Ogrzewanie podłogowe – regulacja temperatury powietrza (2)

Artykuł jest kontynuacją tematu „Ogrzewanie podłogowe – regulacja temperatury powietrza

Układy z wieloma grzejnikami płaszczyznowymi stosuje się, gdy pomieszczenie ma dużą powierzchnię lub jest kilka ogrzewanych pomieszczeń. W przypadku pomieszczenia o dużej powierzchni należy stosować więcej niż jeden grzejnik płaszczyznowy, aby:

  • zabezpieczyć się przed pęknięciem zbyt dużego grzejnika na skutek rozszerzalności termicznej;
  • zmniejszyć opory przepływu czynnika grzewczego;
  • umożliwić podział na strefy grzewcze;
  • możliwe było zastosowanie typowych rur, siłowników, głowic i wkładek termostatycznych w rozdzielaczu.

W przypadku kilku pomieszczeń, każde z nich posiada co najmniej jeden grzejnik płaszczyznowy. Dla umożliwienia indywidualnej regulacji temperatury w każdym ogrzewanym pomieszczeniu, pętla każdego grzejnika podłączona jest indywidualnie do wejścia rozdzielacza z wkładką termostatyczną i wyjścia kolektora z wkładką regulacyjną lub odcinającą. Regulację termostatyczną temperatury powietrza ogrzewanego pomieszczenia realizują głowice z wyniesionym czujnikiem (9), z wyniesionym zadajnikiem i czujnikiem (10) lub siłowniki termiczne (11) z regulatorem (12) – rys. powyżej. Czujnik głowicy (9), zadajnik głowicy (10) i/lub regulator (12) umieszczone są w ogrzewanym pomieszczeniu. Napędy głowic (9) i (10) oraz siłownik(i) są umieszczone na wkładkach termostatycznych rozdzielacza (7). 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.

W przypadku, gdy w pomieszczeniu ogrzewanym jest więcej niż jeden grzejnik płaszczyznowy, należy zastosować jeden regulator pomieszczeniowy (12) oraz kilka siłowników termicznych (11). Jeden regulator steruje kilkoma siłownikami termicznymi. Maksymalna liczba siłowników, jaką można podpiąć do jednego regulatora, wynika z maksymalnego obciążenia prądowego wyjścia sygnałowego. Moc elektryczna większości siłowników termicznych jest na poziomie 3 W, dlatego producenci w większości przypadków określają maksymalną liczbę siłowników termicznych, jaką można obciążyć regulator.

Każdy grzejnik płaszczyznowy winien posiadać indywidualny siłownik termiczny (11) dla umożliwienia regulacji przepływu w pętlach grzejnika płaszczyznowego. Siłowniki termiczne z regulatorami elektrycznymi lub elektronicznymi mają zastosowanie w przypadku, gdy długość kapilary jest niewystarczająca (powyżej 10 m) lub przewidywane jest sterowanie z osłabieniem nocnym lub weekendowym.

Regulacja temperatury powietrza a rozpływ czynnika i samorównoważenie

Do pełnego opisu systemu regulacji konieczna jest analiza rozpływu czynnika grzewczego po stronie pętli grzewczych. W sytuacjach, gdy długości rur w poszczególnych pętlach ogrzewania płaszczyznowego są podobne, gdy zapotrzebowanie na strumień ciepła dla poszczególnych grzejników jest porównywalny oraz przy jednakowym schłodzeniu czynnika grzewczego (np. 10ºC), układ „sam się równoważy” pod względem hydraulicznym. Taki przypadek może mieć miejsce, gdy zapotrzebowanie na strumień ciepła ogrzewanych pomieszczeń jest identyczny i w każdym pomieszczeniu zaprojektujemy identyczne grzejniki płaszczyznowe.

Układ samorównoważący może także występować, gdy zapotrzebowanie na strumień ciepła ogrzewanych pomieszczeń jest wielokrotnością wydajności grzejnika płaszczyznowego lub w jednym dużym pomieszczeniu zastosujemy takie same grzejniki o identycznej wydajności cieplnej. Wyżej wspomniane systemy samorównoważące się pod względem hydraulicznym mogą występować, gdy nie występuje indywidualna regulacja termostatyczna grzejników płaszczyznowych. Każde dodatkowe straty lub zyski ciepła w ogrzewanym pomieszczeniu powodują reakcję systemu regulacji termostatycznej, zmieniając przepływ czynnika grzewczego w pętli grzejnika płaszczyznowego w danym pomieszczeniu. W przypadku, gdy występuje więcej niż jeden grzejnik płaszczyznowy w ogrzewanym pomieszczeniu, zmiany mogą dotyczyć także innych grzejników.

Zwiększenie się stopnia otwarcia wkładki termostatycznej w belce zasilającej rozdzielacza (7), zasilającej grzejnik płaszczyznowy, spowoduje zwiększenie przepływu czynnika grzewczego w rozpatrywanej pętli, przy jednoczesnym spadku różnicy ciśnień pomiędzy belką zasilającą i powrotną. Spadek różnicy ciśnień (tzw. ciśnienia dyspozycyjnego pompy) spowodowany jest przesunięciem się w prawo punktu pracy pompy (5) na skutek wzrostu jej wydajności. Zmniejszenie się ciśnienia dyspozycyjnego pompy (5) powoduje jednoczesne zmniejszenie się przepływu czynnika grzewczego przez inne grzejniki. Zadziałanie układów regulacji termostatycznej każdego z grzejników płaszczyznowych spowoduje zmianę przepływów czynnika grzewczego w pozostałych grzejnikach, co z kolei zmieni ich wydajność grzewczą. Obowiązuje tu zasada naczyń połączonych.

Po ustabilizowaniu się zakłóceń, po stronie zysków i strat ciepła, cały system uzyskuje po pewnym czasie stan równowagi. Czas, po którym układ dojdzie do stanu równowagi, zależy od wielu czynników, podstawowymi są jednak rozpiętość instalacji oraz bezwładność cieplna grzejników płaszczyznowych. W celu skrócenia tego czasu proponuje się zastosowanie jako pompy obiegowej (5) pompy elektronicznej pracującej ze stałym ciśnieniem dyspozycyjnym. Obecnie jest to wymóg formalny, wynikający z obowiązujących przepisów. Takie rozwiązanie gwarantuje stabilną pracę grzejników płaszczyznowych. Nawet znaczne zmiany przepływów, spowodowane regulacją termostatyczną wydajności jednego z grzejników, nie powinny zakłócać pracy pozostałych.

Regulacja temperatury powietrza – armatura

Wyżej wspomniane systemy samorównoważące się pod względem hydraulicznym występują rzadko. Najczęściej mamy do czynienia z grzejnikami ogrzewania płaszczyznowego o zróżnicowanych długościach pętli, o różnych mocach grzewczych i zróżnicowanym wychłodzeniu. Projektując grzejnik płaszczyznowy, projektanci zazwyczaj zakładają identyczne schłodzenie czynnika grzewczego w ogrzewaniu płaszczyznowym, ale w praktyce rzeczywiste schłodzenie czynnika grzewczego dla różnych pętli może się znacząco różnić.

Ogrzewanie_podlogowe_rotametry_Ojczyk241fot4
Wkładki regulacyjno-odcinające, sprzężone z rotametrami

W większości układów grzewczych, dla zrównoważenia przepływów w poszczególnych pętlach ogrzewania płaszczyznowego, stosuje się armaturę zespoloną rozdzielacz-kolektor, wyposażoną we wkładki regulacyjno-odcinające, sprzężone z rotametrami (fot.).

Samorównoważenie jest realizowane analogicznie do tego w instalacji grzejnikowej przez dławienie nadwyżek ciśnienia dyspozycyjnego w sposób statyczny. W przypadku, gdy projektant na podstawie bilansu określi przepływy projektowe, należy takie wartości przepływów ustawić za pomocą elementów regulacyjnych, tzw. rotametrów. Popularne określenie „rotametr” nie w pełni opisuje właściwości wyposażenia belki rozdzielacza.

Rotametr jest przyrządem pomiarowym, służącym do pomiaru przepływu przepływającego czynnika. W przypadku tzw. rotametru zabudowanego na belce rozdzielającej mamy także możliwość dławienia przepływu przez pokręcenie jego głowicą z jednoczesnym odczytem rzeczywistego przepływu. Jeśli belka zasilająca armatury zespolonej (7 na rys. 1) posiada tylko wkładki regulacyjno-odcinające, wówczas nie ma możliwości odczytu rzeczywistego przepływu czynnika grzewczego. Doregulowanie metodą prób i błędów jest uciążliwe ze względu na dużą bezwładność grzejników płaszczyznowych.

Ważny czas

Każda nowa nastawa, poczyniona w trakcie regulacji, może dać pożądany efekt dopiero po kilku godzinach, powodując jednocześnie rozregulowanie pozostałych grzejników. Doświadczeni instalatorzy wiedzą, iż dokładne wyregulowanie tradycyjnej instalacji grzejnikowej (z grzejnikami płytowymi) może nastąpić dopiero po kilku iteracjach w ciągu kilku godzin. Analogicznie ma się sprawa z grzejnikami płaszczyznowymi, z tą różnicą, że regulacja ogrzewania płaszczyznowego obiektu z wieloma grzejnikami płaszczyznowymi może trwać nawet kilka dni. Dlatego często stosuje się armaturę zespoloną rozdzielacz-kolektor, wyposażoną we wkładki termostatyczne sprzężone z rotametrami, które pozwalają na precyzyjną regulację przepływów, z jednoczesną kontrolą na bieżąco rzeczywistych przepływów.

Jest to szczególnie istotne, gdy w ogrzewanym budynku znajduje się dużo grzejników płaszczyznowych o zróżnicowanych długościach pętli grzewczych. Należy ponadto zwrócić uwagę, iż w trakcie regulacji, próbując wyregulować jeden obieg grzewczy, rozregulowujemy pozostałe, działające dotąd poprawnie. Mając możliwość odczytu zmian w przepływach obiegów, które nie podlegają regulacji, możemy na bieżąco robić korekty ich nastaw, bez konieczności czekania na efekt rozregulowania. Dodatkowym atutem stosowania elementów regulacyjnych z rotametrami jest możliwość zobaczenia przepływającego czynnika grzewczego, co pozwala ocenić jego stan (zabarwienie, jednorodność, ilość zanieczyszczeń). Ma to duże znaczenie w trakcie uruchamiania instalacji, która jest już odpowietrzona. Taki system regulacji statycznej pozwala znacząco zaoszczędzić czas związany z regulacją instalacji, umożliwia kontrolę pracy instalacji grzewczej oraz gwarantuje poprawną pracę instalacji z zastosowaniem ogrzewania płaszczyznowego.

Grzegorz Ojczyk NTTG

Rys. 1. 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).

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