Instalacja grzewcza
Wybór rodzaju instalacji ogrzewczej jest przy projektowaniu a póz
niej w fazie
realizacji jedną z najważniejszych decyzji inwestora. Decyzja o wyborze kotła,
rodzaju grzejników wpływa w zdecydowany sposób na koszty eksploatacji budynku,
jak również komfort użytkowania np. instalacja z elektronicznym panelem sterującym
z funkcją sterowania pogodowego. Instalacja ogrzewcza składa się z trzech
elementów: czynnika grzejnego, przewodów instalacji grzewczej oraz elementów
grzejnych w pomieszczeniach.
Czynnik grzejny
Decydując się na kocioł możemy wybierać pomiędzy:
1. Kotłami na paliwo stałe - do wyboru mamy kotły tradycyjne, kotły
wentylatorowe i kotły z automatycznym podajnikiem paliwa.
Kotły na paliwa stałe instalowane w domach jednorodzinnych muszą być podłączone
do instalacji c.o. systemu otwartego z otwartym naczyniem wzbiorczym. Instalacja
c.o. z kotłem na paliwo stałe może być zaprojektowana jako grawitacyjna
(wykorzystująca zjawisko zmiany gęstości wody wywołane zmianą jej temperatury)
lub pompowa (wyposażona w pompę zamontowaną na przewodzie zasilającym lub
powrotnym).
Fot: CICHEWICZ
2. Kotłami gazowymi - wybierać można pomiędzy kotłami jednofunkcyjnymi lub
dwufunkcyjnymi z otwartą lub zamkniętą komorą spalania, w wersjami z zasobnikiem
c.w.u. lub bez zasobnika, nowością na rynku są kotły kondensacyjne o bardzo
wysokiej sprawności.
Kotły gazowe są obecnie najbardziej popularnymi kotłami instalowanymi w domach
jednorodzinnych. Są łatwe w obsłudze, niewielkie i estetyczne. Kocioł taki szybko się
uruchamia, a przez to również szybko ogrzewa wodę w instalacji centralnego
ogrzewania. Kotły tego typu mogą współpracować z: tradycyjnym ogrzewaniem
grzejnikowym, wodnym ogrzewaniem podłogowym lub płaszczyznowym
ogrzewaniem ściennym.
Kocioł jednofunkcyjny z zasobnikiem wymaga oddzielnego pomieszczenia. Zasobnik
może być ustawiony pod kotłem lub obok niego. Kotły jednofunkcyjne z zasobnikiem
c.w.u. podgrzewają wodę kierowaną do instalacji c.o. i jednocześnie wodę znajdującą
się w zasobniku. Dzięki temu jednoczesny pobór wody ciepłej w kilku miejscach nie
powoduje zmniejszenia jej strumienia, a ciepła woda uzyskiwana jest niemal
natychmiast. Mały pobór wody nie powoduje natychmiastowego włączenia się kotła.
Trzeba pamiętać jednak, że instalacja tego rodzaju kotła jest bardziej skomplikowana
a koszt zwykle wyższy niż kotła dwufunkcyjnego. Moc kotła dobiera się na podstawie
strat cieplnych budynku i nie stosuje się dodatku mocy na produkcję ciepłej wody.
Kotły dwufunkcyjne podgrzewają wodę krążącą w instalacji c.o., a w momencie
odkręcenia kranu z ciepłą wodą przestawiają się i przygotowują ciepłą wodę
użytkową (c.w.u.). W systemach z kotłem dwufunkcyjnym maksymalne ciśnienie
wody można osiągnąć gdy jednocześnie pobierana jest ona z jednego z
ródła. Każdy
pobór wody powoduje uruchomienie kotła a czas potrzebny na ogrzanie wody to ok.
30 sek. Aby uzyskać wymaganą ilość c.w.u. kocioł powinien mieć odpowiednio dużą
moc. Instalacja kotła dwufunkcyjnego jest prostsza, a koszt niższy niż w przypadku
kotła jednofunkcyjnego.
3. Kotłami olejowymi
Kotły olejowe maja wysoką sprawność - około 94%. Można je programować i
automatycznie sterować ich pracą, co jest wygodne i pozwala zoptymalizować
zużycie paliwa. Ogrzewają wodę do instalacji centralnego ogrzewania oraz wodę
użytkową. Mogą współpracować z ogrzewaniem grzejnikowym, wodnym
ogrzewaniem podłogowym oraz ściennym ogrzewaniem płaszczyznowym. Kotły
olejowe są obok gazowych jednymi z najpopularniejszych urządzeń grzewczych. Są
stosowane na obszarach nie objętych siecią gazową, a dostawcę paliwa można
dowolnie wybierać. Kotły olejowe mają podobną budowę do kotłów gazowych,
natomiast zdecydowanie różne są palniki. W kotłach olejowych instalowane są palniki
nadmuchowe (zwane też wentylatorowymi) z jedno- lub dwustopniową regulacją. W
kotłach olejowych nie ma możliwości zastosowania pełnego priorytetu c.w.u. i
dlatego do instalacji musi być dołożony wkład z częściową lub pełną akumulacją
ciepła. Niektóre z oferowanych na rynku kotłów małej i średniej mocy wyposażone są
we wbudowany lub wolnostojÄ…cy podgrzewacz bÄ…dz
zasobnik c.w.u. wraz z układem
regulacyjnym.
Jak dobrać moc kotła?
Podstawową informacją niezbędną do doboru mocy kotła są straty ciepła domu,
który ma on ogrzewać. W przybliżeniu najprostszą metodą oszacowania strat ciepła
jest wyznaczenie ich za pomocÄ… wskaz
nika.
Przyjmuje się, że wskaz
nik obliczenia strat ciepła wynosi:
" 130-200 W/m2 - dla domów bez izolacji cieplnej, wybudowanych przed rokiem
1982;
" 90-110 W/m2 - dla domów z lat 80. i 90.;
" 50-70 W/m2 - dla domów wzniesionych od końca lat 90., dobrze zaizolowanych, z
nowoczesnymi oknami.
Informację o stratach ciepła domu otrzymujemy, mnożąc wartość wskaz
nika przez
powierzchnię domu. Te obliczenia nie uwzględniają liczby i wielkości okien, kształtu
bryły domu ani jego położenia geograficznego, czyli czynników mających znaczny
wpływ na straty ciepła, szczegółowe wyliczenia powinien wykonać projektant. Nie
chodzi tu o ryzyko niedogrzania domu, ale raczej o duże prawdopodobieństwo, że
wybrany kocioł będzie za duży. Gdy kocioł węglowy będzie miał zbyt dużą moc
będzie zużywał więcej paliwa, bo energia w nim zawarta nie będzie w pełni
wykorzystana.
Gazowy lub olejowy kocioł zasilający nowoczesną instalację c.o. o niewielkiej
pojemności wodnej, po uruchomieniu palnika bardzo szybko podgrzewa wodę do
wymaganej temperatury i wyłączy go. Podczas częstego włączania i wyłączania
kocioł będzie zużywał więcej paliwa niż podczas pracy ciągłej, bo po każdym
włączeniu część energii będzie zużywana na rozgrzanie elementów kotła i komina.
Przewody instalacji grzewczej
Do przesyłu ciepła stosujemy przewody rurowe, które wykonane mogą być z trzech
rodzajów materiałów tj.: miedzi, stali oraz tworzyw sztucznych.
1. Miedz
jest materiałem o długotrwałej wytrzymałości, wysokiej odporności
korozyjnej, charakteryzującym się bardzo dobrą plastycznością, łatwością obróbki
mechanicznej, doskonałym przewodnictwem cieplnym i elektrycznym, a także
łatwością poddawania się lutowaniu przy użyciu odpowiednich spoiw. Stosowana jest
na przewody rurowe do ciepłej i zimnej wody, instalacji centralnego ogrzewania,
systemy instalacji gazowych, w instalacjach olejowych (drogi olejowe do kotłów
centralnego ogrzewania). Miedz
i jej stopy są także stosowane są w urządzeniach
wytwarzających ciepło (kotły, podgrzewacze wody, kolektory słoneczne) jak również
w elementach przekazujących ciepło (konwektory, grzejniki).
2. Pomimo rozwoju techniki sanitarnej i grzewczej, instalacje stalowe nie zostały
wyparte przez systemy z tworzyw sztucznych. Większość instalacji była i jest
wykonana w tym właśnie systemie. Instalacje takie dzielimy ze względu na sposób
łączenia na skręcane (połączenia gwintowe) oraz instalacje stalowe spawane.
Instalacje stalowe są stosowane najczęściej do wykonywania instalacji gazowych
oraz instalacji centralnego ogrzewania. Ze względu na dużą wytrzymałość na wysokie
ciśnienia i temperatury stal znajduje zastosowanie także do rozprowadzenia c.w.u.
oraz c.o w pobliżu kotła, gdzie instalacja jest narażona na maksymalne obciążenia a
dopiero w dalszej części jest ona łączona z innymi materiałami (miedzią lub
instalacjami z tworzyw sztucznych).
3. Najnowszym rozwiÄ…zaniem techniki instalacyjnej sÄ… przewody z polietylenu
sieciowanego - PEX. Jest to tworzywo o wysokiej wytrzymałości i żywotności,
odporne na jednoczesne długotrwałe działanie ciśnienia i wysokiej temperatury. Rury
typu PE-HD/Al/Pex wykonywane są z trzech połączonych ze sobą warstw. Rdzeń z
taśmy aluminiowej, otoczony jest z jednej strony polietylenem sieciowanym, a z
drugiej zaś polietylenem o wysokiej gęstości. Dzięki takiej budowie rury łączą w sobie
zalety tworzyw sztucznych i metalu. Do połączeń przewodów PEX i PE-HD/Al/Pex
stosuje się dwa typy złączek: złączki zaciskane (skręcane) - nie wymagają urządzeń
do zagniatania lub zaprasowywania, połączenie wykonywane jest poprzez dokręcenie
nakrętki, która zaciska pierścień, złączki zaprasowywane - zaprasowywane na rurze
za pomocą specjalnej zaciskarki, tworząc trwałe zespolenie. Technologia ta
gwarantuje idealną dokładność i szczelność instalacji, szybkość montażu oraz
możliwość zalewania betonem wykonanych połączeń. Dzięki bardzo wysokim
parametrom wytrzymałościowym oraz eksploatacyjnym rury PEX są szeroko
stosowane w budownictwie. Mogą być wykorzystywane zarówno w
nowopowstających obiektach, jak i do celów remontowych w: instalacjach
wewnętrznych wody zimnej i ciepłej, instalacjach centralnego ogrzewania
grzejnikowego i podłogowego, sieciach zewnętrznych wodociągowych i
ciepłowniczych.
Wśród całego szeregu materiałów instalacyjnych z tworzyw sztucznych materiały z
polipropylenu (PP) zajmują czołowe miejsce pod względem własności materiałowych
jak też użytkowych. Jednocześnie przez lata doświadczeń możliwe było ulepszenie
technologii montażu przez skonstruowanie nowoczesnych zgrzewarek z
termostatami. Zapewniają one utrzymanie odpowiedniej, stałej temperatury przy
wykonywaniu połączeń, co jest jednym z podstawowych warunków dla zapewnienia
oczekiwanej trwałości instalacji. Instalacje wykonane w tym systemie charakteryzuje:
odporność na korozję, dająca ponad 50-letnią trwałość bez konieczności wymiany,
obojętność w stosunku do wody pitnej, niska pracochłonność przy montażu, niska
przewodność cieplna, pozwalająca ograniczyć konieczność stosowania izolacji, duża
gładkość dająca dobre warunki hydrauliczne przepływu, mała głośność przepływu,
zgrzewalność, dzięki której pod wpływem podwyższonej temperatury tworzą się
monolityczne połączenia, bez konieczności stosowania substancji chemicznych.
Instalacje wykonane w tym systemie znajdujÄ… zastosowanie przede wszystkim do
transportu wody ciepłej i zimnej, nie mniej jednak są także stosowane przy
niskotemperaturowych systemach centralnego ogrzewania.
Elementy grzejne
Aby właściwie określić zapotrzebowanie na ciepło należy poznać kilka ważnych
parametrów instalacji c.o. (temperaturę wody zasilającej, temperaturę wody
wypływającej, temperaturę w pomieszczeniu).
Pamiętać należy przy tym o kilku podstawowych zasadach:
" Należy brać pod uwagę przenikalność ciepła przez ściany zewnętrzne, podłogę,
strop. Pomieszczenia sąsiadujące ze ścianami zewnętrznymi wymagają grzejników o
większej mocy.
" Należy zwrócić uwagę na szczelność okien. Im większe ubytki ciepła przez okna,
tym większa musi być moc grzejnika.
" Ustalając pożądane temperatury wewnętrzne poszczególnych pomieszczeń trzeba
uwzglÄ™dnić ich przeznaczenie: pokoje - 20°C, Å‚azienki - 25°C, kuchnia - 18°C,
sypialnia - 18°C, pomieszczenia gospodarcze -16°C.
WydajnoÅ›ci cieplne grzejnika sÄ… okreÅ›lane dla parametrów 70/50/20°C tj.:
" Temperatura zasilania - (70) °C
" Temperatura powrotu - (50) °C
" Temperatura wewnÄ™trzna pomieszczenia - 20°C
Uzupełnieniem ogrzewania grzejnikowego może być ogrzewanie podłogowe. Może
ono również stanowić samodzielny system ogrzewania budynku. Ogrzewanie
podłogowe z uwagi na korzystniejszy dla człowieka rozkład temperatury w
pomieszczeniu, jest coraz bardziej popularnym sposobem ogrzewania pomieszczeń.
W pomieszczeniu, w którym zastosowano ogrzewanie podłogowe, temperaturę
można obniżyć o 1-2°C w porównaniu do pomieszczeÅ„ ogrzewanych innymi
systemami. Prowadzi to do oszczędności około 6-12% energii cieplnej.
Rodzaje grzejników:
1. Grzejniki żeliwne - żeliwo oznacza się dużą odpornością na korozję. Grzejniki z
niego są więc trwałe i mało wrażliwe na jakość wody. Dzięki temu można je stosować
w układach otwartych. Cechują się dużą wytrzymałością mechaniczną, nie grożą im
więc uszkodzenia. Ciśnienie robocze w układzie z tymi grzejnikami nie powinno
przekraczać 0,6 MPa, a temperatura 95°C. Można je wykorzystywać w przypadku
instalacji z grawitacyjnym przepływem wody. Charakteryzują się również dużą
pojemnością wodną, co w połączeniu z dużą ich masą własną powoduje dużą
bezwładność cieplną tego typu grzejników. Wolniej się nagrzewają, ale i dłużej
przechowują ciepło po ustaniu zasilania.
2. Grzejniki stalowe - najpopularniejszymi spośród grzejników stalowych są
grzejniki płytowe. Elementy grzejne - płyty - powstają poprzez zgrzanie dwóch
arkuszy blachy stalowej walcowanej na zimno, uformowanej tak, że powstają
kanaliki, którymi przepływa woda. Dodatkowo do płyt mogą być dołączone elementy
konwekcyjne, które zwiększają powierzchnię oddawania ciepła. Jest to blacha
stalowa wyprofilowana w kształcie fali i zgrzana z płytą. Płyty w tego typu
grzejnikach są połączone w różne konfiguracje w zależności od ilości płyt, liczby
elementów konwekcyjnych. Ze względu na budowę (liczbę płyt i ożebrowań
konwekcyjnych), wyróżnia się następujące typy grzejników płytowych: typ 10
(jednopłytowe), typ 11 (jednopłytowe z ożebrowaniem konwekcyjnym), typ 20
(dwupłytowe bez ożebrowania), typ 21 (dwupłytowe z pojedynczym ożebrowaniem
konwekcyjnym), typ 22 (dwupłytowe z podwójnym ożebrowaniem), typ 30
(trójpłytowe bez ożebrowania), typ 33 (trójpłytowe z potrójnym ożebrowaniem).
Grzejniki płytowe produkuje się w dwóch wersjach podłączenia do instalacji: z boku i
od dołu (mają wtedy wbudowany korpus zaworu termostatycznego). Grzejniki
płytowe charakteryzują się niską pojemnością wodną, więc i małą bezwładnością
cieplnÄ… - temperatura powierzchni grzejnika zmienia siÄ™ szybko po zmianie
temperatury wody. Ponieważ mocy grzewczej tego typu grzejników nie kształtuje się
tak, jak w przypadku grzejników żeberkowych poprzez dodawanie członów, istnieją
one w wielu wersjach, które różnią się wymiarami, liczbą płyt, rodzajem przyłącza.
Dopuszczalne ciśnienie waha się w granicach 0,6 MPa do 1 MPa, temperatura - 95
°C.
3. Grzejniki aluminiowe - aluminium wyróżnia bardzo dobra przewodność cieplna i
odporność na korozję. Grzejników tego typu nie powinno się jedynie łączyć z
instalacjami miedzianymi. Wyjątkiem są tutaj grzejniki aluminiowo-krzemowe, które
przy odpowiednim współczynniku Ph wody lub zastosowaniu inhibitora można łączyć
z miedzią. Wadą aluminium jest mała wytrzymałość mechaniczna.
4. Grzejniki łazienkowe - w ofercie znajdują się grzejniki z podłączeniem dolnym i
bocznym. Grzejniki z podłączeniem bocznym są najlepsze do pomieszczeń
remontowanych, gdzie mają zastąpić stare, żeliwne grzejniki o rozstawie między
wejściami 500 mm. W pomieszczeniach nowych i takich, w których wymieniana jest
instalacja c.o. najczęściej stosowane są grzejniki z podłączeniem dolnym. Używane
sformułowanie"zasilanie dolne" jest na ogół wymienne z zasilaniem na skos: woda
dopływa górą, a odpływa dołem. Ten typ zasilania jest najefektywniejszy, choć mniej
popularny.