OGRZEWANIE NISKOTEMPERATUROWE

Systemy ogrzewania budynków rozwijają się w kierunku

zapewnienia warunków komfortu cieplnego przy możliwie

niskim zużyciu energii. Korzystne warunki komfortu

cieplnego można uzyskać stosując ogrzewania

niskotemperaturowe. Obniżania temperatury obliczeniowej

czynnika grzejnego w systemach centralnego ogrzewania,

jest bardzo korzystne z uwagi na poprawę komfortu

cieplnego i jakości powietrza w ogrzewanych

pomieszczeniach oraz redukcję negatywnego

oddziaływania na środowisko.

Zalety ogrzewania niskotemperaturowego

Charakteryzuje się zazwyczaj większym udziałem wymiany ciepła
przez promieniowanie w porównaniu do tradycyjnych ogrzewań
konwekcyjnych.

Niższa temperatura powietrza sprawia, że ulegają redukcji straty
ciepła przez przegrody. Jednocześnie zapotrzebowanie na ciepło
do wentylacji jest niższe o ok. 2-7% przy zachowaniu strumienia
powietrza wentylacyjnego.

Powyżej temperatury 55°C zachodzi proces przypiekania kurzu, w
wyniku którego cząstki stają się większe i bardziej drażniące
dlatego ogrzewanie niskotemperaturowe powodują mniejsze
reakcje alergiczne w porównaniu do systemów tradycyjnych,
gdyż cząstek kurzu jest mniej i są mniej agresywne.

W wyniku kontaktu powietrza z metalowymi powierzchniami
grzejników, tworzy się przewaga jonów dodatnich nad ujemnymi.
Przewaga ta jest przyczyną duszności oraz suchości dróg
oddechowych ludzi przebywających w pomieszczeniach z
metalowymi grzejnikami wysokotemperaturowymi. Z tego punktu
widzenia korzystniejsze są systemy, w których powierzchnie
grzejne mają niższą temperaturę i nie są wykonane z metalu
(ogrzewanie podłogowe, ścienne).

HISTORIA

Pierwsze wzmianki o systemie ogrzewania podłogowego

pochodzą

ze starożytnej Grecji (około 200 lat p.n.e.). Ogrzewana podłoga

znana

była również Rzymianie. Ciepłe powietrze rozprowadzane

specjalnymi

kanałami w podłodze ogrzewało łaźnie i domy mieszkalne
patrycjuszy. Przykłady takiego systemu ogrzewczego można

oglądać

np. w ruinach łaźni rzymskich w Trewirze (Trier - miasto na

terenie

Współczesnych Niemiec) i Pompejach (Włochy). Na ślady

ogrzewania

podłogowego z kanałami powietrznymi w podłodze natknięto

się

również w 1967r. podczas instalowania elektrycznego

ogrzewania Sali

Rycerskiej Zamku w Malborku.

ZALETY I WADY

ZALETY

1. Zapewnia optymalny, bliski

idealnemu rozkład

temperatury w

pomieszczeniach

2. Temperatura wody w instalacji

jest niska – korzystna ze

względów technicznych i

higienicznych

3. Jest estetyczne, bo pozostaje

niewidoczne

4. Dzięki dużej powierzchni

grzewczej o niskiej

temperaturze oraz

korzystnemu rozkładowi

temperatury umożliwia

obniżenie kosztów

eksploatacji przy zachowaniu

komfortu cieplnego

5. Ma dużą bezwładność cieplną,

co dobrze wpływa na

współpracę z kotłem

WADY

1. Wymaga starannego

wykonania prac

instalacyjnych i

budowlanych; naprawa

skutków zaniedbań jest

trudna i kosztowna

2. Może utrudnić aranżację

wnętrz – zasłonięte dużymi

meblami lub grubym

dywanem ma mniejszą

wydajność

3. Koszt inwestycyjny instalacji

jest ok. 30-40% wyższy od

instalacji tradycyjnej,
grzejnikowej

4. Duża bezwładność cieplna

utrudnia szybkie zmiany

wydajności (sterowanie), a

to nie sprzyja oszczędzaniu

energii.

PROJEKTOWANIE

1. WYMAGANIA OGÓLNE:

Wykonanie instalacji ogrzewania podłogowego w każdym
przypadku powinno być poprzedzone opracowaniem
projektu technicznego instalacji, który powinien zawierać:

• obliczenia strat cieplnych poszczególnych

pomieszczeń,

• parametry obliczeniowe pracy instalacji,

• sposób rozprowadzania pętli ogrzewania podłogowego

z podaniem rozstawu rur i długości pętli,

• rodzaj i specyfikacje materiałów instalacyjnych,

• rodzaj i grubość izolacji cieplnej,

• zalecenia (wytyczne) wykonania i regulacji instalacji.

3. PARAMETRY PRACY

W projekcie ogrzewania należy przewidzieć następujące

wartości

charakterystycznych parametrów pracy instalacji:

• Średnia temperatura powierzchni podłogi nie powinna

przekraczać 29°C,

• Temperatura zasilania nie powinna przekraczać 55°C,

• Różnica temperatur miedzy zasilaniem a powrotem wynosi

Dt = 5÷10K,

• Prędkość przepływu wody w przewodach grzewczych 0,1-0,6

m/s,

• Długość rury obwodu grzewczego (średnicy 16 mm) powinna

być mniejsza od 120 m,

• Zakłada się, że ilość ciepła przekazywana do pomieszczenia

ogrzewanego powinna być nie mniejsza niż 90% ciepła

dostarczanego przez przewody grzewcze,

• Dla temperatury 20°C w pomieszczeniu orientacyjna

wydajność cieplna podłogi wynosi 80 W/m2.

2. TEMPERATURA PODŁOGI

Ze względów zdrowotnych w pomieszczeniach z wodnym ogrzewaniem
podłogowym temperatura podłogi nie powinna przekraczać:

• 29°C (optymalnie 26°C) – w pokojach, kuchniach, korytarzach;

wyjątek
stanowią pokoje dziecinne, gdzie ze względu na sposób użytkowania
(dzieci najczęściej bawią się na podłodze) maksymalna wartość
temperatury powinna być obniżona

• 34°C – w pomieszczeniach tak zwanych sanitarnych (na przykład

łazienkach i WC)

• 35°C – w miejscach o zwiększonych stratach ciepła – pod oknami i

przy ścianach zewnętrznych (czyli w tak zwanych strefach

brzegowych).

Taka temperatura podłogi pozwala uzyskać wymaganą temperaturę:
24°C – w łazienkach i 20°C – w pozostałych pomieszczeniach
mieszkalnych (w warunkach obliczeniowych, to znaczy wtedy, gdy na
zewnątrz panuje najniższa przyjmowana do projektowania temperatura
– w Polsce od -16 do -24°C, zależnie od regionu kraju).

4. WARUNKI STAWIANE BUDYNKOM (POMIESZCZENIOM) Z

OGRZEWANIEM PODŁOGOWYM

Przed przystąpieniem do wykonania instalacji ogrzewania

podłogowego w

obiekcie powinny być:

• Zamontowana zewnętrzna stolarka okienna i drzwiowa,

• Zakończone prace montażowe przewodów instalacji

elektrycznych, sanitarnych i dokonany ich odbiór,

• Zamurowane (zamknięte) bruzdy instalacyjne,

• Zakończone prace tynkarskie i sztukatorskie,

• Podłoża, na których będzie układana izolacja ciepłochronna

(styropian) winny być posprzątane, a nierówności powstałe w

wyniku tynkowania usunięte, ponieważ mogą one utrudniać

ułożenie płyt styropianowych. Nierówności podłoża nie powinny

przekraczać 2-3 mm/m i 5-8 mm na całej długości pomieszczenia,

b) Podłoga nad pomieszczeniem nie

ogrzewanym

• w piwnicy

• w bramie,

prześwicie

budynku (dotyczy

przegrody

zewnętrznej) -

dodatkowo,

należy zapewnia

ocieplenie stropu

od strony

powietrza

zewnętrznego

7. DYLATACJA

Między płytą podłogową a konstrukcją budynku musi

pozostać

szczelina, tzw. dylatacja, o szerokości co najmniej 0,5 cm.

Dzięki

niej podłoga będzie mogła odkształcać się pod wpływem
temperatury, bez niebezpieczeństwa uszkodzenia

(popękania,

deformacji czy zarysowania) jastrychu. Dylatacje wykonuje

się

wzdłuż wszystkich ścian, filarów oraz otworów drzwiowych.

W pomieszczeniach o bardzo dużych powierzchniach

podłogi

stosuje się dylatacje jastrychu, dzieląc podłogę na

obszary o

powierzchni nie większej niż 40 m². Wężownicę grzejną

należy

tak prowadzić, aby rury jak najrzadziej krzyżowały się z

dylatacją

8. REGULACJA

Dobór odpowiedniego systemu sterującego „podłogówką”
uzależniony jest w dużym stopniu od jej łącznej
powierzchni. Ogólnie mówiąc, optymalnym systemem jest
wykonanie ogrzewania podłogowego jako osobnego
obiegu grzewczego, z własna pompą obiegową i zaworem
mieszającym. Układ taki jest obowiązkowy w przypadku
instalacji o powierzchni przekraczającej 40-50 m2.
Natomiast w instalacjach o ograniczonym udziale
podłogówki rozważyć można zasilanie pętli podłogowych
ze wspólnych z grzejnikami rozdzielaczy – rozwiązanie
takie, pozwala znacznie uprościć instalację centralnego
ogrzewania oraz zmniejszyć koszty inwestycyjne.

OGRZEWANIE PODŁOGOWE STEROWANE OSOBNYM OBIEGIEM

GRZEWCZYM

Wykonanie ogrzewania podłogowego jako osobnego obiegu
pozwala na niezależne od grzejników ustawienie temperatury
zasilania, która w przypadku „podłogówki” ma zazwyczaj niższą
wartość niż temperatura czynnika grzewczego w pozostałej części
instalacji. Odbywa się to za pomocą trójdrogowego zaworu
mieszającego, który w odpowiednich proporcjach miesza gorącą
wodę z kotła z chłodną wodą powracającą z pętli podłogowych.
Przepływ przez cały układ wymuszony jest pompą obiegową
(drugą, po pompie obsługującej grzejniki), dzięki czemu możliwa
jest zupełnie niezależna praca obu obiegów – grzejnikowego i
podłogowego jednocześnie, lub tylko jednego z nich. Przepływy w
poszczególnych pętlach regulowane są przez przepływomierze
zamontowane na wyjściach z rozdzielacza. Całość sterowana jest
automatyką kotła, a w bardziej rozbudowanej wersji
– niezależną centralą sterującą, do której podłączone są

sterowniki

pokojowe do osobnego sterowania pracą każdej pętli grzewczej.

OGRZEWANIE PODŁOGOWE STEROWANE ZAWORAMI RTL

W sytuacji takiej nie występuje osobny obieg grzewczy, a pętle
ogrzewania podłogowego traktowane są na równi z grzejnikami i
zasilane są z tych samych rozdzielaczy. Każda pętla wyposażona
jest w zawór RTL, sterujący przepływem wody, który może być
umieszczany bądź to w skrzynce rozdzielaczowej, bądź na ścianie
w pomieszczeniu w skrzynce nad- lub podtynkowej. Przepływ w
całej instalacji wymuszony jest jedną pompą obiegową, przez co
cały układ jest dużo prostszy, a więc tańszy i łatwiejszy do obsługi.
Wadą natomiast jest z pewnością dużo mniej dokładna regulacja
temperatury czynnika grzewczego w „podłogówce”, co w praktyce
ogranicza stosowanie takiego rozwiązania do niewielkich
powierzchni.

OBLICZENIA

1. ZAŁOŻENIA WSTĘPNE

• maksymalna temperatura podłogi dla strefy pobytowej

29°C, dla strefy brzegowej 35°C, w łazience 33°C,

• minimalna prędkość przepływu wody w wężownicy

v=0,15 m/s,

• temperatura wody zasilającej 35-55°C,
• maksymalny spadek temperatury wody dla strefy

pobytowej Dt = 10 K, w strefie brzegowej Dt=6 K (dla
strefy brzegowej ogrzewanej oddzielną wężownicą),

• maksymalne opory przepływu w pojedynczej

wężownicy Dpmax=20 kPa,

• maksymalna długość wężownicy L=120 mb,

2. WSKAZÓWKI DO PROJEKTOWANIA

• minimalna grubość płyty grzejnej 0,065 m,
• minimalna odległość ułożenia wężownic od ściany

pomieszczenia 0,15 m

• rozstaw rur (moduł α) w strefie brzegowej

przyjmuje się 0,10 lub 0,15 m a w strefie
pobytowej 0,20, 0,25, 0,30, 0,35 m,

• szerokość strefy brzegowej 0,60-1,00 m

3. METODYKA OBLICZEŃ

3.1. Metodyka obliczeń dla pomieszczeń bez

strefy

brzegowej:

a) Obliczyć zapotrzebowanie ciepła Q dla danego

pomieszczenia normy oraz podać powierzchnie F i
kształt podłogi wg projektu architektonicznego (z
uwzględnieniem zabudowy wewnętrznej),

b) Dobrać wykładzinę podłogową, a następnie

odczytać z tabeli 5 odpowiadającą jej wartość R

oporu cieplnego,

c) Obliczyć orientacyjną gęstość strumienia ciepła z 1

m2 podłogi:
q

= Q/F [W/m

]

gdzie:
q

- orientacyjna gęstość strumienia ciepła [W/m

]

Q - straty ciepła pomieszczenia [W]
F - przewidziana do ogrzewania powierzchnia podłogi

]

Do dalszych obliczeń przyjmuje się pomieszczenie, w
którym q

jest największe (z wyłączeniem łazienki,

gdzie

najczęściej wymagane jest zastosowanie dodatkowego
grzejnika).

d) Założyć temperaturę zasilania i powrotu instalacji

i obliczyć średnią różnicę temperatur

t

śr

= (t

+ t

)/2 – t

gdzie:
t

śr

- średnia różnica temperatur miedzy

czynnikiem

grzewczym, a temperaturą

pomieszczenia [K]

temperatura zasilania [°C],

temperatura powrotu [°C],

temperatura wewnętrzna

pomieszczenia [°C],

e) Z tablicy gęstości strumienia ciepła

oddawanego przez podłogę w zależności od

oporu cieplnego i modułu ułożenia rur dla

temperatury pomieszczenia t

=20°C wybrać

moduł ułożenia rur α.

f) Obliczyć wydajność cieplną z 1 mb wężownicy

= q x α [W/m]

gdzie:
q

- wydajność cieplna z 1 mb wężownicy [W/m],

q - faktyczna gęstość strumienia ciepła [W/m2],
α - moduł ułożenia rur [m],

g) Obliczyć wymaganą długość wężownicy l,

l = Q/q

[m]

gdzie:
l - długość wężownicy [m],
Q - straty ciepła pomieszczenia [W],
q

- wydajność cieplna z 1 mb wężownicy [W/m],

Orientacyjne zużycie rury w zależności od modułu jej

ułożenia:

h) Jeżeli l>120 mb wężownicę należy podzielić na

kilka obwodów, dla których przeprowadza się

oddzielne obliczenia cieplne i hydrauliczne,

wyznaczając ilość ciepła oddawaną przez te

wężownice

= Q (F

/F) [W]

- ciepło oddawane przez i-tą wężownice [W],

Q - straty ciepła pomieszczenia [W],
F

- powierzchnia podłogi zajmowana przez i-tą

wężownice [m2],

F - całkowita powierzchnia podłogi [m2],

Temperatura zasilenia dla wężownic połączonych
równolegle jest jednakowa.

i) Narysować wężownice na rzucie poziomym

pomieszczenia

j) Obliczyć strumień masy wody

G = (Q x 0,86) /

[kg/h]

gdzie:
G - strumieni masy wody [kg/h],
Q - straty cieplne pomieszczenia [W],


- różnica temperatury miedzy zasilaniem i

powrotem

czynnika grzewczego [K],

Przy obliczaniu oporów miejscowych należy przyjąć
współczynnik oporów miejscowych ξ=0,5 dla

pojedynczego

kolana wężownicy:

Z = Z

× ∑ς [Pa]

gdzie:
Z - opory miejscowe [Pa],
Z

- jednostkowe opory miejscowe danej wężownicy tab. 8

ς - współczynnik oporów miejscowych

Jeżeli ∆p > 20 kPa, wężownice należy podzielić na krótsze
odcinki i powtórzyć obliczenia cieplne i hydrauliczne dla
każdego z nich.

4. PRZYKŁAD OBLICZENIOWY DLA ORZEWANIA
PODŁOGOWEGO BEZ STREFY BRZEGOWEJ

1. Dane:

• pomieszczenie

kuchnia + jadalnia,

• powierzchnia całkowita

22 m

• powierzchnia zabudowy szafkami5,7 m

• powierzchnia grzejnika podłogowego 16,3 m

• temperatura wewnętrzna pomieszczenia t

20ºC,

• Maksymalna temperatura podłogi t

max

29ºC,

• Schłodzenie czynnika t

10ºC

a) Straty ciepła

Q=1300 W

b) Wykładzina podłogowa - terakota

=0,02 m

K/W

c) Orientacyjna gęstość strumienia

ciepła

=Q/F

=1300/16,3 ≈ 80 W/m

a) Straty ciepła

Q=1300 W

b) Wykładzina podłogowa - terakota

=0,02 m

K/W

c) Orientacyjna gęstość strumienia ciepła

=Q/F

=1300/16,3 ≈ 80 W/m

d) Średnia różnica temperatur

t

śr

=(t

)/2 – t

Założono:

• t

=45ºC

• t

=35ºC

t

śr

=20 K

e) Z tablicy

odczytano:

q = 85 W/m

α = 0,25 m
t

podł

= 28,4ºC

podł

< t

max

=29 ºC

f) Obliczamy wydajność cieplną z 1 mb

wężownicy:

= q × α = 85 × 0,25 = 21,25 W/m

g) Obliczamy wymaganą długość wężownicy

l = Q/q

= 1300/21,25 = 61,2 m < 120 m

k) Z rysunku odczytano:

∑ς= 30 × 0,5 = 15

Z = Z

× ∑ς = 36 × 15 = 540 Pa

∆p = R

+ Z = 118,5 ×

62 +540 = 7887 Pa <

20 kPa

Ogrzewanie ścienne jest

odmianą ogrzewania

powierzchniowego

niskotemperaturowego. Ten typ

ogrzewania znany był już w

starożytności i występował pod

postacią ogrzewania

hypokaustycznego. Gorące

gazy spalinowe z nad paleniska

wydostawały się na zewnątrz

obiektu poprzez kanały

powietrzne umieszczone w
podłodze i ścianach. W ten

sposób nagrzane elementy

budowlane przekazywały ciepło

do wnętrza pomieszczenia w

postaci promieniowania

HISTORIA

ZALETY I WADY

ZALETY

• wyższy komfort cieplny dzięki

pokrywaniu strat ciepła w

miejscu ich powstania,

• niskie temperatury

powierzchni grzejnych,

• zmniejszenie strat ciepła

przez przenikanie

• wyższa wilgotność względna

powietrza,

• korzystny profil temperatury

w pomieszczeniu, szczególnie

w połączeniu z ogrzewaniem

podłogowym

• niskie temperatury zasilania i

stąd możliwość wykorzystania

kotłów kondensacyjnych i

energii słonecznej ,

• zredukowana cyrkulacja

powietrza i kurzu w

pomieszczeniu,

• brak widocznych grzejników,

• możliwość CHŁODZENIA

pomieszczeń latem

WADY

• wyższy koszt instalacji ( o 20 -

30% w porównaniu do

tradycyjnych grzejników,

jednak niższy od ogrzewania

podłogowego),

• konieczność zwiększonej

izolacji ściany zewnętrznej na

której zamontowano grzejnik

• brak możliwości swobodnego

zagospodarowania ściany

grzejnej

• duże stałe czasowe

ZASADA DZIAŁANIA

Ogrzewanie ścienne to

instalacja

miedziana składająca się z

różnej

wielkości podtynkowych paneli
grzewczych. Panel Grzewczy
składa się z dwóch układów
połączonych ze sobą:

• Kolektora wodnego, w

którym przepływa czynniki

grzewczy (najczęściej woda)

• Rury cieplnej, przy pomocy,

której rozprowadzamy

ciepło na powierzchni

grzewczej (ścianie)

W rurze cieplnej do transportu
ciepła wykorzystywany jest
hermetycznie zamknięty

czynnik

roboczy, który po podaniu

ciepła

w kolektorze wrze w
temperaturze około 30ºC. Pary
cieczy unoszą się ku górze
skraplają się oddając ciepło.
Dzięki bardzo niewielkiej
pojemności cieplnej, zapewnia
ona dynamiczne przekazywanie
ciepła przy zachowaniu stałej
temperatury na całej swej
długości. Umożliwia to bardzo
efektywne wykorzystywanie
ciepła.

Montaż paneli w pierwszej kolejności
należy wykonać na ścianach
zewnętrznych w celu wyrównania
temperatury powierzchni wszystkich
ścian otaczających pomieszczenie
(ściana zewnętrzna jest zawsze
chłodniejsza) Przed przystąpieniem do
montażu paneli należy nawiercić

otwory

pod uchwyty mocujące. Montaż
ogranicza się do zawieszenia paneli
według projektu c.o. i wykonaniu
połączeń między panelami za pomocą
miękkiego lutu. Połączenie paneli
w moduły następować może poprzez
kolejne dołączanie paneli na ścianie,
bądź też wcześniejsze połączenie
paneli i umieszczenie gotowego
modułu. Kolektor wodny musi być
przymocowany przynajmniej dwoma
uchwytami.

ZASTOSOWANIE

Ogrzewanie sufitowe jest ogrzewaniem komfortowym i

bezpiecznym. W

Skandynawii, gdzie znane jest od blisko 30-lat, stosowane jest

przedszkolach i szpitalach. Przy tym systemie ogrzewania nie
występują konwekcyjne prądy powietrzne, w konsekwencji nie
występuje unoszenie się kurz. Dlatego ogrzewanie sufitowe

jest

przyjazne szczególnie dla alergików.

Ogrzewanie sufitowe przekazuje ciepło wszystkim

powierzchniom w

pomieszczeniu poprzez promieniowanie powodując ich

nagrzanie i

dalsze przekazywanie promieniowania. Również podłoga
zostaje nagrzana – temperatura jej powierzchni wacha się w

zależności

od rodzaju wykończenia w granicach od 21 do 24ºC

Document Outline