Instalacja grzewcza

Wybór rodzaju instalacji ogrzewczej jest przy projektowaniu a później 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 źródła. 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 urządzeñ 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 wolnostojący podgrzewacz bądź 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 pomocą wskaźnika.

Przyjmuje się, że wskaźnik 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 koñca lat 90., dobrze zaizolowanych, z nowoczesnymi oknami.

Informację o stratach ciepła domu otrzymujemy, mnożąc wartość wskaźnika 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 prawdopodobieñstwo, 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. Miedź 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). Miedź 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 rozwiązaniem techniki instalacyjnej są 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. Rdzeñ 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 połączeñ przewodów PEX i PE-HD/Al/Pex stosuje się dwa typy złączek: złączki zaciskane (skręcane) - nie wymagają urządzeñ do zagniatania lub zaprasowywania, połączenie wykonywane jest poprzez dokręcenie nakrętki, która zaciska pierścieñ, 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 połączeñ. 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 doświadczeñ możliwe było ulepszenie technologii montażu przez skonstruowanie nowoczesnych zgrzewarek z termostatami. Zapewniają one utrzymanie odpowiedniej, stałej temperatury przy wykonywaniu połączeñ, 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 znajdują 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 pomieszczeñ trzeba uwzględnić ich przeznaczenie: pokoje - 20°C, łazienki - 25°C, kuchnia - 18°C, sypialnia - 18°C, pomieszczenia gospodarcze -16°C.

Wydajności cieplne grzejnika są określane dla parametrów 70/50/20°C tj.:

• Temperatura zasilania - (70) °C

• Temperatura powrotu - (50) °C

• Temperatura wewnętrzna 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 pomieszczeñ. W pomieszczeniu, w którym zastosowano ogrzewanie podłogowe, temperaturę można obniżyć o 1-2°C w porównaniu do pomieszczeñ 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 ożebrowañ 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 cieplną - temperatura powierzchni grzejnika zmienia się 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 pomieszczeñ 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.