Niniejszy artykuł dotyczy regulacji temperatury powietrza oraz regulacji hydraulicznej w układach z wieloma pętlami ogrzewania płaszczyznowego.

Poprzednie artykuły poświęcone były regulacji temperatury ogrzewania płaszczyznowego oraz zabezpieczeniu grzejnika z jedną pętlą grzewczą przed przegrzaniem. Teraz przyjrzymy się jak wygląda regulacja temperatury powietrza w przypadku ogrzewania podłogowego z wieloma pętlami.

Układy z jedną pętlą ogrzewania płaszczyznowego mają naturalne ograniczenie polegające na tym, że mogą służyć do ogrzewania lub wspomagania ogrzewania tylko jednego pomieszczenia. Wynika to z kilku powodów. W przypadku ogrzewania podłogowego będą to ściany małych pomieszczeń lub dylatacje przy dużych pomieszczeniach. Na grzejniku podłogowym nie może być postawiona żadna ściana – ze względu na konieczność dylatacji grzejnika od stałych przegród.

Oczywiście istnieje teoretyczna możliwość ogrzewania dwóch sąsiadujących pomieszczeń przez pętlę składającą się z dwóch części. Pętle muszą być wówczas połączone szeregowo. W takim jednak przypadku jedno z pomieszczeń musi być dominującym, gdzie układ regulacji temperatury pomieszczenia reguluje pracę całej pętli. W praktyce oznacza to, iż w pomieszczeniu dominującym znajduje się czujnik temperatury urządzenia regulującego temperaturę powietrza. Temperatura w drugim pomieszczeniu jest wówczas wynikowa, zaś temperaturę pożądaną uzyskuje się np. z dodatkowego źródła ciepła, sterowanego dodatkowym układem regulacyjnym. Ciepło uzyskane w drugim pomieszczeniu z ogrzewania powierzchniowego traktuje się jako tzw. zyski ciepła. Kolejnym ograniczeniem systemów ogrzewania płaszczyznowego z jedną pętlą jest jej ograniczona długość, a co za tym idzie – ograniczona wydajność grzewcza. W praktyce długość pętli, np. ogrzewania podłogowego, nie powinna być większa niż 120 m, co oznacza, że taki system możemy stosować do małych i średnich pomieszczeń.

Ogrzewanie podłogowe – wiele pętli grzewczych

W przypadku ogrzewania płaszczyznowego dużego pomieszczenia lub kilku pomieszczeń, należy stosować system z wieloma pętlami grzewczymi (rys. 1).

Ogrzewanie podłogowe - regulacja temperatury powietrza - schemat
System regulacji temperatury ogrzewania płaszczyznowego z wieloma obiegami grzewczymi [2]: 1 – głowica termostatyczna z czujnikiem przylgowym; 2 – zawór termostatyczny przelotowy; 3 – zawór regulacyjny obejścia, tzw. „by-pass”; 4 – wyłącznik zabezpieczający; 5 – pompa obiegowa; 6 – zawór zwrotny; 7 – rozdzielacz ogrzewania podłogowego; 8 – zawór nadmiarowo-upustowy; 9 – głowica termostatyczna z wyniesionym czujnikiem; 10 – głowica termostatyczna z wyniesionym zadajnikiem; 11 – siłownik termiczny; 12 – regulator elektroniczny (lub elektryczny).

W systemie z wieloma pętlami grzewczymi wyróżnić można układ ochrony grzejników płaszczyznowych przed przegrzaniem oraz systemy regulacji temperatury powietrza w poszczególnych pomieszczeniach. Elementy (1)-(6) na rys. 1 stanowią ochronę grzejników płaszczyznowych oraz moduł napędowy cyrkulacji czynnika grzewczego pętli grzewczych. Zasada działania układu w celu obniżania temperatury zasilania ogrzewania płaszczyznowego polega na wykorzystaniu zjawiska mieszania dwóch strumieni czynnika grzewczego o różnych temperaturach tZ i tP, w wyniku czego uzyskuje się czynnik o temperaturze pośredniej tM.

Zasada działania układu została opisana szczegółowo w poprzednich artykułach. Pozostałe elementy systemu, tj. (7)-(12), to układy regulacji temperatury w poszczególnych pomieszczeniach ogrzewanych za pomocą grzejników płaszczyznowych oraz zabezpieczenie pompy przed „suchobiegiem”. W przypadku systemu z kilkoma pętlami ogrzewania płaszczyznowego konieczne jest zastosowanie rozdzielacza i kolektora (7) do ogrzewania płaszczyznowego. Jest to specjalna armatura posiadająca odpowiednie wyposażenie. W przypadku belki rozdzielacza (7) są to wkładki termostatyczne, na których można zabudować głowice termostatyczne z wyniesionym czujnikiem (9) lub głowice z wyniesionym zadajnikiem (10) oraz napędy termiczne (11). W przypadku belki kolektora (7) – wkładki regulacyjne lub odcinające (fot. 1).

Ogrzewanie podłogowe - rozdzielacz
Fot. 1. Rozdzielacz i kolektor ogrzewania powierzchniowego z wkładkami termostatycznymi i odcinającymi.

Takie wyposażenie kolektora i rozdzielacza wynika z prostego faktu, iż w przypadku obiegów ogrzewania płaszczyznowego są to jedyne miejsca, w których można zabudować elementy termostatyczne i regulacyjne. Pozostałe części obiegów stanowią pętle ogrzewania, których trasa biegnie w warstwach podłogowych w przypadku grzejnika podłogowego lub w samym grzejniku. Dodatkowo kolektor i rozdzielacz ogrzewania płaszczyznowego (7) prawie zawsze ma odpowietrzniki i zawory spustowe.

Zadaniem głowicy termostatycznej z wyniesionym czujnikiem (9), głowicy z wyniesionym zadajnikiem (10) oraz siłownika termicznego jest regulacja przepływu czynnika grzewczego w poszczególnych pętlach tak, aby uzyskać zadaną temperaturę w ogrzewanych pomieszczeniach. Specjalna konstrukcja głowic (kapilara) ma za zadanie umożliwienie przeniesienia informacji o temperaturach panujących w ogrzewanych pomieszczeniach do elementu wykonawczego, zabudowanego na wkładkach termostatycznej belki rozdzielacza (7). W przypadku siłownika termicznego (11) informacja oraz sterowanie przenoszone są drogą elektryczną od sterownika (12) znajdującego się w ogrzewanym pomieszczeniu.

Ogrzewanie podłogowe – zawór nadmiarowo-upustowy

Zadaniem zaworu nadmiarowo-upustowego (8) jest ochrona pompy przed „suchobiegiem” w sytuacji, gdy nastąpi zamknięcie wszystkich wkładek termostatycznych w belce rozdzielacza (7). Przy wzroście różnicy ciśnienia spowodowanego zamknięciem wkładek termostatycznych, następuje otwarcie zaworu nadmiarowo-upustowego (8) i zapewnienie minimalnego przepływu przez pompę obiegową (5). Widok zaworu nadmiarowo-upustowego przedstawiono na fot. 2.

Ogrzewanie podłogowe - zawór nadmiarowo-upustowy
Fot. 2. Zawór nadmiarowo-upustowy [2].

Układ ochrony przed przegrzaniem, projektowany dla wielu grzejników płaszczyznowych, ogranicza swobodę przy projektowaniu samych grzejników. Wartość temperatury zasilania zadawana na głowicy termostatycznej z czujnikiem przylgowym (1) musi być dopasowana do grzejnika płaszczyznowego, wykazującego największy opór w przekazywaniu ciepła i/lub grzejnika zabudowanego w pomieszczeniu z największymi stratami jednostkowymi ciepła, odniesionymi do powierzchni. W praktyce oznacza to, że grzejniki płaszczyznowe zasilane są czynnikiem o maksymalnej dopuszczalnej temperaturze. Wartość temperatury ustawionej na głowicy termostatycznej (1) nie może przekraczać maksymalnej temperatury zasilania któregokolwiek z grzejników płaszczyznowych. W przypadku, gdy jest jeden grzejnik płaszczyznowy, istnieje możliwość uzyskania wymaganej wydajności grzejnika przy różnych temperaturach zasilania czynnika grzewczego (szeroki zakres temperatury).

Właściwą wydajność uzyskuje się przez odpowiednie dopasowanie rozstawu rur w grzejniku płaszczyznowym. W przypadku występowania kilku grzejników płaszczyznowych, temperatura zasilania musi być dopasowana do tego grzejnika, który potrzebuje maksymalnej temperatury zasilania, a więc nadwyżkę mocy grzewczej pozostałych grzejników należy skorygować przez zwiększenie rozstawu rur. Taka sytuacja wymaga doświadczenia przy projektowaniu grzejników płaszczyznowych. Najtrudniejsze są przypadki, gdy z jednego obiegu mieszającego zasilane są grzejniki płaszczyznowe o znacznym zróżnicowaniu oporu cieplnego. W przypadku ogrzewania podłogowego występują grzejniki z wykończeniem ceramicznym i drewnopodobnym.

W większości podobnych przypadków dobiera się temperaturę czynnika grzewczego dla grzejników z wykończeniem drewnopodobnym, zaś nadwyżkę mocy grzejników z wykończeniem ceramicznym kompensuje się zwiększonym rozstawem rur. W takim przypadku grzejniki podłogowe z wykończeniem drewnopodobnym mają długie pętle o dużym oporze hydraulicznym. Grzejniki z wykończeniem ceramicznym mają krótkie pętle o małym oporze hydraulicznym. Znacznie utrudnia to regulację hydrauliczną na etapie równoważenia instalacji ogrzewania płaszczyznowego. Ponadto wkładki termostatyczne zabudowane w belkach rozdzielacza mają identyczną przepustowość (kVS), co powoduje dodatkowe zróżnicowanie oporów hydraulicznych poszczególnych pętli. Z tego względu prawie nigdy nie udaje się uzyskać zalecanego autorytetu pracy (0,3-0,7) wkładek termostatycznych w łazienkach lub innych pomieszczeniach o małej powierzchni. Rozwiązaniem powyższego problemu może być zwiększenie liczby pętli ogrzewania przy wykończeniu drewnopodobnym. Pogarsza to jednak estetykę wykończenia za sprawą dodatkowych dylatacji.

Regulacja temperatury powietrza.  została także opisana w drugiej części artykułu.

Grzegorz Ojczyk NTTG

Literatura:

[1] Zima W., Muniak D., Cisek P., Ojczyk G., Pacura P.: „Zagadnienia cieplne, hydrauliczne oraz jakości wody w instalacjach ogrzewczych”, Politechnika Krakowska im. Tadeusz Kościuszki, Kraków 2015.

[2] Materiały firmowe HERZ Armatura i Systemy Grzewcze Spółka z o. o.

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