Energooszczędne ogrzewanie domów

Klimakonwektory i grzejniki niskotemperaturowe we współpracy z pompą ciepła

Joanna Ryńska W instalacjach z pompą ciepła, czyli niskotemperaturowych, bardzo dobrze sprawdza się ogrzewanie płaszczyznowe. Nie jest to jednak jedyne rozwiązanie. Przy zachowaniu odpowiednich zasad projektowania, doboru, wykonawstwa i użytkowania instalacja może być bowiem oparta także na grzejnikach niskotemperaturowych. W instalacjach grzewczych niskotemperaturowych coraz ważniejsze miejsce zajmują również klimakonwektory.

Ogrzewanie niskotemperaturowe (low temperature heating) to ogrzewanie wodne, w którym woda grzewcza (zasilająca) ma temperaturę 30–55°C, zamiast charakterystycznej dla systemów wysokotemperaturowych 70–80°C. Ogrzewanie takie dobrze sprawdza się w budynkach (nowych lub po termomodernizacji), w których zapotrzebowanie na ciepło jest niższe od 40 W/m 2 . We współczesnych budynkach mieszkalnych, przy prawidłowo i zgodnie z prawem wykonanej izolacji, nie jest to niczym niezwykłym. Źródłem niskotemperaturowej wody grzew czej może być gazowy kocioł kondensacyjny, kocioł na biomasę, a nawet pompa ciepła – pod warunkiem prawidłowego doboru grzejników niskotemperaturowych (inaczej grzejników LTH lub grzejników dużego formatu).

Grzejniki niskotemperaturowe –co warto o nich wiedzieć?

Grzejniki niskotemperaturowe muszą mieć jak największą efektywną powierzchnię wymiany ciepła. Jak wskazuje jeden z producentów, powierzchnia kontaktu grzejnika niskotemperaturowego z ogrzewanym powietrzem może być nawet o połowę większa niż dla tej samej wielkości grzejnika płytowego. Wymianę ciepła usprawnia też odpowiednie fałdowanie płyty grzejnika. Grzejniki w instalacji niskotemperaturowej są większe od grzejników tradycyjnych – dla nowych urządzeń, dzięki ewolucji techniki grzewczej, nie są to znaczne różnice. W instalacji z pompą ciepła można stosować zarówno specjalne grzejniki niskotemperaturowe, jak i uniwersalne urządzenia płytowe, pod warunkiem prawidłowego doboru wielkości.

Sam układ grzewczy, w który wyposażony jest grzejnik niskotemperaturowy, powinien mieć możliwie małą masę, co przekłada się na niską bezwładność cieplną. Umożliwia ona szybką reakcję urządzenia na zmiany zapotrzebowania na ciepło, szczególnie te gwałtowne (np. wietrzenie, nagły wzrost nasłonecznienia, dodatkowe zyski ciepła itp.). Pozwala to na efektywną pracę układu grzewczego i jego skuteczną regulację.

Grzejnik niskotemperaturowy, w porównaniu z wysokotemperaturowym, cechuje się mniejszym zużyciem energii (o około 30%), bardziej równomiernym rozprowadzaniem ciepła w pomieszczeniu i mniejszym unoszeniem kurzu. W porównaniu z ogrzewaniem podłogowym grzejnik niskotemperaturowy zapewnia mniejszy komfort cieplny, ale dużo szybciej reaguje na wahania temperatury (ma mniejszą bezwładność cieplną). Niektóre grzejniki wyposażone są w miedziane układy wodne i aluminiowe wymienniki. Układ oddawania ciepła zbudowany jest z lamel z blachy aluminiowej osadzonych pionowo na rurach grzejnych układu wodnego. Odpowiednio wygięte krawędzie lamel ciasno do siebie przylegają i tworzą przednią oraz tylną ścianę grzejnika. Takie rozwiązanie przyczynia się do efektywnego oddawania energii przez konwekcję i promieniowanie w instalacjach niskotemperaturowych.

Ważna rola rozdzielaczy Niskotemperaturowa instalacja grzejnikowa wymaga zastosowania odpowiedniego sys

Fot. Hewalex

temu rozdzielaczowego, z podłączeniem do rozdzielacza każdego obiegu oddzielnie. Dla instalacji niskotemperaturowej warto wybrać rozdzielacz z materiału odpornego na tworzenie biofilmu (a wtórnie osadzanie kamienia kotłowego i korozję), ponieważ jest ona podatna na zarastanie biofilmem. Szczególną odpornością wyróżniają się tu poliamid (PA 66) i stal nierdzewna. Rozdzielacze wykonuje się także ze stali i mosiądzu, a rzadziej z polifluorku winylidenu (PVDF) czy polikarbonatu (PC). Rozdzielacz powinien być wyposażony w odpowiednie komponenty regulacyjne, czyli wskaźniki przepływu (przepływomierze lub rotametry) i wkładki termostatyczne. Dzięki wskaźnikowi przepływu można wyregulować nastawy przepływu, precyzyjnie ustawiając jego wielkości na każdym obiegu. Natomiast wkładki termostatyczne niezależne od ciśnienia mają za zadanie utrzymanie

ustawionego przepływu w danym obiegu bez względu na zachowanie pozostałych. Wkładki są przygotowane do montażu sterowników termoelektrycznych, które współpracując z termostatami pokojowymi, będą reagowały na zmianę temperatury w pomieszczeniach poprzez zamykanie lub otwieranie obiegów. Zaleca się zastosowanie gotowych rozdzielaczy. W takim rozwiązaniu belki, uchwyty, elementy regulacyjne i pomiarowe, zestaw odpowietrzająco spustowy (kurki i odpowietrzniki) pochodzą od jednego producenta i stanowią gotowy zespół przygotowany do montażu w szafce rozdzielaczowej. Dzięki temu gwarancja dotyczy całego urządzenia, a nie poszczególnych elementów.

Sterowanie ogrzewaniem

Z użytkowego punktu widzenia ważne jest odmienne niż w przypadku wysokotemperaturowych źródeł ciepła sterowanie ogrzewaniem. Stosuje się regulatory pogodowe i pokojowe. Te pierwsze dostosowują temperaturę wody grzewczej do warunków panujących na zewnątrz, zwiększając temperaturę wody doprowadzanej do grzejników, kiedy temperatura zewnętrzna spada. Regulator pogodowy nie uwzględnia jednak warunków panujących w konkretnym pomieszczeniu ani preferencji użytkowników, ponieważ zapewnia zachowanie optymalnej temperatury ustawionej dla całej instalacji grzewczej. Natomiast regulator pokojowy, obsługujący konkretne pomieszczenie, daje możliwość zmiany temperatury o różnych porach doby, zależnie np. od aktywności czy przeznaczenia pomieszczenia (np. niższa temperatura w garażu czy sypialni). Można oczywiście łączyć walory pracy obu regulatorów.

Konieczne jest też zapewnienie oczekiwanego przepływu w pompie ciepła poprzez odpowiednie rozwiązanie pracy instalacji grzewczej. Rozwiązania są różne – od kilku grzejników otwartych na stałe, przez zbiornik buforujący lub układ równoważący współpracujący z pompą ciepła, po rozwiązanie buforujące zintegrowane z pompą ciepła. Wybór konkretnego rozwiązania zależy od zasobności portfela inwestora i jego świadomości.

Współpraca instalacji niskotemperaturowych W instalacjach grzewczych można też łączyć grzejniki niskotemperaturowe z ogrzewaniem podłogowym. Rozwiązania mogą być różne: » grzejniki są dominującym emiterem ciepła, a ogrzewanie podłogowe wspomaga je w wybranych pomieszczeniach z uwagi na komfort (np. sypialnia, pokój dziecka); » ogrzewanie podłogowe dominuje, a grzejniki wspomagają dostarczanie ciepła do pomieszczeń w okresach szczytowego zapotrzebowania na ciepło – rozwiązanie to sprawdzi się np. przy zastosowaniu na podłogach naturalnego drewna, które w pewnych warunkach może nadmiernie izolować ogrzewanie podłogowe od pomieszczenia; » ogrzewanie podłogowe ustawione jest na stałą temperaturę podstawową, a ogrzewanie grzejnikowe zapewnia dogrzanie do optymalnej temperatury 20°C. Rozwiązanie to dobrze sprawdzi się np. między sezonami, kiedy jest za ciepło na uruchomienie ogrzewania podłogowego, ale podczas chłodnych nocy warto uruchomić szybko nagrzewające się grzejniki.

Praktyczne rozwiązania

Ciekawym, ale droższym od typowego rozwiązaniem praktycznym jest grzejnik płytowy z oddolnym podejściem środkowym. Dzięki temu przyłącze można wykonać na etapie stanu surowego, np. w osi okna – jego położenie już się nie zmieni, niezależnie od wielkości i typu grzejnika, który zostanie w pomieszczeniu rzeczywiście zamontowany. Rozwiązanie to ułatwi pracę instalatorom, a także oszczędzi dodatkowych nakładów finansowych inwestorom w przypadku, gdy grzejnik okaże się za mały. Może się to zdarzyć, jeśli na przykład zmienią się warunki projektowe, choćby izolacja, i zapotrzebowanie danego pomieszczenia na ciepło będzie większe niż zakładane – grzejnik można łatwo wymienić bez konieczności przeróbek instalacji. Grzejniki z podłączeniem środkowym mają zwykle w nazwie konkretne wyróżnienie (np. dodatkowe oznaczenie literowe).

Ścienny grzejnik niskotemperaturowy może być też wspomagany wentylatorem, usprawniającym cyrkulację powietrza, konwekcję czy wydajność grzejnika. Wentylatora można także użyć planując modernizację źródła ciepła. Grzejnik bez wentylatora pracuje jako wysokotemperaturowy, a po wymianie źródła ciepła (np. na pompę ciepła) przechodzi na pracę niskotemperaturową i pracuje już z wentylatorem. Jeśli w remontowanym budynku nie są wymieniane przewody instalacji grzewczej, nadal można użyć grzejnika niskotemperaturowego. Należy wówczas sięgnąć po tzw. grzejniki modernizacyjne, które dzięki rozstawowi otworów przyłączeniowych dostosowanemu do starej instalacji (500 mm w osiach otworów) można łatwo dopasować do istniejącego układu przewodów.

Klimakonwektory przypodłogowe W połączeniu z niskotemperaturowym źródłem ciepła dobrze sprawdzają się też klimakonwektory (fan coils), zwane czasem grzejnikami rewersyjnymi. Przewagą tych urządzeń nad klasycznymi grzejnikami jest możliwość ich wykorzystania do chłodzenia pomieszczeń latem. Warunkiem jest zastosowanie jako źródła ciepła tzw. rewersyjnej pompy ciepła, która będzie pracować również latem, jednak w odwróconym obiegu, jako źródło wody lodowej. W ofercie rynkowej producentów rewersyjne pompy ciepła nie są niczym nietypowym – jeśli nawet nie są takie w standardzie, jest to dodatkowa opcja.

W domach jednorodzinnych najczęściej stosuje się klimakonwektory przypodłogowe montowane pionowo, które przypominają nieco modernistyczną wersję tradycyjnego grzejnika. Producenci dążą do wysmuklania urządzeń, aby głębokość klimakonwektora była jak najmniejsza (np. około 12 cm). Smukłość obudowy zwiększa wymagania wobec komponentów klimakonwektora, więc wersja slim może być droższa od podstawowej. W klimakonwektorze woda grzewcza przepływa przez wymiennik złożony z rur miedzianych i lamel aluminiowych, co zapewnia szybkie ogrzanie lub schłodzenie powietrza w pomieszczeniu. W domach jednorodzinnych zwykle stosuje się klimakonwektory dwururowe, w których wymiennik sezonowo (ręcznie lub automatycznie – w oparciu o zadaną temperaturę) przełącza się z trybu grzania w tryb chłodzenia lub odwrotnie.

Klimakonwektory mogą być wyposażone w wentylator o sprężu 30–70 Pa, który odpowiada za nawiewanie powietrza na wymiennik i przetłaczanie go do pomieszczenia. W trybie grzania fan coile wykorzystują dwa sposoby przepływu ciepła – nawiew ciepłego powietrza wymuszony działaniem wentylatora oraz promieniowanie do wnętrza panelu czołowego, który następnie ogrzewa pomieszczenie na drodze konwekcji. Standardem staje się wentylator z silnikiem EC z płynną regulacją obrotów. Zapewnia to mniejsze zużycie energii, cichą pracę oraz szybką reakcję na wahania temperatury w pomieszczeniu czy zmienne warunki pracy urządzenia (np. zmiana wielkości przepływu). Fan coile wyposaża się też w filtr oraz – opcjonalnie – rozwiązania poprawiające jakość powietrza (np. powłoki antybakteryjne).