Systemy ogrzewań płaszczyznowych. Grzanie przez promieniowanie

Zobacz artykuł w wersji pdf pdfpdf

Podstawowy podział urządzeń ogrzewczych na promieniujące i konwekcyjne wynika z proporcji strumienia ciepła oddawanego przez grzejniki do pomieszczenia. Grzejnikami typowo promieniującymi są: promienniki podczerwieni, grzejniki sufitowe, listwy grzejne, grzejniki płaszczyznowe ścienne, grzejniki podłogowe, natomiast grzejniki z ogniw żeliwnych, stalowych oraz konwektory to grzejniki typowo konwekcyjne.

Najbardziej zbliżony do profilu idealnego, potwierdzającego popularną zasadę prawidłowego ogrzewania „nogi w cieple, głowa w chłodzie”, jest rozkład ogrzewania podłogowego, najbardziej zaś odbiegającym od niego jest profil ogrzewania nadmuchowego powietrznego.

Ogrzewania płaszczyznowe Pojęcie „ogrzewanie płaszczyznowe” oznacza system ogrzewania, w którym ciepło do pomieszczenia przekazywane jest przez otaczające powierzchnie przegród, a więc przez sufit, podłogę lub też ścianę. W związku z tym wyróżnia się ogrzewania sufitowe, podłogowe lub ścienne. W płaszczyznowych systemach ogrzewania zdecydowana część ciepła przekazywana jest do pomieszczenia na drodze promieniowania – stąd więc systemy takie zaliczane są do systemów ogrzewania promieniującego (radiacyjnego).

Promieniowanie cieplne, emitowane przez powierzchnie grzejne, pochłaniane jest nie tylko przez ciało ludzkie, ale również przez inne elementy wyposażenia pomieszczenia oraz przegrody budowlane. Powoduje to ich nagrzewanie i w konsekwencji wtórne przekazywanie zakumulowanego ciepła do pomieszczenia poprzez promieniowanie, a częściowo również przez konwekcję.

Z uwagi na podwyższoną temperaturę powierzchni w pomieszczeniu (temperaturę promieniowania) obniżona może być odpowiednio temperatura powietrza, co jest podstawową zaletą tego typu ogrzewania zarówno ze względu na komfort cieplny, jak i z uwagi na zmniejszone straty związane z wentylacją pomieszczeń – szczególnie w układach niewyposażonych w systemy rekuperacji ciepła.

Reasumując, ogrzewanie przez promieniowanie ma następujące zalety:

* unika się instalowania w pomieszczeniach widocznych elementów grzejnych (grzejników), stąd oszczędność pod względem zajęcia powierzchni oraz zwiększonej estetyki wnętrz itp.;

* podwyższone warunki higieniczne zarówno w zakresie zmniejszenia ruchów konwekcyjnych w pomieszczeniu i rozprzestrzenianiu się kurzu, jak i czystości powierzchni ogrzewanych;

* podwyższenie komfortu cieplnego, niewystępowanie zjawiska „przypiekania kurzu”, możliwość obniżenia sezonowego zużycia energii w porównaniu z ogrzewaniem konwekcyjnym.

Do wad ogrzewania przez promieniowanie zaliczyć można:

* dużą bezwładność cieplną i wskutek tego utrudnioną regulację wydajności cieplnej (w tym punkcie zdecydowaną przewagę mają elektryczne systemy ogrzewania zarówno w zakresie ich doskonałej regulacyjności miejscowej, jak również z uwagi na możliwości wykorzystania akumulacyjności cieplnej przegród dla zastosowania taniej energii elektrycznej przy zasilaniu dwustrefowym);

* brak możliwości ewentualnych późniejszych zmian wielkości grzejnika;

* wyższe koszty inwestycyjne w porównaniu z innymi systemami ogrzewania.

Należy podkreślić fakt, że zastosowanie w budynku ogrzewania przez promieniowanie, ze względu na ograniczone moce powierzchniowe systemów, wymaga podwyższonej termoizolacyjności przegród budowlanych.

Ogrzewanie podłogowe Podstawowym wymaganiem dla ogrzewania podłogowego jest ograniczenie średniej temperatury podłogi w strefie stałego przebywania ludzi do wartości tpmax=26oC. Przekroczenie tej temperatury nie jest wskazane, ponieważ pogarszają się warunki komfortu cieplnego (kontakt nogi z podłogą).

W łazienkach i pasach przyokiennych dopuszcza się nieco wyższe temperatury podłogi (rzędu 29-30oC). Wymaganie to narzuca ograniczenie strat ciepła pomieszczenia do wartości max. 60-70oC/m2, co nie zawsze jest możliwe do zrealizowania. Stosowane są wówczas ogrzewania kombinowane: podłogowo-grzejnikowe. W tym przypadku grzejniki elektryczne mogą być traktowane jako szczytowe lub uzupełniające źródło ciepła – nawet w przypadku współpracy z ogrzewaniem wodnym niskotemperaturowym.

Ogrzewanie sufitowe Ogrzewanie sufitowe ma zalety w porównaniu do innch rodzajów systemów ogrzewania, ponieważ ogranicza ruchy konwekcyjne w ogrzewanym pomieszczeniu, a tym samym unoszenie się kurzu oraz nie jest w zasadzie narażone na zasłonięcie lub zabudowę płaszczyzn grzejnych.

W przypadku ogrzewania sufitowego należy pamiętać o konieczności przestrzegania właściwej temperatury sufitu dla wysokości danego pomieszczenia. Np. w pomieszczeniach o wysokości 3 m temperatura ta nie powinna przekraczać wartości 35oC. Wymaganie to wynika z ograniczenia maksymalnej gęstości strumienia promieniowania cieplnego na głowę człowieka przebywającego w pomieszczeniu. Wartość strumienia nie powinna przekraczać 11,6 W/m2. Obliczeniowe jednostkowe moce cieplne tego systemu są wyższe niż dla ogrzewania podłogowego i wynosić mogą ok. 80-110 W/m2.

Ogrzewanie ścienne Jednym z rozwiązań ogrzewczych, zdobywających w ostatnim czasie dużą popularność wśród inwestorów, jest system ogrzewania ściennego. Zaletą tego typu ogrzewania jest niska temperatura czynnika grzewczego zasilającego instalację. Ciepło przekazywane jest poprzez dużą powierzchnię ściany, o temperaturze 25-30°C, w postaci subtelnego promieniowania. Zakres temperatury wody w instalacji do osiągnięcia pożądanego efektu cieplnego wynosi około 35-55°C.

W tym przypadku większość strumienia ciepła (90%) przekazywana jest do pomieszczenia na drodze promieniowania, a nie konwekcji. Z tego względu ogrzewanie ścienne jest najbardziej zbliżone do optymalnego. Profil rozkładu temperatury pokazuje, że gradient temperatury w pomieszczeniu praktycznie nie zmienia się wraz z wysokością. Wywiera to pozytywny wpływ na komfort cieplny, co sprawia, że całkowity poziom temperatury może zostać obniżony o 1 do 3oC, a to z kolei pociąga za sobą obniżenie kosztów ogrzewania.

Wadą ogrzewania ściennego jest dość skomplikowane wykonanie oraz problemy z brakiem wolnych ścian w pomieszczeniach, szczególnie zewnętrznych, np. kuchnie, biblioteki. Ogranicza to zastosowanie tego systemu ogrzewania do określonych pomieszczeń, jak również rodzi ewentualne problemy w przypadku zmiany aranżacji pomieszczeń czy też zwykłego wbicia gwoździa w ścianę.

Ogrzewanie grzejnikowe typu konwekcyjnego Najczęściej stosowanym rozwiązaniem w ogrzewnictwie jest zastosowanie grzejników wieszanych na ścianach pomieszczeń. Z technologicznego punktu widzenia istotne jest, aby maksymalne temperatury powierzchni grzejników, kontaktujących się z powietrzem ogrzewanych pomieszczeń, nie przekraczały 70oC. Grzejniki nie powinny również powodować nadmiernego natężenia promieniowania cieplnego (większego niż 10-12 W/m2) na przebywających w ich pobliżu ludzi. Wymagania te są niezależne – czy grzejnik zasilany jest wodą, czy energią elektryczną.

Biorąc pod uwagę fakt, że o właściwościach użytkowych zastosowanego systemu ogrzewania decydują przede wszystkim proporcje ciepła emitowanego do pomieszczeń na drodze konwekcji i promieniowania, różnorodne konstrukcje grzejników można podzielić na:

* grzejniki płytowe (płaskie pojedyncze) – charakteryzują się największą w tej grupie emisją ciepła na drodze promieniowania na poziomie do 30-50% całkowitej mocy cieplnej;

* grzejniki z żeberek żeliwnych, stalowych lub aluminiowych – wykazują zmniejszony udział ciepła przekazywanego na drodze promieniowania, rzędu 10-15%. Spowodowane jest to częściowym zacienieniem powierzchni promieniowania cieplnego przez sąsiednie elementy;

* grzejniki z kanałami powietrznymi wewnętrznymi będące pod względem konstrukcyjnym formą przejściową między ww. grzejnikami i konwektorami – emisja ciepła przekazywanego przez promieniowanie wynosi ok. 4-8%;

* konwektory (konstrukcje, w których elementy grzejne są obudowane) zarówno z grawitacyjnym, jak i z wymuszonym wentylatorowym wymuszeniem ruchu powietrza – udział promieniowania jest zbliżony do zera.

Systemy ogrzewania płaszczyznowego są ciekawą alternatywą dla klasycznych systemów ogrzewnictwa. Mimo większych kosztów inwestycyjnych, dzięki możliwości zasilania z niskotemperaturowych źródeł ciepła (geotermia, pompy cieplne, kolektory słoneczne itp.), pozwalają na uzyskanie dużych oszczędności w wydatkach na ogrzewanie pomieszczeń. Poza oszczędnościami pozwalają osiągnąć większy komfort korzystania z tego typu systemów poprzez wyeliminowanie skumulowanych źródeł ciepła na rzecz dużych płaszczyzn o umiarkowanej temperaturze powierzchni. Nie do pominięcie jest też efekt ciepłej podłogi uzyskiwany szczególnie w przypadku systemów ogrzewania podłogowego.

Jarosław Pomirski

Prenumerata Magazynu Instalatora

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij