Jak określić zapotrzebowanie ciepła oraz wielkość grzejnika?

Na początku inwestycji należy ustalić zapotrzebowanie ciepła dla pomieszczeń i zgodnie z nim wybrać wielkości grzejników. Najlepiej skorzystać z wyliczonego bilansu cieplnego, który uwzględniając straty ciepła, rozmieszczenie i przeznaczenie pomieszczeń, poda precyzyjne ilości ciepła, jakie należy dostarczyć. Problem pojawia się, kiedy nie ma takiego projektu i nie ma czasu na jego wykonanie.

Ogrzewanie pomieszczeń z wykorzystaniem grzejników ciągle jest popularnym sposobem wykonania instalacji grzewczej. Jest łatwe i szybkie w złożeniu, koszty są rozsądne, a inwestorzy cieszą się miłym uczuciem ciepła. Grzejników jest wiele różnych rodzajów oraz wielkości i można założyć, że każdy znajdzie odpowiadający mu kształt.

Zapotrzebowanie ciepła dla pomieszczenia

Na początku inwestycji należy ustalić zapotrzebowanie ciepła dla pomieszczeń i zgodnie z nim wybrać wielkości grzejników. Najlepiej skorzystać z wyliczonego bilansu cieplnego, który uwzględniając straty ciepła, rozmieszczenie i przeznaczenie pomieszczeń, poda precyzyjne ilości ciepła, jakie należy dostarczyć. Problem pojawia się, kiedy nie ma takiego projektu i nie ma czasu na jego wykonanie. Wtedy nieocenione jest doświadczenie instalatora. Tak zwane wyczucie poparte wiedzą umożliwia wystarczająco dobre określenie niezbędnej mocy grzejnika.

W budynkach remontowanych pomocą są stare pracujące grzejniki. Często spotyka się stalowe lub żeliwne radiatory członowe. W takim wypadku, określając moc jednego członu i mnożąc przez ich ilość, otrzymujemy przybliżoną moc zestawu. Sensowne wydaje się jej urealnienie, a w tym celu przeanalizowanie historii budynku i przeprowadzenie rozmowy z inwestorem. Jeśli stara instalacja wykonana była dawniej i w trakcie zamieszkiwania przeprowadzono termomodernizację domu, to moc oraz wymiary nowych grzejników można obniżyć o około 20-30%.

Wymiana żeliwa na stal

Prześledźmy przykład: do wymiany przeznaczono grzejnik żeliwny o symbolu T-1, wysokości 588 mm i 18 członach. Przy założeniu pracy instalacji w temperaturach 70/55/20oC – otrzymujemy 18 * 78 W/człon = 1404 W. Budynek poddano kompleksowej termomodernizacji, a moc nowego grzejnika można obniżyć o 30%, tj. 1404 * 0,7 = 982 W. Proponowany nowy grzejnik płytowy mógłby mieć wymiary: typ 21 (dwie płyty jeden konwektor) wys. 554 mm, długość 1100 mm, moc 1018 W. Więcej pytań rodzi się, jeśli poza rzutami pomieszczeń lub możliwością wizji lokalnej nie dysponujemy dokładniejszymi informacjami.

Powierzchnia albo kubatura

Najczęściej stosowaną metodą jest zasada obliczania zapotrzebowania na ciepło w oparciu o powierzchnię lub kubaturę potrzebną do ogrzania. W przypadku nowo budowanych obiektów lub tych termomodernizowanych – przyjmuje się wartość około 80 W/m². Warto zauważyć, że w zależności od połączenia lokalu ta wartość może być niższa i wynosić około 60 W/m². Jeszcze lepsze ocieplenie lub zastosowanie odzysku ciepła obniża zapotrzebowanie dodatkowo o około 30%.

Wartości podane powyżej odnoszą się do typowej wysokości lokalu, tj. 2,6 m. Jeżeli wysokość jest inna lub zmienna, korzystniej operować kubaturą. Współczynnik przyjmowany do obliczeń wynosi 30,8 W/m³. Wśród niektórych osób pozostało przyzwyczajenie do przeliczania powierzchni potrzebnej do ogrzania przez 100 W. Ma to uzasadnienie w przypadku starych niewystarczająco ocieplonych budynków. Porównując to z zapotrzebowaniem występującym obecnie, duży rozrzut przemawia za precyzyjnym określeniem zapotrzebowania ciepła w oparciu o bilans.

Zbyt duży…

Na pewno eksploatowanie zbyt dużych grzejników jest niekorzystne. Po pierwsze rośnie koszt inwestycji – 30% mocniejszy grzejnik podnosi jego cenę o około 20%. W celu napełnienia instalacji zużywa się więcej wody, a do napędu pompy obiegowej więcej prądu. Przewymiarowane grzejniki wywołują częste i krótkie okresy pracy kotła. Z pewnością zużyje on więcej opału niż w czasie spokojnych dłuższych cykli. Przewymiarowana instalacja jest bardzo trudna do wyregulowania i w konsekwencji uciążliwa dla użytkownika. Spada także poczucie komfortu ze względu na duże wahania temperatury powietrza oraz emitowanego promieniowania ciepła. W naszym klimacie instalacja grzewcza pracuje przeciętnie około 7-8 miesięcy, z czego przez 5 miesięcy wykorzystuje tylko 30% swojej wydajności. Lepiej nie dokładać przysłowiowych „watów” ponad to, co jest niezbędne.

Tabele mocy

Kolejną niezbędną czynnością jest umiejętne korzystanie z tabel mocy oraz współczynników korekcyjnych. W praktyce występują instalacje gazowe pracujące z założeniem 70/55/20°C, gazowe kondensacyjne 55/45/20°C oraz z pompą ciepła przy 40/30/20°C. Jeżeli nie ma do dyspozycji gotowych tabel mocy, pozostaje do użycia tabela mocy znormalizowanych (75/65/20) oraz wybór odpowiedniego współczynnika korekcyjnego. Obliczenia wykonuje się, korzystając z wzoru:

Qi = Q/F,

gdzie:

Qi = moc cieplna zależna od indywidualnej temperatury systemu,

Q = nominalna moc cieplna (∆T = 50 K),

F = współczynnik korekcyjny.

Obliczmy według przykładu:

indywidualna temperatura pracy systemu 55/45/20°C

Q nominalna moc cieplna grzejnika = 2166 W (∆T = 50 K)

F = 1,96

Poszukiwana moc cieplna Qi (55/45/20°C) = 2166/1,96

Qi = 1105,1 W

Grzejnik płytowy o mocy nominalnej 2166 W, pracując w systemie w zakresie temperatur 55/45/20°C, zapewni 1105 W mocy.

Przekształcając wzór do postaci Q = Qi * F, możemy przeliczyć moc przy indywidualnych parametrach systemu do mocy nominalnej, a następnie z tabeli mocy nominalnej dobrać rozmiar grzejnika.

Włodzimierz Guzik

Prenumerata Magazynu Instalatora

3 myśli na temat “Jak określić zapotrzebowanie ciepła oraz wielkość grzejnika?

  • 22 marca 2016 o 22:03
    Permalink

    |”Na pewno eksploatowanie zbyt dużych grzejników jest niekorzystne.( … ) W celu napełnienia instalacji zużywa się więcej wody, a do napędu pompy obiegowej więcej prądu.”
    – zawsze myślałem, że ilość wody przepompowywanej przez instalację zależy od mocy odbieranej przez grzejniki , a wynikającej z zapotrzebowania na ciepło, a na pewno nie od mocy grzejników.

    ” Przewymiarowane grzejniki wywołują częste i krótkie okresy pracy kotła.”
    – częste i krótkie okresy pracy kotła powoduje praca kotła ze zbyt wysoką temperaturą, a większa pojemność wodna instalacji powoduje dłuższe cykle pracy kotła . ( nie mówiąc już o tym, że wszystkie znane mi kotły mają funkcję minimalnego czasu przerwy między kolejnymi włączeniami , modulację mocy i wiele innych funkcji oszczędnościowych)
    zatem tekst ” Z pewnością zużyje on więcej opału niż w czasie spokojnych dłuższych cykli.” nie ma racji bytu , a kolejne zadanie o tym że
    ” Przewymiarowana instalacja jest bardzo trudna do wyregulowania i w konsekwencji uciążliwa dla użytkownika. Spada także poczucie komfortu ze względu na duże wahania temperatury powietrza oraz emitowanego promieniowania ciepła. W naszym klimacie instalacja grzewcza pracuje przeciętnie około 7-8 miesięcy, z czego przez 5 miesięcy wykorzystuje tylko 30% swojej wydajności. Lepiej nie dokładać przysłowiowych „watów” ponato, co jest niezbędne.”
    – no cóż , ja słyszałem , że kotły kondensacyjne mają najwyższą sprawność przy najniższej temperaturze , a pomiędzy pracą z temperaturą 70 st. C , a 40 st. C różnica sprawności wynosi ok. 6% które wolę zatrzymać w kieszeni, a do regulacji temperatury w pomieszczeniu używać głowic termostatycznych .

    Reasumując:
    1. duże grzejniki dają doskonały komfort jeżeli są dobrane proporcjonalnie do zapotrzebowania na ciepło , a nie do powierzchni , bo trzeba być idiotą, żeby do pomieszczenia wewnętrznego ( z jedną ścianą zewnętrzną i pomieszczeniami ogrzewanymi powyżej i poniżej ) o powierzchni 20 m2 dobrać taki sam grzejnik jak do pomieszczenia narożnego na poddaszu nad garażem o tej samej powierzchni
    2. w budynku z ogrzewaniem podłogowym należy! dobierać grzejniki na takie same parametry jak dla podłogówki , żeby nie wyrzucać pieniędzy na dodatkowe elementy sterowania temperaturą dla innego obiegu , tym bardziej że najczęściej mamy do czynienia z kotłem kondensacyjnym , który przy niższej temperaturze zasilania ma wyższą sprawność.
    3. Grzejniki żeliwne są niezniszczalne w porównaniu z blaszakami i tylko względy estetyczne mogą mieć wpływ na wymianę ich na nowe, a regulację przepływów i temperatury zapewniają zawory regulacyjne z głowicami termostatycznymi.
    4. pompy obiegowe elektroniczne zużywają niewielkie ilości prądu bardziej zależne od prawidłowego wyregulowania przepływów w instalacji niż od swojej wielkości nominalnej
    5. automatyka pogodowa jest na dzień dzisiejszy standardem i ten standard określa histerezę temperatury w pomieszczeniach, a nie moc grzejnika przy temperaturach obliczeniowych ( czyli ekstremalnym dla danej strefy klimatycznej mrozie.

    Odpowiedz
  • 22 marca 2016 o 22:07
    Permalink

    a co to jest ” Q = nominalna moc cieplna (∆T = 50 K)” , bo z tego co wiem moc grzejnika zależy od ∆T między zasilaniem , a powrotem oraz zadanej temperatury w pomieszczeniu ?

    Odpowiedz
  • 23 marca 2016 o 13:25
    Permalink

    Pompa elektroniczna nigdy na siebie nie zarobi – lepiej zalozyc zwykla, ktora przepracuje 20 lat niz elektroniczne wynalazki z RoHS, lutowane badziewnym bezolowiowym lutem, ktore to maja problem przetrwac okres gwarancji. I nie dotyczy to tylko marketowego badziewia ale i tez wielu znanych firm – jakosc elektroniki zeszla na psy. Zaoszczedzony prad nie stanowi 10% kosztow wymiany pompy, ktora po 2 latach zdechla.
    Nie raz robilem „sekcje zwlok” takiej pompy i ZAWSZE spalona byla elektronika.
    Zamontowanie pompy od solarow albo CWU (tej bez elektroniki) rozwiazuje ten problem.

    Odpowiedz

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