Centralne ogrzewanie (CO)

Współczesny piec CO

We współczesnym rozumieniu jest to dostarczenie ciepła do elementów grzejnych zlokalizowanych w docelowych pomieszczeniach za pomocą gorącej wody. Jednak zakres tego pojęcia jest szerszy - jest to dystrybucja ciepła po budowli, uzyskanego z przetworzenia paliwa w jednym, specjalnie przeznaczonym do tego pomieszczeniu, kotłowni, w tym przypadku piec nazywany jest kotłem centralnego ogrzewania, a elementy przekazujące ciepło w pomieszczeniach to grzejniki. Do rozprowadzania ciepła wykorzystuje się wodę, parę wodną lub powietrze. Stosuje się systemy obejmujące jedno mieszkanie (centralne ogrzewanie etażowe), jeden budynek, kilka budynków, a nawet całe miasta. W instalacjach obejmujących jeden budynek woda może krążyć w wyniku zmain gęstości przy zmianach temperatury (CO grawitacyjne) lub jej przepływ jest wymuszany pompą. W większych instalacjach stosuje się wyłącznie systemy z wymuszonym obiegiem.

Rodzaje grzejników

Grzejniki konwekcyjne

Grzejniki konwekcyjne ogrzewają pomieszczenie w wyniku grawitacyjnego przepływu masy powietrza wewnątrz radiatora grzejnika, w wyniku czego następuje jego ogrzanie. Przepływ grawitacyjny wynika z różnicy gęstości (czyli masy objętościowej) ciepłej i zimnej masy powietrza. Grzejniki zasilane są prądem elektrycznym lub gorącą wodą. Woda dostarczana jest instalacją centralnego ogrzewania (CO).

Wady i zalety:

• "mieszanie" powietrza w pomieszczeniu,

• relatywnie średnia prędkość nagrzewania pomieszczenia,

• łatwość regulacji temperatury,

• stabilność w utrzymaniu temperatury w pomieszczeniu,

• mniejsza powierzchnia grzejnika w stosunku do grzejników radiacyjnych

• (wada) większe nierównomierności w ogrzewaniu powietrza, ciepłe powietrze unosi się do góry.

Grzejniki radiatorowe

Grzejniki radiatorowe (obecnie wypierane przez grzejniki konwekcyjne). Powietrze przepływa na zewnątrz radiatora. Radiator ma rozwiniętą powierzchnię zewnętrzną, wykonywaną przez wyprofilowanie, wytłoczenie, przyspawanie pasów blachy do rury w której płynie czynnik grzejący.

Wady i zalety, porównanie z konwekcyjnymi:

• zajmują większą powierzchnię ściany,

• pomieszczenie jest ogrzane równomierniej,

• łatwiej uzyskać wyższe temperatury w dolnej części pomieszczenia,

• słabo wymuszają obieg powietrza w pomieszczeniu,

• większa część ciepła jest odprowadzana przez promieniowanie cieplne.

Promienniki energii cieplnej

Wady i zalety:

• ogrzewanie kierunkowe,

• nagrzewanie ciał pozostających blisko promiennika,

• duża nierównomierność ogrzewania pomieszczenia,

• niebezpieczeństwo zapłonu łatwopalnych materiałów,

Grzejniki nadmuchowe

Grzejnik nadmuchowy jest połączeniem grzejnika kowektorowego z wentylatorem napędzanym energią elektryczną. Źródłem energii cieplnej jest najczęściej prąd elektryczny (sporadycznie woda, zasadniczo stosowana w samochodach). W ostatnich latach ciepło wytwarzane jest w nowoczesnych kominkach.

Wady i zalety:

• szybkie nagrzewanie pomieszczeń (intensywne mieszanie powietrza),

• występowanie szybkiego ruchu powietrza,

• hałas generowany przez wentylator,

• trudność w stabilizacji temperatury (??),

• możliwość kierunkowego ogrzewania (skierowania strumienia powietrza),

• zimny nawiew (jako inne zastosowanie).

• małe wymiary,

• możliwość umieszczenia z dala od miejsca, które ma być ogrzewane

Ogrzewanie podłogowe

Cechą charakterystyczną ogrzewania podłogowego jest sposób emisji ciepła - jest ono dostarczane całą powierzchnią podłogi, co zapobiega powstawaniu gorących warstw powietrza w górnej części pomieszczenia (powietrze unosząc się do góry stopniowo się ochładza). Ogrzewanie wykonuje się jako elektryczne lub wodne. Najczęściej stosowane jest w łazienkach, choć nic nie stoi na przeszkodzie, by stosować je np. pod panelami podłogowymi. Woda dostarczana jest instalacją centralnego ogrzewania (CO).

Wady i zalety:

• równomierny rozkład temperatur w pomieszczeniu,

• ciepła ("przyjemna") podłoga,

• konieczność zniszczenia istniejącej podłogi i ograniczenie sposobu jej końcowego wykonania (nie może być np. z drewnianych desek)

• unoszenie się kurzu z podgrzanej podłogi.

Tradycyjne źródła energii cieplnej

Jako tradycyjne źródła energii cieplnej przyjmuje się takie metody postępowania, w których nie jest brane pod uwagę ewentualne negatywne oddziaływanie na środowisko.

Ciepło z elektrociepłowni

Ciepło z elektrociepłowni do budynku dostarczane jest rurociągami w postaci gorącej wody. Woda ta nie jest stosowana bezpośrednio do ogrzewania, lecz jej energia cieplna przekazywana jest do wewnętrznego obiegu grzewczego centralnego ogrzewania w wymienniku ciepła (rekuperatorze). W czasie przesyłu powstają duże straty ciepła (ogrzewana jest ziemia i atmosfera, a wykonanie instalacji przesyłowej wymaga wysokich nakładów, stąd mała popularność w budownictwie podmiejskim.

Wady i zalety:

• bezobsługowość,

• problemy z rozliczaniem zużytego ciepła (drogie urządzenia lub niedoskonałe metody podzielnikowe),

• wysoki koszt instalacji zasilającej,

• rozwiązanie nie wszędzie dostępne.

Ogrzewanie spalinowe

Ogrzewanie spalinowe polega na dostarczaniu ciepła uzyskanego w wyniku procesu spalania materiału zwanego paliwem. W tradycyjnych układach są to:

• materiały stałe:

• węgiel i jego pochodne

• inne materiały palne (drewno, papier, odpady gospodarcze, itp.)

• materiały gazowe:

• gaz miejski

• gaz ziemny

• mieszanka gazów: propanu i butanu,

• materiały ciekłe:

• ropa naftowa lub olej opałowy.

Piec opalany węglem - izbowy

Piec węglowy w wykonaniu tradycyjnym - tzw. piec izbowy, pozostaje w wielu gospodarstwach domowych głównym źródłem energii cieplnej. Jest kłopotliwy w eksploatacji, ponieważ:

• wymaga dostarczenia ciężkiego paliwa (często po schodach),

• wymaga nadzoru podczas palenia i wygaszania,

• po rozgrzaniu emituje dużo ciepła, które po zgaszeniu paleniska stopniowo się zmniejsza. Po wieczornym "napaleniu" rano w pomieszczeniu jest już zimno. Piec taki zabudowany w kuchni służy jednocześnie do przygotowywania potraw. Budową tradycyjnych piecy zajmuje się zdun.

Kocioł centralnego ogrzewania opalany węglem

Kocioł węglowy centralnego ogrzewania jest również kłopotliwy w ekesploatacji (ze względu na charakter materiału), ale posiada możliwość instalacji pewnych systemów automatyki. Dodatkową zaletą jest możliwość pracy ciągłej oraz kumulacja energii w zbiorniku wodnym (który może posiadać alternatywną metodę podgrzewania - np. elektryczną). System ten łatwo można przystosować do nowoczesnych metod opalania materiałami niewęglowymi. Kocioł centralnego ogrzewania instaluje się w kotłowni.

Wady i zalety:

• trudny w sterowaniu (kocioł tradycyjny)

• konieczność wykonania instalacji CO (kocioł centralny),

• konieczność stałego nadzoru człowieka,

• bardzo kłopotliwy nośnik energii.

Kocioł centralnego ogrzewania opalany gazem

Od kotła węglowego różni go znacząco charakter opału, co pozwala w większym stopniu dokonać automatyzacji procesu spalania.

Wady i zalety:

• konieczność wykonania instalacji CO,

• łatwość sterowania,

• czyste spaliny,

• czysta kotłownia.

• wysoka sprawność energetyczna (kotły kondensacyjne)

• możliwa współpraca z systemem solarnym

Kominek

Pod koniec XX w. powróciła moda na kominki, które są efektownym elementem wystroju wnętrz. Nowoczesne kominki mają niewiele wspólnego z niskosprawnymi poprzednikami, posiadają:

• zamykane palenisko (większa efektywność spalania i bezpieczeństwo) - niejednokrotnie z tzw. "zimną szybą",

• system odprowadzania ciepła (często z obiegiem wymuszonym), tak aby jak najmniej energii "szło w komin" (było oddawane do atmosfery razem ze spalinami).

• system zabezpieczeń,

• regulację płomienia

• i inne.

Wady i zalety:

• efektowny element wystroju,

• konieczność regularnego udziału człowieka,

• kłopotliwy nośnik energii.

Ogrzewanie elektryczne

Wady i zalety:

• łatwość sterowania,

• niskie koszty instalacji przyłącza,

• wysoka sprawność,

• duży koszt jednostkowy energii.

Alternatywne źródła energii cieplnej

Alternatywne źródła energii charakteryzują się zmniejszonym negatywnym oddziaływaniem (względem tradycyjnych źródeł) na środowisko naturalne, poprzez zmniejszenie emisji szkodliwych substancji, lub wykorzystanie odnawialnych źródeł energii.

Wykorzystanie energii słonecznej

Wady i zalety:

• duże uzależnienie od pogody (i rejonu geograficznego),

• bardzo niskie koszty jednostki energii,

• brak negatywnego wpływu na środowisko naturalne.

Wykorzystanie energii geotermicznej

Pozyskanie energii geotermicznej polega na wykorzystaniu różnicy temperatur pomiędzy powietrzem atmosferycznym a warstwą gleby na głębokości kilkunastu metrów. Energię uzyskuje się stosując pompę ciepła.

Wady i zalety:

• konieczność posiadania terenu z możliwością odwiertu,

• bardzo niskie koszty jednostki energii,

• brak negatywnego wpływu na środowisko naturalne.

Spalanie materiału biologicznego

Ograniczanie zużycia energii

Ograniczenie zużycia energii jest istotnym elementem prawidłowej polityki ogrzewania domu. Zużycie energii powinno się ograniczać ze względu na:

• negatywne oddziaływanie na środowisko naturalne,

• zbędne nakłady finansowe.

Zużycie energii można ograniczyć stosując metody zapobiegawcze:

• aktywne, tzn. bezpośrednio reragujące na zmieniające się warunki (np. regulacja),

• pasywne lub stałe (np. izolacja termiczna).

Regulacja

Regulacja lokalna

Regulacja lokalna polega na instalacji zaworu (mechanicznego lub elektronicznego) na grzejniku lub na dopływie energii do grzejnika. Zawór taki posiada skalę w stopniach Celsjusza, lub numerację pozwalającą zapamiętać człowiekowi "odpowiednie" położenia dla wymaganych temperatur. Często spotyka się dwa zawory i przełącznik "noc/dzień".

Działanie zaworu może być dwojakie:

• załączony/wyłączony - odcina dopływ energii (np. ciepłej wody, prądu) w momencie wykrycia temperatury "górnej" w ramach przyjętych widełek dokładności (zależnych od rodzaju grzejnika), a włącza dopływ energii po wykryciu temperatury "dolnej". Dla dobrej jakości elektrycznych grzejników konwekcyjnych widełki (czyli faktycznie wahania temperatury w pomieszczeniu) wynoszą 0,5 st. C.

• płynna regulacja - zmniejszenie przepływu energii (np. wody) do poziomu pozwalającegoo utrzymać żądaną temperaturę,

• przełączenie pracy grzejnika - np. zmiana liczby elementów grzejnych (najczęściej stosowana w grzejnikach elektrycznych).

Regulacja centralna

Regulacją centralną nazywane są mechanizmy pozwalające z jednego punktu domu wpłynąć na zmianę temperatury we wszystkich lub dowolnie wybranych punktach grzewczych poprzez:

• oddziaływanie (zdalne sterowanie) urządzeniami do regulacji lokalnej - rozwiązanie to stosowane jest w grzejnikach elektrycznych.

• zmianę ilości dostarczanego ciepła do punktów grzewczych - rozwiązanie stosowane w systemach centralnego ogrzewania, w wyniku:

• zmniejszenia temperatury wody,

• cyklicznego włączania i wyłaczania dopływu energii (stosowane również w grzejnikach elektrycznych)

---