Grzanie w ścianie, czyli wodne ogrzewanie płaszczyznowe

Ogrzewanie ścienne, będące jednym z wariantów ogrzewań płaszczyznowych, nie jest tak popularne jak ogrzewanie podłogowe, chociaż warte propagowania ze względu na wiele zalet.

Tak jak podłogowe ogrzewanie ścienne występuje w wersji wodnej (centralne ogrzewanie) lub elektrycznej (kable grzejne). Poniżej zajmę się zagadnieniami wodnego ogrzewania ściennego.

Podobieństwa i różnice

Na początku przyjrzyjmy się, jakie są podobieństwa i różnice z wodnym ogrzewaniem podłogowym:

* rozkład temperatury w funkcji wysokości pomieszczenia jest wyrównany (w ogrzewaniu podłogowym temperatura w pomieszczeniu spada wraz z wysokością nad podłogą),

* większość ciepła jest przekazywana przez promieniowanie – 90%, natomiast na zasadzie konwekcji 10%. W ogrzewaniu podłogowym te proporcje wynoszą – promieniowanie 70%, konwekcja 30%,

* w ogrzewaniu ściennym nie występuje problem oporu cieplnego wykładziny podłogi oraz np. zjawisko rozsychania się posadzki drewnianej,

* temperatura powierzchni ściany może wynosić maksymalnie 35°C, więc można uzyskać większą wydajność cieplną z 1 m2 powierzchni; dla temperatury w pomieszczeniu wynoszącej 20oC możliwa do uzyskania wydajność cieplna wynosi 140-160 W/m2, przy ogrzewaniu podłogowym najczęściej wynosi ona do 80 W/m2 (większa jest tylko w strefach przyściennych, w pasie o szerokości do 1 m od ściany zewnętrznej, gdzie może wynosić do 120 W/m2),

* w ogrzewaniu ściennym można również zastosować wyższą temperaturę zasilenia niż w ogrzewaniu podłogowym, nawet do 55oC, podczas gdy w ogrzewaniu podłogowym rzadko osiąga ona 45oC. Jeśli z jednego rozdzielacza zasilane są wężownice ogrzewania podłogowego i ściennego (częsty przypadek), wtedy przyjmuje się parametry obniżone jak dla „podłogówki”,

* mniejsza jest grubość przykrycia rur tynkiem (około 1,5 cm) niż betonem w ogrzewaniu podłogowym (około 4,5 cm). Dzięki temu ogrzewanie ścienne charakteryzuje się mniejszą bezwładnością cieplną i łatwiejszą regulacją temperatury w pomieszczeniu,

* ogrzewanie ścienne można z powodzeniem wykorzystać w okresie letnim do chłodzenia pomieszczeń, natomiast w przypadku ogrzewania podłogowego jest to możliwe, ale utrudnione ze względów termodynamicznych, gdyż zimne powietrze gromadzi się bezpośrednio nad podłogą.

Wady

Oczywiście ogrzewanie ścienne ma również wady:

* często w ogrzewanym pomieszczeniu dysponujemy zbyt małą powierzchnią ściany, żeby była ona jedynym źródłem ciepła, uwzględniając fakt, że najlepiej ogrzewać ścianę zewnętrzną jako „zimną” przegrodę pomieszczenia, a jej powierzchnia do wykorzystania w ogrzewaniu jest zmniejszona o powierzchnię okien i drzwi balkonowych. Można wtedy umieścić rury grzejne na ścianach wewnętrznych (nie wolno ich wtedy zasłaniać wysokimi szafami), połączyć z ogrzewaniem podłogowym lub z dodatkowym grzejnikiem. Ten ostatni sposób jest najmniej korzystny dla użytkownika – traci on efekt estetyczny wynikający z braku widocznych urządzeń grzewczych w pomieszczeniu.

* w przypadku mocowania na ścianie elementów wyposażenia wnętrza (obrazy, odbiornik telewizyjny) należy uważać, żeby podczas mocowania kołków w ścianie nie uszkodzić rur. W trakcie eksploatacji ogrzewania ściennego można ustalić przebieg rur grzewczych przez przyłożenie do ściany folii termoczułej. W przypadku zastosowania rur wielowarstwowych (z warstwą aluminium) pomocne może być również urządzenie do lokalizacji przewodów elektrycznych lub rur pod tynkiem.

* ściana zewnętrzna powinna spełniać warunek, że współczynnik przenikania U ≤ 0,4 W/m2. Warunek ten spełniają zgodnie z normą ściany w nowych budynkach, ale w przypadku modernizacji instalacji w starych budynkach trzeba ścianę ocieplić. Jeśli warunek maksymalnego U jest spełniony, można nie stosować dodatkowej izolacji cieplnej pod rurami grzejnymi. Izolacji tej nie stosuje się też na ścianach wewnętrznych.

Najczęściej stosowane rozwiązania techniczne można podzielić na ogrzewanie ścienne w systemie „mokrym” (z przykryciem rur grzewczych warstwą tynku), w systemie „suchym” (przykrycie płytą gipsowo-kartonową) oraz z zastosowaniem gotowych paneli ściennych.

System „mokry”

W pierwszej kolejności umieszcza się ogrzewanie ścienne w ścianach zewnętrznych. Rury układa się w postaci meandra (rys. 1), najlepiej w układzie poziomym, przy rozstawach rur 15, 20 lub 25 cm. Rozwiązanie to umożliwia najskuteczniejsze odpowietrzanie i zachowanie minimalnych promieni gięcia rur.

Mroczek193rys1

W przypadku konieczności zastosowania rozstawów 5 lub 10 cm należy wężownicę ułożyć w postaci podwójnego meandra (fot. 1).

Mroczek193fot1

Możliwe jest również układanie rur w układzie meandra pionowego (fot. 2) lub nawet wężownicy ślimakowej, ale takie rozwiązania mogą sprawić kłopoty eksploatacyjne w postaci zapowietrzania się instalacji, a jej odpowietrzanie jest znacznie trudniejsze niż instalacji grzejnikowej i wymaga zaangażowania fachowca.

Mroczek193fot2

W przypadku najczęściej stosowanych w ogrzewaniu ściennym rur wielowarstwowych PE-X/Al/PE-X, rur polietylenowych PE-X lub PE-RT o średnicy 14 mm długość wężownicy wraz z podejściem do rozdzielacza nie powinna przekraczać 80 mb.

Odległość rur od sąsiednich ścian, otworów okiennych i drzwiowych, podłogi i sufitu powinna wynosić minimum 10 cm. Listwy montażowe, w których osadza się rury, powinny być oddalone od siebie maksymalnie o 50 cm.

W systemie „mokrym” stosuje się najczęściej tynki gipsowo-wapienne o małej wydłużalności cieplnej, charakteryzujące się dobrą przewodnością cieplną oraz odpornością na temperaturę, np. tynk maszynowy MP-75 G/F. Przy nakładaniu tynku należy przestrzegać instrukcji producenta.

Tynk do ogrzewania ściennego nakładany jest warstwowo. Pierwsza warstwa powinna przykryć elementy grzewcze i mieć grubość około 20 mm. Następnie w tynk wciska się siatkę z tworzywa lub włókna szklanego o oczkach nie mniejszych niż 7 x 7 mm. Siatkę należy wywinąć na sąsiednie ściany, a jej pasy powinny zachodzić na siebie na szerokość około 20 cm. Następnie siatkę pokrywa się kolejną warstwą tynku o grubości 10-15 mm. Całkowita warstwa tynku wraz z rurami ma około 40 mm. W miejscach stykania się ściany grzewczej z sąsiednimi przegrodami powinny być wykonane dylatacje.

Ogrzewanie ścienne jest z powodzeniem stosowane w przydomowych basenach kąpielowych, ale w tym przypadku nieodpowiedni jest tynk gipsowo-wapienny. W takich przypadkach stosuje się tynk cementowo-wapienny z plastyfikatorem.

Pełną konstrukcję ogrzewania ściennego w systemie „mokrym” przedstawia rys 2.

Mroczek193rys2

System „suchy”

Najprostszym wariantem ogrzewania ściennego w systemie „suchym” jest wykonanie wężownicy meandrowej między poziomymi listwami do mocowania płyt gipsowo-kartonowych. Podobnie można ułożyć rury grzewcze na skosach poddasza użytkowego (można dyskutować, czy będzie to wtedy ogrzewanie ścienne, czy raczej sufitowe). Sposób ten powoduje pewne utrudnienia wykonawcze, np. konieczność przecięcia czy wyżłobienia listwy do mocowania płyt g-k, aby umożliwić przejście rur w pionie. Należy również uwzględnić w obliczeniach zwiększony opór przejmowania ciepła od takiej ściany – między rurami a płytą g-k zostaje warstwa powietrza.

Istnieją na rynku rozwiązania pozwalające uniknąć tych niedogodności. Rury grzewcze wciskane są w odpowiednio wyżłobione płyty montażowe (ze styropianu lub gipsowo-włókninowe), stanowiąc po ułożeniu płaską powierzchnię, ponad którą nie wystają rury. Pod rury zalecane jest zamontowanie metalowych lameli z aluminium lub blachy ocynkowanej, które znacznie zwiększają efektywną powierzchnię ogrzewania – ciepło przekazywane jest nie tylko przez gorącą rurę, ale przez nagrzany lamel. Niektóre systemy przewidują dodatkowe zastosowanie na powierzchni metalizowanej folii, ale to raczej dubluje się z wykorzystaniem lameli. Dodatkowo płyta montażowa stanowi izolację cieplną, dzięki której mniej nagrzewa się konstrukcja ściany.

Gotowe panele grzewcze

Gotowe do montażu panele ścienne to zatopione w płycie gipsowo-włókninowej rury grzewcze, na przykład z PE-X o średnicy 9,9 mm lub z miedzi o średnicy 8 mm. Przykładowe rozmiary paneli to wysokości 800, 1200 i 2000 mm, przy szerokości 625 mm. Różne wysokości pozwalają na montaż w różnych miejscach, np. pod parapetem. Grubość panela może wynosić 15 mm, a mocowany jest on do standardowych profili, przeznaczonych do montażu płyt gipsowo-kartonowych. Poszczególne panele łączone są do rozdzielacza lub wspólnym kolektorem w układzie trójnikowym.

Rodzaje rur

Do wykonywania wężownic najczęściej stosuje się rury wielowarstwowe PE-X/Al./PE lub polietylenowe PE-X lub PE-RT. Istnieją też systemy wykorzystujące rury miedziane w postaci registra w panelach grzewczych lub jako wężownica (w systemie „mokrym” rura miedziana musi być w osłonie z tworzywa ze względu na korozyjne właściwości tynku). Możliwe jest również wykorzystanie rur z polipropylenu PP, najczęściej w formie registra z cienkich rur PP, połączonych kolektorami o większej średnicy, ale należy pamiętać, że rury polipropylenowe nie są odporne na dyfuzję gazów, nie powinno się zatem łączyć takiej instalacji bezpośrednio ze źródłem ciepła i np. instalacją grzejnikową. Należy wtedy zastosować wymiennik ciepła, najlepiej płytowy ze stali nierdzewnej.

Oddzielnym rozwiązaniem jest zastosowanie w ogrzewaniu ściennym ciepłowodów, w których wykorzystano oddawanie ciepła przez czynnik wrzący w niskich temperaturach. Czynnik ten jest zamknięty hermetycznie w pionowych rurach miedzianych, odparowuje, pobierając ciepło z kolektorów znajdujących się w dolnej części tych rur, a następnie, oddając ciepło do ściany, ochładza się i skrapla, spływając w postaci cieczy z powrotem do kolektora zbiorczego.

Chłodzenie pomieszczeń

Ogrzewanie ścienne może być z powodzeniem wykorzystane do chłodzenia pomieszczeń latem, w postaci tzw. „chłodzenia pasywnego”. Pozwala ono na obniżenie temperatury pomieszczenia o 4-5oC w stosunku do temperatury zewnętrznej. Zalecana temperatura powierzchni ściany powinna wynosić 18-19°C i nie może oczywiście spaść poniżej temperatury punktu rosy. W przypadku chłodzenia można uzyskać maksymalną wydajność około 60 W/m2. Do zasilania chłodzenia pasywnego najlepiej zastosować pompę ciepła z odwracalnym obiegiem chłodniczym – w zimie będzie wykorzystywana do ogrzewania, natomiast w lecie do chłodzenia pomieszczeń.

Wskazówki projektowe

* temperatura powierzchni ściany nie powinna przekraczać dla ogrzewania 35oC, a dla chłodzenia nie powinna być niższa niż 18°C,

* maksymalna temperatura zasilania wynosi 55°C (ze względu na odporność tynku na podwyższoną temperaturę),

* różnica temperatur między zasileniem i powrotem powinna wynosić od 5 do 10 K, przy czym zalecane są „delty” bliżej tej dolnej granicy, żeby zapewnić odpowiednią prędkość przepływu, która nie powinna być niższa niż 0,2 m/s (maksymalnie około 0,8 m/s); dla ogrzewania podłogowego dolna granica prędkości przepływu to 0,1 m/s,

* ze zwiększonym przepływem wody w stosunku do innych odbiorników (grzejniki, ogrzewanie podłogowe) wiąże się również potrzeba stosowania rozdzielaczy z odpowiednimi przepływomierzami; spotkałem się już z postulatem firm, które montują ogrzewanie ścienne zasilane z pompy ciepła, żeby przepływomierze miały zakres do 12 l/min, co jest przepływem bardzo dużym (w grzejnikach rzadko przekracza 1 l/min, a w ogrzewaniu podłogowym 3 l/min); takie przepływomierze nie są oferowane w standardowych rozdzielaczach, najczęściej jest to zakres do 5 l/min.

* jeżeli wykonuje się wężownicę z rur o średnicy 14 x 2,0 mm, jej maksymalna długość wynosi 80 mb (wraz z podłączeniem do rozdzielacza), natomiast dla rury 16 x 2,0 mm – 120 mm; zastosowanie rury o średnicy 16 mm nie jest zalecane ze względu na trudności w uzyskaniu odpowiedniej prędkości przepływu,

* w przypadku stosowania ogrzewania ściennego na ścianie wewnętrznej, zaleca się, żeby opór cieplny tej ściany pod rurami grzewczymi nie był mniejszy niż 0,75 (m2 * K)/W.

Włodzimierz Mroczek

Ilustracje z arch. Kisan

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