Niniejszy artykuł poświęcony jest systemowi ogrzewania ściennego realizowanego w technologii suchej. Określenie „suchy” wiąże się z technologią jego realizacji. Grzejnik ścienny jest wykonywany bez wykorzystywania tynku w postaci półpłynnej z dodatkami modyfikującymi.

Motorem napędowym rozwoju nowych technologii w tym segmencie techniki grzewczej są niewątpliwie rosnące wymagania użytkowników obiektów budowlanych oraz wzrost cen nośników energii. Podstawową cechą systemów powierzchniowych jest wykorzystywanie powierzchni przegród budowlanych do przekazywania strumienia chłodu na pokrycie zysków ciepła pomieszczeń.

Takie rozwiązanie umożliwia redukcję elementów wyposażenia wnętrz, przeznaczonych tylko do celów schładzania lub klimatyzacji, jak fancoile czy systemy schładzania powietrznego. Poprzez całkowite pokrycie zysków ciepła od ludzi, przegród i wyposażenia pomieszczeń można znacznie zredukować strumień powietrza wentylacji schładzającej.

Jeśli zyski ciepła zostaną zaabsorbowane przez chłodzenie ścienne, sufitowe lub podłogowe, wówczas strumień powietrza nawiewanego (wentylacyjnego) zostanie zredukowany do ilości wynikającej z potrzeb higienicznych. Nawiewane zaś powietrze będzie wyłącznie powietrzem świeżym bez powietrza recyrkulacyjnego.

Chłodzenie i ogrzewanie ścienne – doskonałe w open space

Redukcja ilości urządzeń chłodzących daje więcej wolnej przestrzeni do dyspozycji, z możliwością swobodnej aranżacji, bez ograniczeń spowodowanych elementami instalacji klimatyzacyjnej. W przypadku budynków biurowych lub usługowych, pomieszczenia są projektowane jako wielkokubaturowe tzw. open space z wydzielonymi węzłami sanitarnymi.

Podział na mniejsze pomieszczenia często realizowany jest po sprzedaży lub wynajęciu dużych pomieszczeń. Wydzielenie mniejszych pomieszczeń realizowane jest w technologii ze ścianami gipsowo-kartonowymi. Zastosowanie systemu suchego pozwala na zintegrowanie systemu grzania i chłodzenia w ramach systemu ścianek działowych, gdzie zamiast zwykłych płyt gipsowo-kartonowych wykorzystywane są płyty grzewcze lub chłodzące systemu suchego.

Chłodzenie i ogrzewanie ścienne to duża powierzchnia

Cechą charakterystyczną systemu chłodzenia ściennego jest znaczne „rozwinięcie” powierzchni schładzającej w stosunku do tradycyjnych rozwiązań z fancoilami czy klimatyzatorami. Duża powierzchnia chłodzenia oznacza relatywnie wysoką temperaturę samej powierzchni chłodzącej przy zachowaniu wymaganej wydajności całkowitej.

Zagadnienie to należy rozpatrywać w dwóch aspektach: ekonomicznym i komfortu cieplnego. Aspekt ekonomiczny oznacza redukcję zapotrzebowania na chłód, wynikający z wyższej temperatury w pomieszczeniach schładzanych lub klimatyzowanych oraz bardziej efektywne wykorzystanie tradycyjnych lub nietypowych źródeł chłodu. Przy dużej powierzchni chłodzącej większy jest udział przegród o niskiej temperaturze (mniejsze promieniowanie) w kształtowaniu komfortu cieplnego oraz absorbowaniu ciepła, niż przy chłodzeniu tradycyjnym.

Komfort cieplny jest więc odczuwalny przy wyższej temperaturze powietrza. Wyższa temperatura w pomieszczeniach schładzanych lub klimatyzowanych oznacza mniejsze zapotrzebowanie na strumień „zimna”. Wynika to z faktu, iż przy mniejszej średniej różnicy temperatury po obu stronach przegród występują mniejsze zyski ciepła wynikające z przenikania ciepła przez przegrody. Dotyczy to przegród pomiędzy pomieszczeniami schładzanymi i pomieszczeniami bez schładzania lub przegród zewnętrznych pomieszczeń schładzanych.

Niższe zapotrzebowanie na strumień „zimna” wynika także z mniejszego zapotrzebowania na chłód dla schłodzenia powietrza nawiewanego. Nie musimy tak mocno schładzać powietrza nawiewanego, aby uzyskać ten sam efekt. Gdy chłodzenie płaszczyznowe pracuje przy wyższej temperaturze czynnika chłodzącego, bardziej efektywnie mogą pracować źródła chłodu, takie jak chillery lub pompy ciepła.

Relatywnie wysoka temperatura zasilania oznacza możliwość praktycznego wykorzystania części „zimna” z niekonwencjonalnych źródeł chłodu, np. wody wodociągowej, która później będzie wykorzystana na potrzeby ciepłej wody użytkowej.

We współpracy z pompą ciepła

Innym niekonwencjonalnym źródłem chłodu może być dolne źródło pompy ciepła z kolektorem gruntowym w trakcie regeneracji, tzw. chłodzenie pasywne. Przy zastosowaniu pomp ciepła pracujących w trybie odwróconym, gdy pożądanym efektem jest pozyskanie chłodu, w pewnych warunkach zbliżenie średnich temperatur dolnego i górnego źródła ciepła o 1oC może spowodować poprawę efektywności pracy urządzenia nawet o 10%.

Interesującym zagadnieniem przy opracowywaniu koncepcji schładzania pomieszczeń jest aspekt komfortu cieplnego przebywających tam osób. Często bywa, iż komfort cieplny projektanci ograniczają tylko do zapewnienia temperatury obliczeniowej 24oC latem, zgodnie z normą określającą warunki komfortu cieplnego dla klimatyzacji.

Komfort cieplny

Odpowiednia średnia temperatura w pomieszczeniach schładzanych jest jednym z elementów komfortu cieplnego. Ważna jest także jednorodność pola temperatury i promieniowania w pomieszczeniach schładzanych. Wszystkie te parametry zależą od przegród budowlanych, ilości przeszkleń, lokalizacji źródeł ciepła, czyli od czynników, na które projektant instalacji sanitarnych nie ma wpływu.

Dlatego należy zastosować takie systemy, które pozwalają zredukować niekorzystne uwarunkowania w pomieszczeniach schładzanych. Przykładem takiego rozwiązania są systemy chłodzenia ściennego, podłogowego lub sufitowego. Chłodzenie płaszczyznowe, dzięki rozciągnięciu powierzchni chłodzącej na dużym obszarze (wielkopłaszczyznowe), pozwala na znaczną redukcję różnicy temperatury w pomieszczeniach schładzanych oraz powoduje jednorodne pole promieniowania w całym obszarze.

W przypadku schłodzenia powierzchniowego istnieje możliwość redukcji chłodzenia systemami powietrznymi, co ma ogromne znaczenie dla poprawy komfortu przebywania w pomieszczeniach schładzanych lub klimatyzowanych bez efektu przeciągu.

Chłodzenie ścienne – ograniczenia systemowe

Systemy chłodzenia płaszczyznowego mają jednak także ograniczenia. Podstawowym jest wydajność jednostkowa i brak możliwości jej intensyfikacji. Ze względu na obniżenie temperatury przegród jako temperaturę komfortu można przyjąć dla lata nawet 28oC. Przy temperaturze zasilania czynnika chłodzącego 17oC i jego podgrzaniu o 3oC do temperatury 20oC można uzyskać wydajność chłodzenia z 1 m2 powierzchni chłodzącej ok. 40 W.

Powyższe ograniczenie wynika z temperatury zasilania czynnikiem chłodzącym o temperaturze 17oC. Taka temperatura czynnika może spowodować niebezpieczeństwo wykroplenia się wilgoci zawartej w powietrzu na przegrodzie.

Dla temperatury 28oC w pomieszczeniu i temperatury medium chłodzącego 17oC maksymalna wilgotność powietrza nie powinna przekraczać 48%, przy zachowaniu 1oC różnicy pomiędzy temperaturą zasilania i temperaturą kondensacji wilgoci zawartej w powietrzu schładzanym w pomieszczeniu.

Ograniczenie to powoduje zmniejszenie wydajności systemu chłodzenia, jeżeli wilgotność przekroczy wartość 48% powietrza w pomieszczeniu. Koniecznym wymogiem jest stosowanie czujników punktu rosy dla zabezpieczenia przegród przed niekontrolowaną kondensacją i systemów automatyki, które będą mogły kontrolować stan wilgotności na powierzchni przegrody.

Chłodzenie i ogrzewanie ścienne – moce obiegów

Kolejnym ograniczeniem są niezbyt duże moce obiegów chłodzących. Wynika to z ograniczonej długości pętli chłodzących do 55 m oraz małej różnicy temperatury pomiędzy zasilaniem i powrotem czynnika chłodzącego, wynoszącej zaledwie 3oC. W tradycyjnych systemach grzewczych różnice temperatury pomiędzy zasilaniem i powrotem wynoszą od 15 do 25oC, zaś w tradycyjnych systemach chłodzących różnice temperatury pomiędzy zasilaniem i powrotem wynoszą od 5 do 7oC.

Małe wychłodzenie czynnika powoduje duże strumienie objętościowe, co z kolei powoduje duże opory hydrauliczne, duże średnice rur, spore koszty inwestycyjne. Ograniczeniem w zastosowaniu suchych systemów chłodzenia jest asortyment kształtów płyt chłodzących oraz możliwość tworzenia lub zabudowy tylko przegród płaskich lub graniastych. Z płyt systemu suchego nie można stworzyć przegród w postaci koła lub ścian na podstawie łuku lub elipsy.

Mała moc jednostkowa ogranicza zastosowanie wyłącznie suchego systemu chłodzenia powierzchniowego do obiektów dobrze izolowanych cieplnie lub o małych zyskach ciepła. Ze względu na swoją specyfikę, system każdorazowo wymaga zaprojektowania oraz realizacji przez osoby o wysokich kwalifikacjach zawodowych.

W przypadku łączenia funkcji ogrzewania i chłodzenia powierzchniowego wymiarowanie instalacji należy dokonać w oparciu o wymagane zapotrzebowanie na chłodzenie. Wydajność grzewcza prawie zawsze będzie zapewniona.

Minimalizacja wad

Opisany w niniejszym artykule system (chłodzenie i ogrzewanie ścienne), stosowany samodzielnie, pomimo licznych zalet posiada także ograniczenia. Można je zminimalizować, jeśli system suchy chłodzenia ściennego będzie stosowany w konfiguracji z innymi systemami. W przypadku klimatyzacji lub wentylacji schładzającej stanowi on doskonałe uzupełnienie systemu powietrznego.

W przypadku przemyślanego ogrzewania powierzchniowego zimą z wykorzystaniem pomp ciepła, latem umożliwia schładzanie pomieszczeń bez dodatkowych kosztów przez odwrócenie pracy pompy ciepła lub, co bardziej interesujące, przez chłodzenie pasywne przy jednoczesnej regeneracji wymiennika gruntowego.

Dlatego zawsze warto rozważyć możliwość zastosowania suchego systemu chłodzenia powierzchniowego przy okazji projektowania suchego systemu ogrzewania powierzchniowego.

Grzegorz Ojczyk, NTTG

Rys. Przykład łączenia ogrzewania i chłodzenia w jeden system; 1 – panel ścienny, 2 – rozdzielacz, 3 – zawór równoważący, 4 – regulator różnicy ciśnienia, 5 – zawór regulacyjny z siłownikiem, 6 – siłownik termiczny, 7 – zawór regulacyjny z siłownikiem, 8 – sterownik.

Prenumerata Magazynu Instalatora

Jedna myśl na temat “Chłodzenie i ogrzewanie ścienne

  • 1 czerwca 2019 o 14:03
    Permalink

    Przyznaję, bo sam posiadam ogrzewanie płaszczyznowe. Ja akurat miałem z (…) to taka lokalna firma

    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