Czy ścienne grzejniki płaszczyznowe (ogrzewanie ścienne) mogą być porównywalne pod względem wydajności cieplnej w stosunku do innych typów ogrzewania płaszczyznowego, w tym podłogowego?

Kontynuując tematykę podjętą w artykule pt. „Grzanie w ścianie” („Magazyn Instalatora” 1/2017 – przyp. red.), dziś chciałbym zacząć od przedstawienia różnych systemów ściennego, „suchego” ogrzewania/chłodzenia płaszczyznowego.

Popularnym rozwiązaniem lekkiego ogrzewania płaszczyznowego ściennego jest układ pokazany na rysunku 1.

Ogrzewanie-ścienne-Przekrój-pionowy-ściany-wewnętrznej-z-izolacją-termiczną

Rys. 1. Przekrój pionowy ściany wewnętrznej z izolacją termiczną (rys. z archiwum firmy Upnor): 1 – płyta gipsowo-kartonowa, 2 – lamel metalowy rozpraszający ciepło, 3 – rura grzejna, 4 – płyta termoizolacyjna, 5 – dodatkowa warstwa izolacji, 6 – drewniana konstrukcja montażowa, 7 – mur, 8 – tynk.

Innym rozwiązaniem jest system zintegrowanych rur polibutylenowych z płytami gipsowymi o wzmocnionej konstrukcji – całość o grubości 18 mm, w tym rury o średnicy 12 mm ze ściankami grubości 1,3 mm [1]. Całość wykonana jest fabrycznie do bezpośredniego montażu na przygotowanej konstrukcji ściany z odstępami legarów co 31 cm, gładką powierzchnią w kierunku pomieszczenia.

Po wykonaniu spoin połączeniowych można całość pomalować, okleić tapetą lub ułożyć płytki – inny rodzaj okładziny. Dla ułatwienia montażu jest kilka rozmiarów płyt, a maksymalnie można podłączyć szeregowo do jednego rozdzielacza 5 m2 ściennej płyty grzewczej poprzez złączki zaciskowe umieszczone w konstrukcji podłogi lub w obszarze konstrukcji dolnej. Montaż jest szybki i możliwe jest zastosowanie zatrzasków w systemie chłodzącym.

Ogrzewanie ścienne – ekologia

Kolejnymi rozwiązaniami lekkiej metody ogrzewania płaszczyznowego ścian są systemy wykonane z ekologicznych materiałów, takich jak płyta porowata z włókien drzewnych, płyty wiórowe, płyty włóknowo-gipsowe z lamelami aluminiowymi pełniącymi rolę przewodników ciepła [2].

Ogrzewanie-plaszczyznowe-Panele-na-bazie-płyty-porowatej-z-włókna-drzewnego

Grubość warstwy grzejnej w tych systemach z wydrążonymi kanałami do ułożenia rur wyniesie od 18-58 mm, a w ich skład wchodzą panele proste, powrotne, narożne, krzyżowe i umożliwiające przejście z różnych rozstawów rur, np. ze 125 mm na 250 mm i odwrotnie oraz z możliwością użycia średnic 10-20 mm. Całość jest połączona z różnymi materiałami typu korek, płyty MFP, OSB czy cementowo-włóknowe i umożliwia na tym położenie praktycznie każdego rodzaju okładziny.

Przykładowy układ warstw może być następujący:

* konstrukcja ściany,

* ekologiczna płyta z rowkami,

* dyfuzor ciepła w postaci stalowych lub aluminiowych lameli,

* płyty cementowo-włóknowe, korek, tektura falista, nacieńsze płyty MFP, MFF, HDF,

* okładzina wykończeniowa.

Płyty gipsowe są fabrycznie impregnowane i wzmocnione włóknem zgodnie z niemiecką normą DIN 18189/PN-EN 520. Są to ścienne płyty z wyfrezowanymi rowkami, w których umieszczone są rury grzejne. Dostępne są fabrycznie gotowe płyty o grubości całkowitej 15 mm, z rurami 10,1 mm, ułożone w odstępach 45 mm w układzie ślimakowym. Występują one w dwóch wielkościach, co ułatwia dopasowanie się płyt grzejnych nawet dla wąskich ścian, a pola niegrzejące można zakryć typowymi płytami gipsowo-kartonowymi o grubości 15 mm, które można dostać w sklepach.

Ogrzewanie ścienne – elektryczne

Oprócz wodnego ogrzewania ściennego występuje też ogrzewanie elektryczne. Przykład zastosowania takiego sytemu w łazience pokazuje fotografia główna (na górze strony).

Mocowane do konstrukcji ściany płyty izolacyjne wykonane są na bazie polistyrenu ekstrudowanego, a pokryte fabrycznie siatką z włókna szklanego, wtopioną w zaprawę klejową, z wyżłobionymi rowkami do umieszczenia w nich elektrycznych przewodów grzejnych.

Po zamontowaniu przewodów grzejnych w rowkach złącza między płytami pokrywa się siatką z klejem w celu wyeliminowania klawiszowania płyt, a na całości układa się płytki glazury lub inną okładzinę ścienną. Ze względu na znaczny ciężar okładzin ceramicznych lub kamiennych płyty izolacyjne należy dodatkowo przytwierdzić do ściany mechanicznie, zgodnie z zasadami montażu izolacji termicznych w systemach BSO.

Ogrzewanie ścienne – grzejnik o małej wysokości

Tak samo jak powyższe rozwiązanie możliwe jest zastosowanie systemu ogrzewania wodnego ściennego przy użyciu płyt izolacyjnych z polistyrenu ekstrudowanego lub ekspandowanego. Potwierdzają to bardzo dobre eksperymentalne wyniki badania właściwości termicznych i komfortu cieplnego grzejnika płaszczyznowego o małej wysokości, tzw. lekkiego, przeprowadzone w układzie poziomym, podłogowym na Politechnice Białostockiej (Karpiesiuk P., Żukowski M., 2015), a także inne opracowania (Dongliang Z. i in., 2013).

Ogrzewanie-płaszczyznowe-Model-lekkiego-podłogowego-grzejnika-płaszczyznowego

Rys. 2. Model lekkiego podłogowego grzejnika płaszczyznowego [4].

W tych badaniach zastosowano zarówno obliczenia matematyczne, jak i eksperymentalne. Model matematyczny cienkiego grzejnika, a także modele badawcze wyżej wymienionych prac wykazały znakomitą stabilność cieplną, głównie ze względu na dużą bezwładność termiczną osiąganą przez promieniowanie.

Zbadano, że zdolność przenikania ciepła przez promieniowanie wynosi w tego rodzaju grzejnikach 60% całości ogrzewania, czyli o wiele więcej niż w typowych systemach grzewczych. Analiza badawcza wykazała, że przy różnych rozstawach wężownicy i temperaturach zasilania temperatura powietrza spada, gdy zmniejszamy temperaturę zasilania lub zwiększymy odległość pomiędzy rurami.

W pracy inżynierskiej (Karpiesiuk P., Żukowski M., 2015), gdzie badano różnego typu suche jastrychy oraz lekki grzejnik płaszczyznowy, wnioski były następujące:

  • model cienkiej podłogi bez gładzi betonowych i bez metalowych elementów rozpraszających ciepło (na płycie izolacyjnej z rurkami grzejnymi wpasowanymi w wyprofilowane rowki ułożono bezpośrednio klej z terakotą) jest wydajnym grzejnikiem do zastosowania w odnawialnych źródłach energii, ponieważ ciepło przez niego emitowane już przy temperaturze zasilania 28ºC było najszybciej przekazywane do otoczenia ze względu na małą bezwładność cieplną; pozostałe warianty dotyczyły różnych konfiguracji z suchymi jastrychami – z lamelami lub bez.
  • niska bezwładność systemu ułatwia sterowanie nim, co wpływa na zmniejszenie strat energii dzięki szybkiemu wzrostowi temperatury w krótkim czasie (w ciągu 1 godziny temperatura wzrasta o 10ºC);
  • cienki grzejnik płaszczyznowy jest najtańszym systemem wśród badanych, a jednocześnie należy podkreślić dodatkową jego zaletę – krótki czasu montażu i oddania do eksploatacji.

W kolejnym odcinku zajmę się tematyką wydajności cieplnej ściennych, „suchych” grzejników płaszczyznowych.

Jacek Karpiesiuk

Literatura:

1. „Ogrzewanie podłogowe Fonterra, Powierzchniowe systemy ogrzewania i chłodzenia, 12/2008.

2. „Katalog Eco Thermo Floor. Panele na bazie płyty porowatej z włókna drzewnego, 2001.

3. Karpiesiuk P. i Żukowski M.: „Badania pola temperatury przy ogrzewaniu płaszczyznowym, Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska, Katedra Ciepłownictwa, praca dyplomowa inżynierska, 2015.

4. Dongliang Z., Ning C., Zijie W.: „Experimental and numerical analysis of lightweight radiant floor heating system”, Energy and Buildings”, no. 61, 2013, pp. 260-266.

Fot. główne. Płyty izolacyjne xps z rowkami, przygotowane do montażu elektrycznych przewodów grzejnych (fot. z archiwum firmy Elektra Kardo, 2013).

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