeznaczenia obiektu.

Rodzaj obiektu

System ogrzewczy

Budynki jednorodzinne
(obszar wiejski)

centralne ogrzewanie wodne grawitacyjne z kotłem w

glowym, przewody

stalowe, grzejniki

eliwne bez zaworów termostatycznych.

Budynki jednorodzinne
(obszar miejski)

centralne  ogrzewanie  wodne  pompowe  z  kotłem  gazowym,  grzejniki  stalo-
we  jednopłytowe,  instalacja  hermetyczna,  przewody  tworzywowe,  progra-
mowana,  pełna  regulacja  automatyczna.  Rozwi

zanie alternatywne –

ogrzewanie podłogowe wodne z gazowym kotłem kondensacyjnym.

Budynki jednorodzinne
rekreacyjne

kominek, grawitacyjne ogrzewanie powietrzne, spr

ęŜ

arkowe pompy ciepła

systemu powietrze-powietrze, dodatkowo przeno

ne promienniki elektrycz-

ne (nie nale

y stosowa

ogrzewa

wodnych).

Budynki wielorodzinne

centralne ogrzewanie wodne dwururowe zasilane z miejskiej sieci ciepłow-
niczej lub z niskotemperaturowego kotła gazowego.

Biura

ogrzewanie wodne z mo

liwo

obni

enia temperatury wewn

trznej

(ogrzewanie dy

urne) zasilane w miar

potrzeby przez zespół kotłów gazo-

wych z płynn

regulacj

wydajno

ci, dogrzewanie i kurtyny powietrzne w

holu wej

ciowym.

Szkoły, przedszkola

ogrzewanie wodne niskotemperaturowe z grzejnikami stalowymi jednopły-
towymi lub układ kombinowany z ogrzewaniem podłogowym pokrywaj

cym

2/3 zapotrzebowania na ciepło, zasilanie niskotemperaturowym kotłem ga-
zowym. W sali gimnastycznej ta

my promieniuj

ce, w szkołach wiejskich

akumulacyjne ogrzewanie elektryczne.

Hale sportowe, wystawowe,
targowe

ogrzewanie powietrzne w hali + grzejnikowe w pomieszczeniach pomocni-
czych, gazowa lub olejowa nagrzewnica powietrza, ogrzewanie dy

urne.

Domy towarowe

ogrzewanie powietrzne + dy

urne, kurtyny powietrzne przy wej

ciach,

ogrzewania miejscowe, oddzielny układ ogrzewania dla pomieszcze

po-

mocniczych.

Szpitale

centralne ogrzewanie wodne z grzejnikami jednopłytowymi, obustronnie
gładkimi zasilane przez zespół kotłów olejowych z awaryjnym agregatem
pr

dotwórczym. Nie zaleca si

ogrzewania powietrznego ani płaszczyzno-

wego.

Budynki przemysłowe

promienniki, ta

my promieniuj

ce, ogrzewanie powietrzne.

7.2

Regulacja instalacji ogrzewczych

Zapotrzebowanie na moc ciepln

na okre

jako maksymalne straty ciepła pomieszcze

Instalacje ogrzewcze projektuje si

dla tzw. obliczeniowej temperatury zewn

trznej czyli takiej, dla

której zapewnione jest utrzymanie odpowiedniej temperatury w pomieszczeniach w najzimniejszym
okresie roku. Regulacja instalacji ogrzewczych polega na dostosowaniu mocy cieplnej instalacji
ogrzewczej do zmieniaj

cego si

w funkcji temperatury powietrza zewn

trznego, zapotrzebowania na

moc ciepln

budynku. Regulacja podyktowana jest wi

c konieczno

utrzymania warunków komfortu

cieplnego w pomieszczeniach oraz wzgl

dami ekonomicznymi.

Regulacja wst

pna (odpowiednie nastawy wst

pne zaworów grzejnikowych lub odcinaj

cych

podpionowych czy strefowych) zapewnia zało

ony w projekcie rozkład temperatury i strumieni no

nika

ciepła, w warunkach obliczeniowych (wyst

puj

cych tylko kilka dni w roku), moce dobranych grzejni-

ków.

Regulacja eksploatacyjna zapewnia temperatur

wewn

trzn

stosownie do upodoba

yt-

kowników mimo zmian temperatury zewn

trznej (dobowych, rocznych). Polega ona zatem na dosto-

sowaniu mocy cieplnej całej instalacji oraz poszczególnych grzejników do chwilowego zapotrzebowa-
nia na ciepło pomieszcze

Regulacja eksploatacyjna w zale

ci od jej zasi

gu mo

e by

centralna – w

ródle ciepła (w elektrociepłowni, kotłowni osiedlowej, w

ęź

le ciepłowni-

czym lub w kotle), za pomoc

odpowiednich zaworów sterowanych tzw. regulatorem

pogodowym, realizuj

cym zadan

funkcj

temperatury zasilania w zale

ci od tem-

peratury zewn

trznej,

strefowa – obejmuj

ca cz

ęść

instalacji b

systemu ciepłowniczego (pion, gał

ąź

insta-

lacji, cz

ęść

miejskiej sieci ciepłowniczej),

miejscowa – dotycz

ca poszczególnych grzejników, lub lokalna – dotycz

ca poszcze-

gólnych budynków w sieci osiedlowej.

Ze wzgl

du na rodzaj korygowanej wielko

ci regulacja eksploatacyjna mo

e by

jako

ciowa (najcz

ęś

ciej stosowana) – polegaj

ca na zmianie temperatury no

nika cie-

pła przy jego stałym przepływie,

ilo

ciowa – polegaj

ca na zmianie przepływu no

nika ciepła z zachowaniem jego stałej

temperatury,

mieszana – zwana te

jako

ciowo-ilo

ciow

, polegaj

ca na zmianie zarówno tempera-

tury, jak i przepływu no

nika ciepła.

W czasie eksploatacji instalacji ogrzewczych cz

sto okazuje si

e pomimo zastosowania

nowoczesnych regulatorów, niemo

liwe jest uzyskanie nominalnej mocy we wszystkich odbiornikach,

temperatura wewn

trzna ci

gle znacznie oscyluje wokół wielko

ci zadanej. Wynika to z nie-

zgodnego z projektem wykonania instalacji (zamontowanie przewodów o innych ni

zakładane

redni-

cach, zmiana armatury, niewykonanie izolacji cieplnej, itp.), z bł

dów popełnionych w czasie projekto-

wania (niewła

ciwy rozdział no

nika ciepła, bł

dny algorytm oblicze

, zaprojektowanie niewła

ciwych

urz

dze

) lub z wad systemowych instalacji. Wła

ciwe projektowanie regulacji wst

pnej wewn

trz-

nych instalacji ogrzewczych wymaga wspomagania komputerowego oraz znajomo

ci zasad stosowa-

nia i doboru armatury regulacyjnej.