Przedmiotem poprzedniego artykułu był system regulacji ogrzewania płaszczyznowego z podwójną regulacją temperatury – równoległy. Tematem niniejszego artykułu jest system regulacyjny ogrzewania płaszczyznowego z podwójną regulacją temperatury – szeregowy.

Niewątpliwą zaletą systemu regulacji ogrzewania płaszczyznowego z podwójną regulacją temperatury w układzie równoległym jest możliwość niezależnego w pewnym zakresie kształtowania temperatury powierzchni podłogi oraz temperatury powietrza. Odpowiedzialny za regulację temperatury podłogi jest ogranicznik temperatury powrotu, zaś za temperaturę powierza odpowiedzialna jest głowica termostatyczna zabudowana na zaworze powrotnym grzejnika.

Wrażenie ciepłej podłogi niewątpliwie korzystnie wpływa na odczucie komfortu. Poczucie to jednak może być znacząco zachwiane, jeżeli podłoga jest zbyt gorąca lub zimna. W pewnych sytuacjach podłoga może okazać się zbyt gorąca, jeżeli grzejnik musi doprowadzić ciepło dodatkowo na cele grzewcze i temperatura czynnika grzewczego wynika wprost ze strat ciepła. Zbyt zimna podłoga może być wówczas, gdy grzejnik dostarczy za dużo ciepła i wydajność cieplna grzejnika podłogowego musi zostać zredukowana, aby nie przegrzać pomieszczenia.

Nie bez znaczenia jest także indywidualne odczucie komfortu ciepłej podłogi, które może być inne dla kobiet, mężczyzn, dzieci i ludzi w podeszłym wieku. Powyższe wrażenie inne będzie dla łazienki, a inne dla pomieszczenia biurowego lub mieszkalnego. Możliwość niezależnego kształtowania temperatury powietrza poprzez zmianę temperatury powietrza może być szczególnie istotne w łazienkach, gdzie grzejnik drabinkowy niejednokrotnie służy za suszarkę dla ręcznika. W takim przypadku można podnieść temperaturę na głowicy dla szybkiego i skutecznego osuszenia ręczników.

Wszystko to umożliwia opisany w poprzednim artykule podwójny równoległy system regulacji temperatury. Poważnym ograniczeniem wyżej wymienionego systemu jest konieczność zasilania zarówno grzejnika podłogowego, jak i grzejnika tradycyjnego przez nisko parametryczne źródło ciepła. Oczywiście można zastosować wysoko parametryczne źródło ciepła i zredukować temperaturę czynnika grzewczego w systemie mieszającym, ale to nieco komplikuje rozwiązanie i podnosi koszty inwestycyjne, jeżeli powyższe rozwiązanie ma dotyczyć małej łazienki.

W szeregu lepiej

Pozbawiony powyższego ograniczenia jest system regulacyjny ogrzewania płaszczyznowego z podwójną regulacją temperatury w układzie szeregowym (rys. 1).

System z podwójną regulacją temperatury w układzie szeregowym

Rys. 1. System z podwójną regulacją temperatury w układzie szeregowym: 1 – głowica termostatyczna, 2 – zawór termostatyczny, 3 – zawór ogranicznika powrotu, 4 – głowica ogranicznika powrotu, 5 – grzejnik płytowy, 6 – grzejnik podłogowy.

Czynnik grzewczy do zasilenia grzejnika płytowego (5) i grzejnika podłogowego (6) połączonego szeregowo może pochodzić ze źródła ciepła o stosunkowo wysokiej temperaturze, np. tZ = 80oC. Pierwszy w kolejności przepływu czynnika grzewczego zawsze musi być grzejnik płytowy (5), w którym następuje wstępne wychłodzenie czynnika grzewczego. Drugim zaś powinien być grzejnik podłogowy (5), który zasilany jest czynnikiem grzewczym o znacznie obniżonej i bezpiecznej temperaturze tP1.

Wartość tego obniżenia musi być dopasowana do odpowiednio zaprojektowanego grzejnika podłogowego i jest funkcją wielu zmiennych. Najczęściej grzejnik podłogowy (6) w łazience, przy wykończeniu ceramicznym będzie wymagał zasilania czynnikiem grzewczym o temperaturze bliższej 35oC. Zaś grzejnik podłogowy (6) w małej kuchni z wykończeniem izolacyjnym będzie wymagał zasilania czynnikiem grzewczym o temperaturze bliższej 50oC.

Wartość temperatury powrotu z grzejnika płytowego (6) tP1 będzie zadawana za pomocą głowicy termostatycznej ogranicznika powrotu (4). Wartości możliwych nastaw na głowicy ogranicznika są najczęściej w zakresie od 25 do 60oC w zależności od producenta ogranicznika temperatury powrotu (3, 4). Nie powinien jednak nikogo zmylić szeroki zakres nastaw temperatury tP1.

Temperaturę zasilania grzejnika podłogowego (6) należy dobrać na etapie projektowania grzejnika podłogowego (6) i płytowego (5). Dobór temperatury tP1 na etapie uruchomienia instalacji metodą prób i błędów jest zgoła skazana na niepowodzenie. Przyjęte warunki obliczeniowe co do temperatury zasilania tZ, temperatury powrotu tP1, która jest temperaturą zasilania grzejnika podłogowego (6) oraz temperatury powrotu tP2 determinuje właściwy dobór grzejnika płytowego (5) i grzejnika podłogowego (6).

Należy także zwrócić uwagę na nietypowe parametry dobru grzejnika płytowego (5), które znacząco odbiegają od wartości katalogowych podawanych przez producentów. Najczęściej grzejnik płytowy (5) pracuje przy wychłodzeniu rzędu 30oC lub większym. Wartość wychłodzenia, którą należy przyjąć przy jego doborze, zależy od parametrów doboru grzejnika podłogowego i temperatury zasilania źródła ciepła. Możemy się spodziewać, że wychłodzenie będzie tym większe, im większa będzie różnica temperatur pomiędzy temperaturą źródła tZ ciepła a temperaturą powrotu z grzejnika podłogowego (6) tP2.

Mała powierzchnie wymiany

Źle przyjęte powierzchnie wymiany ciepła, tj. źle dobrane grzejniki, mogą spowodować niedogrzanie pomieszczenia, przegrzanie podłogi lub jej niedogrzanie.

Niedogrzanie pomieszczenia może występować, gdy powierzchnia wymiany ciepła grzejnika płytowego (5) jest zbyt mała, rys. 2.

System z podwójną regulacją temperatury w układzie szeregowym z niedowymiarowanym grzejnikiem płytowym

Rys. 2. System z podwójną regulacją temperatury w układzie szeregowym z niedowymiarowanym grzejnikiem płytowym.

Odpowiedzialna za temperaturę w pomieszczeniu głowica termostatyczna (1) będzie otwierać zawór termostatyczny (2) ze względu na niedogrzanie pomieszczenia. Znaczne otwarcie zaworu termostatycznego spowoduje zwiększony strumień czynnika grzewczego, który nie zdąży się wychłodzić. Niewychłodzony czynnik będzie zatrzymany przez ogranicznik temperatury powrotu (3, 4). Redukcja przepływu czynnika grzewczego będzie dalej zwiększała niedogrzanie pomieszczenia.

Zwiększenie nastawy na ograniczniku temperatury powrotu spowoduje zwiększenie przepływu czynnika o podwyższonej temperaturze, która spowoduje przegrzanie grzejnika podłogowego (6).

Duża wymiana ciepła

Odwrotna sytuacja nastąpi, gdy grzejnik płytowy będzie miał zbyt dużą powierzchnię wymiany ciepła, rys. 3.

System z podwójną regulacją temperatury w układzie szeregowym z przewymiarowanym grzejnikiem płytowym

Rys. 3. System z podwójną regulacją temperatury w układzie szeregowym z przewymiarowanym grzejnikiem płytowym.

Analogicznie jak poprzednio odpowiedzialna za temperaturę w pomieszczeniu głowica termostatyczna (1) będzie otwierać zawór termostatyczny (2) do takiego stopnia, aby uzyskać w pomieszczeniu zadaną temperaturę. Po pewnym czasie ustabilizuje się strumień czynnik przepływający w układzie. Im większa będzie powierzchnia wymiany ciepła w grzejniku (5) tym będzie większe wychłodzenie i mniejszy strumień czynnika grzewczego. Przy zbyt dużym wychłodzeniu w grzejniku płytowym (5) temperatura tP2 może być niższa niż minimalna wymagana dla grzejnika płytowego (6) i wówczas grzejnik podłogowy będzie niedogrzany.

Zbyt mała wydajność

Dodatkowo może pojawić się niedogrzanie pomieszczenia ogrzewanego poprzez zbyt małą wydajność grzewczą grzejnika płytowego i podłogowego, spowodowaną zbyt małym przepływem czynnika grzewczego. Należy zauważyć, że w układzie szeregowym zabudowy grzejników występują dwie armatury dławiące przepływ, tj. zawór termostatyczny (2) i zawór ogranicznika temperatury powrotu (3). Ponadto z natury sam grzejnik podłogowy wykazuje duży opór hydrauliczny spowodowany dużą długością rury.

Jeżeli jest zbyt niskie ciśnienie dyspozycyjne w układzie, może dojść do redukcji przepływu czynnika w wyniku dużego oporu hydraulicznego. Na rynku nie występują ograniczniki przepływów o zredukowanym oporze hydraulicznym, wobec powyższego rekomenduje się zastosowanie zaworu termostatycznego niskooporowego (2) przy grzejniku.

Systemy z szeregowym łączeniem grzejników wykazują wiele zalet, ale mają także swoje ograniczenia. Przedmiotem następnego artykułu będą ograniczenia przy stosowaniu ograniczników temperatury powrotu jako zabezpieczeń przed przegrzaniem podłogi.

Grzegorz Ojczyk

Literatura:

Materiały firmowe HERZ Armatura i Systemy Grzewcze Spółka z o.o. (www.herz.com.pl).

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