Wymiana ciepła następuje na drodze przewodzenia, unoszenia oraz promieniowania. W emiterach ciepła, jakimi są grzejniki, mamy do czynienia ze wszystkimi rodzajami wymiany ciepła, a w zależności od rodzaju grzejnika udział każdej z nich w ogólnym bilansie jest różny.

Konwekcja w akcji

Dominującym sposobem wymiany ciepła w przypadku wodnych systemów ogrzewania jest zwykle konwekcja, w mniejszym stopniu promieniowanie. To ostatnie dotyczy najczęściej ogrzewań płaszczyznowych, a w przypadku naściennych emiterów ciepła – grzejników bez ożebrowania.

Cały proces wymiany ciepła pomiędzy płynem o temperaturze wyższej oddzielonym przegrodą od płynu o temperaturze niższej jest zjawiskiem bardzo interesującym i złożonym, jednak z uwagi na potrzeby niniejszego opracowania skupię się jedynie na wymianie zachodzącej na powierzchni grzejnika, czyli przejmowaniu ciepła na drodze konwekcji.

Z uwagi na różnice gęstości ściśle związane z temperaturą, powietrze ma tendencje do unoszenia. Dzięki temu zjawisku powietrze cyrkuluje w grzejniku, gdzie – stykając się z powierzchnią elementów grzejnych – podnosi swoją temperaturę, a następnie trafia do pomieszczenia i z niewielką szybkością, praktycznie nieodczuwalną dla użytkowników, dociera w każde miejsce. Tak dzieje się przy konwekcji naturalnej, gdzie przypływ powietrza wywołany jest wyłącznie różnicą gęstości.

Konwekcja wymuszona

Grzejniki najczęściej spotykane w instalacjach centralnego ogrzewania wykorzystują właśnie to zjawisko, zwane konwekcją swobodną (naturalną). Jednak oprócz urządzeń opartych na tej zasadzie działania coraz częstsze i powszechniejsze są grzejniki wykorzystujące konwekcję wymuszoną (mechaniczną), w których to urządzeniach naturalny ruch powietrza wspomagany jest dodatkowo pracą wentylatora lub wentylatorów.

Dzięki zmianie konwekcji na wymuszoną można uzyskać wyraźny wzrost wydajności grzejnika. Na przykład łatwo porównać, jakie moce uzyskują grzejniki kanałowe bez wentylatora oraz ich analogiczne co do wymiarów modele wspomagane pracą wentylatorów. Różnice w mocy mogą sięgać wielokrotności wydajności modeli bazowych.

Wspomaganie wentylatorem

Coraz lepsze wykorzystanie energii elektrycznej w połączeniu z wysokosprawnymi i cichymi wentylatorami pozwala utrzymać niskie koszty eksploatacji bez konieczności inwestowania w dużo większe co do gabarytów grzejniki. Zamiast grzejnika o długości 3000 mm wystarczającym może być już model o długości 1000 mm. Technika związana z wymuszeniem konwekcji nie ogranicza się jedynie do grzejników kanałowych.

Coraz częściej producenci klasycznych modeli grzejników konwektorowych, opartych na wymiennikach miedziano-aluminiowych czy też najpopularniejszych na rynku grzejników płytowych, sięgają po dobrodziejstwo mocy płynące z wykorzystania konwekcji wymuszonej. Rozwój produktów w tym kierunku wydaje się nieunikniony. Z roku na rok rośnie udział i znaczenie niskotemperaturowych źródeł ciepła w systemach ogrzewania. Obniżanie parametrów wody instalacyjnej w znaczący sposób wpływa na wydajności, które mogą uzyskiwać wtedy grzejniki. Redukcja parametrów z temperatur 75/65°C do wartości 50/40°C obniża wydajność grzejnika w zależności od typu o blisko 60%.

Siły konwekcyjne są wyraźnie słabsze dla niższych parametrów. Skutecznym lekarstwem na te niedomagania jest właśnie wymuszenie konwekcji. Wentylatory zmieniają przepływ z laminarnego na turbulentny, intensyfikując tym samym zjawisko wymiany ciepła pomiędzy zewnętrzną powierzchnią płyt i elementów konwekcyjnych grzejnika i omywającym je powietrzem.

W naściennych emiterach nie mamy już tak spektakularnych kilkusetprocentowych wzrostów wydajności, ale – co wynika z deklaracji producentów takich grzejników i osprzętu – poziom przyrostów mocy o 50-100% jest wciąż możliwy, a to oznacza, że przy obniżeniu parametrów instalacji, bez innych zabiegów (jak na przykład podniesienie izolacyjności przegród zewnętrznych), nadal możemy utrzymać gabaryty grzejników.

W przypadku modeli naściennych różnica 200 mm czy 400 mm długości grzejnika może mieć kolosalne znaczenie. Nie tylko z uwagi na samą estetykę wnętrza, lecz także, a może przede wszystkim, na ograniczenia architektoniczne. Długość dostępnej do zagospodarowania ściany lub obecność okna balkonowego mogą uniemożliwić montaż większego emitera, natomiast mniejszy model nie będzie w stanie dostarczyć niezbędnej ilości ciepła. W tym przypadku najlepszym rozwiązaniem jest zastosowanie wentylatorów wymuszających przepływ powietrza, a tym samym podnoszących wydajność cieplną grzejnika.

Robert Skomorowski

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