Grzejniki
advertisement
Spis treści : Strona 1. Grzejniki - podział i charakterystyczne parametry .............................................................................................................................. 2 2. Porównanie różnych grzejników ....................................................................................... 2 3. Osłony grzejnikowe ...................................................................................................... 6 4. Wpływ pokrycia powierzchni na moc cieplną grzejnika .......................................................................................................... 8 5. Zalecenia dotyczące stosowania grzejników w budownictwie ........................................................................................ 9 6. Klasyfikacja grzejników pod względem higienicznym w nowym budownictwie .............................................................................................................. 10 7. Zabezpieczenia przed korozją .................................................................................... 11 8. Korozja wewnątrz instalacji ....................................................................................... 12 9. Łączenie grzejników ................................................................................................... 12 10. Dobór grzejników ..................................................................................................... 14 11. Bibliografia ................................................................................................................ 16 1 1. GRZEJNIKI - podział i charakterystyczne parametry. Grzejniki, dawniej nazywane kaloryferami, służą do przekazywania pomieszczeniom ciepła wytworzonego w kotłach grzewczych, przeniesionego przez czynnik grzejny za pośrednictwem przewodów. Istnieją następujące rodzaje grzejników: - grzejniki z ogniw żeliwnych i stalowych, - grzejniki stalowe płaskie, - grzejniki z rur ożebrowanych i gładkich, - grzejniki płaszczyznowe, - konwektory. W zależności od sposobu przekazywania ciepła w pomieszczeniach grzejniki dzielimy na konwekcyjne i promieniujące. Grzejniki konwekcyjne przekazują ciepło do pomieszczenia głównie przez konwekcję i zalicza się do nich: grzejniki z ogniw żeliwnych i stalowych, grzejniki z rur gładkich i żebrowych oraz konwektory. Grzejniki promieniujące przekazują ciepło przez napromieniowanie przegród pomieszczenia; zalicza się do nich płyty promieniujące podwieszane u góry w dużych i wysokich pomieszczeniach, stropy grzejne i płyty grzejne. Charakterystyczną cechą każdego grzejnika jest jego powierzchnia ogrzewalna oraz współczynnik przenikania ciepła K. Powierzchnię ogrzewalną grzejnika stanowi cała zewnętrzna powierzchnia, która znajduje się w kontakcie z powietrzem pomieszczenia. Współczynnikiem przenikania ciepła K nazywamy ilość ciepła oddawaną przez 1 m2 powierzchni ogrzewalnej w ciągu godziny przy różnicy temperatur między czynnikiem grzewczym, a powietrzem pomieszczenia równej 1 oC. Podstawą utrzymania komfortu cieplnego w pomieszczeniach jest prawidłowe działanie instalacji wewnętrznej c.o. związane również z prawidłowym doborem i wyborem typu grzejnika. Rosnące koszty energii zmuszają nas do wyboru najbardziej ekonomicznego jak również nieszkodliwego dla środowiska sytemu c.o.. Nowoczesny system c.o. to taki który pracuje w oparciu o: - kotły gazowe, olejowe, elektryczne względnie wymienniki podłączone do sieci wysokich parametrów, - zamknięty, zład wodny o małej ilości wody z naczyniem przeponowym, - pełne sterowanie w zakresie zaprogramowanej temperatury pomieszczeń_. Prawidłowa i szybka regulacja temperatury w pomieszczeniu zależy od bezwładności cieplnej układu, w skład której wchodzi masa krążącego czynnika grzewczego (najczęściej jest to woda) oraz masa samych grzejników. 2. Porównanie różnych grzejników. Podejmując decyzję o wyborze odpowiedniego typu grzejnika należy porównać takie jego własności jak: ciężar, wskaźnik mocy do masy grzejnika, pojemność wodną, odporność na korozję, wytrzymałość na ciśnienie, temperaturę powierzchni zewnętrznej, wyposażenie grzejników, asortyment produkowanych i dostępnych w kraju grzejników, pomoce projektowe oraz gwarancję. Grzejniki żeliwne są trwałe, odporne na ciśnienie oraz korozję i uszkodzenia mechaniczne. Jedynie grzejniki tego typu pracują poprawnie w instalacjach hydroelewatorowych i z węzłem zmieszania pompowego i w instalacjach systemu otwartego. Grzejniki żeliwne, z racji małych oporów hydraulicznych, dobrze pracują także w instalacjach 2 grawitacyjnych (większość w dawniej budowanych budynkach jednorodzinnych). Wytrzymują one pulsacje ciśnienia i opróżnianie instalacji z wody. Łatwo jest dobrać odpowiedni typ i moc grzejnika dla potrzeb cieplnych budynku ze względu na możliwość ich częściowego montażu i demontażu do potrzebnej wielkości na budowie. Ograniczeniem w stosowaniu grzejników żeliwnych przy lekkich ścianach osłonowych budynku może być ich znaczny ciężar. Utrudnia on ich magazynowanie, transport oraz montaż, co wpływa na wzrost kosztów pośrednich, często nie uwzględnianych przez inwestora. Duża pojemność wodna grzejników opóźnia regulację instalacji, może okazać się_ jednak cenna przy poszukiwaniu stabilności cieplnej domu jednorodzinnego. Montaż grzejników żeliwnych bez starannego wypłukania ich wnętrza powoduje niejednokrotnie uszkodzenie automatyki w instalacjach pompowych c.o. przez resztki masy rdzeniarskiej krążącej w obiegu. Grzejniki aluminiowe zaleca się stosować w instalacjach wodnych c.o. systemu otwartego zasilanych ze źródeł ciepła o mocy do około 30 kW oraz w instalacjach większych systemu zamkniętego zabezpieczonych przeponowymi naczyniami wzbiorczymi. źródłem ciepła dla instalacji c.o. może być wymiennikowy węzeł cieplny lub kotłownia lokalna. Nie dopuszcza się stosowania grzejników aluminiowych w instalacjach c.o. połączonych bezpośrednio przez hydroelewator lub węzeł zmieszania pompowego z wysokotemperaturową siecią cieplną. Grzejniki aluminiowe należy instalować w zestawach wykonanych przez producenta. Stopy aluminiowe w stosunku do żeliwa, posiadają kilkakrotnie niższą twardość, dlatego nieumiejętne oraz kilkakrotne rozłączanie i łączenie członów grzejnika może prowadzić do uszkodzenia gwintu i wystąpienia nieszczelności. Przy montażu tych grzejników muszą być spełnione następujące wymagania, które decydują o odporności ich na korozję. Do połączenia grzejnika z armaturą mosiężną należy stosować wyłącznie szczeliwo teflonowe lub inne o cechach dieelektryka. Nie należy stosować uszczelnienia z konopi, które prowadzi również do uszkodzenia gwintu. Należy unikać stosowania w jednej instalacji c.o. grzejników aluminiowych i grzejników z innych metali. W przypadkach koniecznych dopuszcza się instalowanie wspólnie z grzejnikami aluminiowymi tylko grzejniki stalowe w ilości nie przekraczającej 15% całkowitej powierzchni grzejników. Nie dopuszcza się stosowania grzejników aluminiowych w instalacjach c.o. wykonanych z rur miedzianych. Grzejniki panelowe produkowane są ze stali wysokojakościowej zimnowalcowanej o grubości 1.25 mm. Odpowiednio wykonane wytłoczki automatycznie spawa się i wstępnie zabezpiecza powierzchniowo przed ostatecznym pokryciem emalią proszkową. Produkowane są w pięciu typach o różnych wysokościach jako: - jednopłytowe, obustronnie gładkie (typ 10), - jednopłytowe, z tylnym ożebrowaniem konwekcyjnym (typ 11), - dwupłytowe, ożebrowanie pojedyncze (typ 21) i podwójne (typ 22), - trzypłytowe, ożebrowanie potrójne (typ 33), Wytwarzane są najczęściej o wysokości: 300, 400, 500, 600, 900 i długości od 400 do 3000 mm - stopniowane co 200 mm. Nie dopuszcza się stosowania grzejników panelowych w instalacjach c.o. połączonych bezpośrednio przez hydroelewator lub węzeł zmieszania pompowego z wysokotemperaturową siecią cieplną. Grzejniki płytowe gładkie wymagają także stabilnego ciśnienia, bez pulsacji, co ogranicza ich stosowanie w instalacjach c.o. z obiegiem pompowym, w których następuje częste włączanie i wyłączanie pompy. Grzejniki stalowe płytowe nieraz nazywane panelowymi są obecnie najpopularniejsze na rynku. Budowa: dwie wytłoczone w specjalnych prasach płyty stalowe są zgrzewane ze sobą tak, że tworzą kanały przepływu wody grzejnej – dwa poziome i szereg pionowych. Króćce przyłączeniowe umożliwiają połączenie grzejników z instalacją centralnego ogrzewania i przepływ wody w utworzonych kanałach, jej wychłodzenie i powrót do instalacji. Odpowiednie łączenie ze sobą płyt pozwala tworzyć wersje grzejników o dwóch lub nawet trzech płytach. Każda z płyt może mieć dodatkowo ożebrowanie konwekcyjne, zwiększające powierzchnię 3 wymiany ciepła. Aby określić typ grzejnika wprowadzono oznaczenia cyfrowe: - dla grzejnika jednopłytowego bez ożebrowania jest to liczba 10 - z ożebrowaniem liczba 11 W ten sposób wiadomo, że typ 21 to dwie płyty, ale tylko jedna z nich ma żebra konwekcyjne. Grzejniki standardowo są produkowane z czterema króćcami przyłączeniowymi. Te tradycyjne zasila się z boku, a w nowych domach najczęściej montuje się grzejniki zasilane od dołu ze zintegrowanym przyłączem (zależnie od producenta funkcjonują nazwy INTEGRA, VKO, VENTIL). Podłączenie tych grzejników wykonuje się w sposób niewidoczny dla oka, doprowadzając rury przyłączne ze ściany wprost do zespołu, w którym znajduje się wkładka zaworowa. W połączeniu z głowicą termostatyczną reguluje ona dopływ wody do grzejnika, a przez to temperaturę w otoczeniu grzejnika. Błędne podłączenie grzejnika to spadek jego wydajności. Zamiana zasilania z powrotem w grzejnikach ze zintegrowanym zaworem lub podłączenie zasilania dołem, powrotu górą w grzejnikach typu kompakt, to nawet 50% straty mocy. Grzejniki mogą mieć profilowana płytę frontową z widocznymi kanałami wodnymi lub gładką płytę czołową. Są jednak wtedy dużo droższe. Grzejniki płytowe są tak chętnie stosowane ponieważ : - są lekkie i mają estetyczny wygląd - mają małą pojemność wodną i można je stosować w instalacjach o niskich parametrach wody grzejnej (z kotłami kondensacyjnymi lub pompami ciepła) - łatwo się je montuje na specjalnych konsolach przymocowanych do ściany lub stojakach, gdy np. grzejnik stoi na tle okna. Grzejniki te dostępne są w kolorze standardowym czyli białym, a także we wszystkich pozostałych kolorach, co jest bardzo przydatne w przypadku pomieszczeń o specjalnym przeznaczeniu. Grzejniki miedziano - aluminiowe firmy CONVECTOR wykonane są z rur z elektrolitycznej miedzi (99.95 % czystości) o wyjątkowej odporności na korozję nieporównywalnej z żadnymi europejskimi grzejnikami. Na rury te nałożone są aluminiowe lamele, będące elementami grzejnymi, a całość obudowana estetyczną obudową. Obudowa ta wymusza ciąg konwekcyjny zwiększający wydajność grzejnika. Taka budowa grzejnika powoduje, że strumień ogrzewanego powietrza intensywnie cyrkuluje, tym samym zmniejszając różnicę temperatur na wysokości stóp i głowy osób przebywających w pomieszczeniu. Konstrukcja grzejnika wyklucza kontakt aluminium z wodą, jako materiałem łatwo korodującym w kontakcie z nieuzdatnioną wodą. Grzejnik pokrywany jest trwałą powłoką lakieru poliestrowego nanoszoną według najnowszej technologii. Konstrukcja grzejników CONVECTOR charakteryzuje się największą powierzchnią grzewczą, co pozwala na uzyskiwanie wysokich mocy przy niskiej temperaturze dotykowej grzejnika. Cecha ta eliminuje niemal całkowicie szkodliwe dla zdrowia zjawisko dodatniej jonizacji powietrza, wywołujące różnego rodzaju dolegliwości: uczucie duszności i suchości dróg oddechowych, ust, nosa, krtani, bóle głowy, rozdrażnienia, wzrost ciśnienia krwi. Grzejniki CONVECTOR dostępne są w 160 kolorach, z czego pięć stanowi barwy podstawowe oraz w 24 wielkościach - 4 wysokości (200, 400, 600, 800 mm) i 6 długości (410, 710, 1010, 1310, 1610, 1910 mm), umożliwiając ich dopasowanie tak pod względem mocy jak i wielkości do miejsca zabudowy. Grzejniki serii GC (Compact) posiadają wbudowany zawór termostatyczny oraz przyłącza zaciskowo-gwintowe wyprowadzone dołem grzejnika (zasilanie podłogowe) do łączenia z rurami miedzianymi lub plastykowymi, a nawet stalowymi. Zawór termostatyczny firmy HERZ w grzejniku Compact posiada możliwość nastawy wstępnej. Wszystkie grzejniki posiadają wbudowane odpowietrzniki. Grzejniki w wersji Lux zostały wyposażone w nawilżacze powietrza. Utrzymanie pewnego poziomu wilgotności w ogrzewanym pomieszczeniu zapobiega częstym przeziębieniom ludzi, sprzyja aktywnej wegetacji roślin. Nie zawsze grzejnik może być umieszczony pod parapetem okiennym, dlatego też firma CONVECTOR oferuje lekkie, 4 estetyczne parapety nadgrzejnikowe dostosowane długością i kolorem do każdego typu grzejnika, które zapobiegają brudzeniu się ścian. Każdy grzejnik posiada komplet uchwytów służących do mocowania na ścianie. Grzejniki pakowane są w folię wraz z osłonkami kartonowymi zabezpieczającymi przed uszkodzeniami mechanicznymi, mogącymi powstać w czasie transportu lub montażu. W celu porównania różnych grzejników wprowadzono wskaźnik mocy do masy grzejnika. Odzwierciedla on poziom techniczny konstrukcji grzejnika. W celu zwiększenia współczynnika przenikania ciepła do powietrza wprowadzono w konstrukcji niektórych grzejników tzw. kominy konwekcyjne. Porównując w/w wskaźnik wyraźnie wybija się na pierwsze miejsce grzejnik firmy "CONVECTOR", który przewyższa pozostałe grzejniki dwu, a nawet czterokrotnie (grzejniki żeliwne dziesięciokrotnie). Nowoczesną instalację c.o. powinna charakteryzować między innymi zwiększona hydrauliczna stateczność instalacji. Uzyskuje się ją poprzez przyłączanie grzejników przez duży opór (zdławienie). Im większy jest ten opór, tym lepsze są warunki regulacji wydajności cieplnej i rozpływu wody w instalacji. Jest to szczególnie istotne przy ograniczonym zapotrzebowaniu na ciepło dla budynków i pomieszczeń (dobra izolacja) i zmniejszających się obliczeniowych strumieni wody. Stosuje się w tym celu termostatyczne zawory grzejnikowe, zawory powrotne ze wstępną nastawą, grzejniki o dużym oporze przepływu np. typu CONVECTOR, mniejsze średnice gałązek grzejnikowych, a więc mniejsze nakłady inwestycyjne, które zrekompensują nieco większy koszt samych grzejników. W instalacji c.o. przebiegają procesy korozyjne. Wpływ na nie mają takie czynniki jak: rodzaj użytego materiału, jakość wody instalacyjnej, sposób eksploatacji instalacji, rodzaj instalacji. Najbardziej odporna na korozję jest miedź, która nie koroduje w wodzie instalacyjnej. Żeliwo jest odporne na korozję dzięki naskórkowi odlewniczemu w środowisku wodnym odpowiadającym wymaganiom wody instalacyjnej (zawartość jonów Cl- + SO-4 nie przekracza 50 mg/l w systemach otwartych, w zamkniętych 3 razy więcej). Wymagania odnośnie wody instalacyjnej muszą być spełnione również dla grzejników aluminiowych i stalowych. Najbardziej odporna na korozje miedź, która nie koroduje w wodzie instalacyjnej nawet przy parametrach wody pitnej (300 mg/l). Jedynym porównywanym grzejnikiem, w których woda ma jedynie bezpośredni kontakt z miedzią jest grzejnik CONVECTOR. Stwierdzono brak zabezpieczenia powierzchni wewnętrznych grzejników płytowych (panelowych). Dane techniczne firmy Korado, dotyczące grzejników RADIK stwierdzają otwarcie, że powierzchnia wewnętrzna nie jest uszlachetniana. Grzejniki w instalacji c.o. muszą być bezpieczne, by nie powodowały wypadków oraz szkód w przypadku ich rozszczelnienia. Dostępne są wartości dopuszczalnego ciśnienia próbnego. Decyduje ono o możliwości współpracy z węzłami cieplnymi bezpośredniego lub pośredniego działania. Najmniej odporne na ciśnienie są grzejniki ze stopu aluminiowego oraz stalowe płytowe. Największe ciśnienie wytrzymują grzejniki CONVECTOR, o czym decyduje materiał jak i wykonanie ich z rur. Rozkład naprężeń od ciśnienia wewnętrznego jest najkorzystniejszy w przypadku grzejników z rur. Ze względów zdrowotnych zaleca się aby temperatura powierzchni grzejnika nie przekraczała 60oC. Warunek ten spełnia grzejnik GP 4/13 jak i wszystkie inne typy CONVECTORA, ponieważ wężownica grzejna wykonana jest z miedzi i posiada ożebrowanie, a sam grzejnik wyposażony jest w obustronne osłony zapewniające powstawanie kominów konwekcyjnych i chroniące przed bezpośrednim dotknięciem nagrzanych rur. Grzejniki żeliwne tego wymogu nie spełniają zupełnie, natomiast pozostałe spełniają go częściowo. Im niższa temperatura powierzchni grzejnika tym większy komfort cieplny w pomieszczeniu. Dzięki temu unika się niepożądanego zjawiska jonizacji dodatniej, która ma istotne znaczenie dla zdrowia i samopoczucia użytkowników. Dodatkowo niska temperatura zewnętrznej powierzchni grzejnika zmniejsza straty ciepła wynikające z nagrzewu ścian, przy których zainstalowano grzejnik. 5 Nowoczesna instalacja musi być wyposażona w zawory termostatyczne. Zastosowanie zaworów termostatycznych jest pierwszym krokiem do zaoszczędzenia energii oraz podniesienia komfortu cieplnego ogrzewanego pomieszczenia. Zawory te działają samoczynnie, wykorzystując energię czynnika grzewczego w celu utrzymywania zadanej temperatury powietrza. Reagują na wszelkiego rodzaju wewnętrzne zyski ciepła związane z obecnością ludzi oraz urządzeń wytwarzających ciepło. Dodatkowe oszczędności energii przy stosowaniu zaworów termostatycznych można uzyskać poprzez świadome obniżanie temperatury w pomieszczeniach (np. w sypialniach) w okresie gdy nie są one użytkowane lub użytkownikowi nie zależy na utrzymywaniu warunków komfortu cieplnego. Część grzejników wyposażona jest w nie fabrycznie podobnie jak w odpowietrzniki. Przykładem są grzejniki CONVECTOR seria - GC. Wyposażenie grzejników w integralnie zabudowane te elementy zmniejsza nakład pracy przy montażu oraz zapewnia pewność ich połączenia z korpusem. Odpowietrzniki są wykorzystywane przy napełnianiu zamkniętej instalacji lub konieczności jej odpowietrzenia w czasie eksploatacji. Prawidłowy dobór grzejników uzależniony jest od dysponowania materiałami pomocniczymi do projektowania. Zawierają one moce grzejników przy różnych temperaturach wewnętrznych i przy projektowanym spadku temperatury wody. Właściwe funkcjonowanie układów c.o. wymaga też przeprowadzenia obliczeń hydraulicznych dla doboru średnic rur, a także dla precyzyjnego obliczenia oporów przepływu w poszczególnych działkach, a w konsekwencji określenie nastaw wstępnych zaworów termostatycznych. Wyznaczenie oporów przepływu dla grzejników napotyka na trudności związane z brakiem dostępu do koniecznych materiałów. Dane takie dostępne są dla grzejników firmy CONVECTOR - "Charakterystyka cieplno-hydrauliczna grzejników serii GP i GC - dane do projektowania" opracowane przez firm_ CONVEKTOR Kraków, Kraków 1994. Podobne materiały są dostępne dla grzejników PURMO oraz RADIK. Okres gwarancji powinien być podany przez poszczególnych producentów. Grzejniki z materiałów lepszych gatunkowo posiadają dłuższe okresy gwarancji. Porównywanie grzejników pod względem cenowym może prowadzić do błędnych wniosków. Grzejnik tani wymaga dodatkowego zabezpieczenia go na miejscu budowy, co przy niedostatecznym wyposażeniu technicznym może być wykonane niezbyt dokładnie, jak również pociąga za sobą dodatkowe koszty. Grzejniki najlepsze są najdroższe. Poniesione nakłady inwestycyjne szybko się jednak zwrócą w trakcie eksploatacji nowoczesnego systemu c.o. - z ekonomicznym kotłem, nowoczesnym orurowaniem, grzejnikami o dużej sprawności cieplnej i programatorem. Oszczędności mogą sięgnąć do 50% w stosunku do instalacji tradycyjnej. (Ciepły Dom 9/94 str.19 B. Maludziński)[1] 3. Osłony grzejnikowe. Stosowane często osłony grzejnikowe mają duży wpływ na oddawanie ciepła. Prawidłowo dobrane osłony powinny mieć szczeliny poniżej dolnego brzegu grzejnika i nad grzejnikiem tak, aby powietrze mogło swobodnie napływać do grzejnika od dołu oraz wypływać przez górne szczeliny. Osłony ze szczelinami tylko w ich części pionowej oraz brak szczelin na samym dole i w górnej partii powodują znaczne obniżenie oddawania ciepła przez grzejnik. Osłona nad grzejnikiem w postaci parapetu (rys. b) obniża oddawanie ciepła, ale jednocześnie odchyla strumień nagrzanego powietrza od okna, dzięki czemu zmniejsza straty ciepła. Najlepsza jest osłona jak na rys. c, gdyż nie obniża oddawania ciepła przez grzejnik i nadaje strumieniowi powietrza prawidłowy kierunek. Nie należy natomiast wykonywać osłon jak na rys. d i e, ponieważ grzejnik oddaje wtedy znacznie mniej ciepła. 6 Osłona z rys. f także nie jest dobra – wprawdzie wydajność grzejnika jest duża, większa niż normalnie, ale podgrzane powietrze unosi się prosto do góry, przez co zwiększają się straty ciepła przez okno. Osłonę taką powinno się stosować tylko wtedy, gdy grzejnik jest usytuowany nie pod oknem, ale przy ścianie wewnętrznej.( Ciepły Dom 4/94 str. 25) [2] a) b) Q = 100% d) 40 40 c) 80 80 100 70 Q = 90% Q = 100% e) f) 80 70 Q = 75% Q = 90% Q = 105% 7 4. Wpływ pokrycia powierzchni na moc cieplną grzejnika. Moc cieplna promieniowania grzejnika zależy od jego konstrukcji i od rodzaju pokrycia zewnętrznej powierzchni. Zależnie od typu i konstrukcji grzejnika, udział promieniowania cieplnego w całkowitej emisji ciepła grzejnika wynosi orientacyjnie, jak podano w tablicy 1, którą opracowano dla grzejników, o zewnętrznej powierzchni pokrytej lakierem grzejnikowym. Tablica 1 Grzejniki członowe, stalowe, żeliwne, aluminiowe (wyższe wartości dla grzejników o małej głębokości budowlanej) Grzejniki z rur, łazienkowe (wyższe wartości dla grzejników drabinkowych, jednowarstwowych) Grzejniki stalowe jednopłytowe (obustronnie gładkie, typ 1.0) Grzejniki stalowe dwupłytowe (obustronnie gładkie, typ 2.0) Grzejniki stalowe trzypłytowe (z trzema szeregami blach konwektorowych, typ 3.3) 0.3 – 0.4 0.3 – 0.45 0.56 0.33 0.18 Grzejniki stalowe płytowe są fabrycznie pokrywane lakierem grzejnikowym. Najczęściej podobnie ma się rzecz z grzejnikami aluminiowymi członowymi i grzejnikami łazienkowymi. Grzejniki członowe żeliwne i stalowe, a czasem grzejniki aluminiowe użytkownicy nabywają w stanie surowym, do własnej decyzji i realizacji rodzaju pokrycia malarskiego. Coraz częściej też zamawiane są grzejniki w innych niż biały kolorach; stosowane grzejniki łazienkowe chromowane lub z błyszczącą powierzchnią miedzi, bądź też pozostawiane grzejniki aluminiowe niemalowane czy malowane „na srebrno” grzejniki żeliwne. A trzeba pamiętać, że wszystko to ma wpływ, czasem bardzo duży na moc cieplną grzejnika, która zależy od współczynnika emisyjności cieplnej E powierzchni grzejnika. Jak wynika z przedstawionych tablic, jeśli przykładowo zastosujemy grzejnik drabinkowy z rur stalowych chromowanych zamiast grzejnika takiej samej konstrukcji i wielkości, pomalowanego białą farbą olejną, uzyskamy moc cieplną grzania prawie dwukrotnie mniejszą. 8 Tablica 2 E Emalia biała na żelazie 0.9 Farby olejne o różnych kolorach 0.92 – 0.96 Brąz aluminiowy, lakier aluminiowy 0.4 Farby aluminiowe różne 0.27 – 0.67 Lakier czarny, matowy 0.96 – 0.98 Minia 0.93 Chrom polerowany 0.1 Aluminium polerowane 0.04 – 0.06 Miedź polerowana 0.02 Żeliwo odlew 0.81 Aluminium utlenione 0.2 – 0.3 Miedź utleniona 0.6 – 0.7 Stal utleniona 0.9 Stal walcowana 0.56 Stal pocynkowa 0.28 W tablicy 2 zestawiono wartości współczynnika emisyjności E różnych materiałów i stanów powierzchni dla typowych spotykanych powierzchni zewnętrznych grzejników pracujących w zakresie temperatury 20 – 100 oC. Wyrywkowe badania, przeprowadzone w Laboratorium Grzejników Centralnego Ośrodka Badawczo – Rozwojowego Techniki Instalacyjnej INSTAL w Warszawie podają przykładowo: - grzejniki żeliwne członowe niepomalowane (E = 0.81) miały moc cieplną o około 5% niższą niż te same grzejniki pomalowane farbą olejną, - grzejniki aluminiowe członowe niepomalowane (E = 0.2 – 0.3) miały moc cieplną o około 10 – 15% niższą niż pomalowane lakierem grzejnikowym. Przy tych rozważaniach należy także zwrócić uwagę na fakt, iż zmniejszenie promieniowania cieplnego grzejnika jest potrójnie niekorzystne: - promieniowanie cieplne grzejnika, odczuwane przez użytkownika, jest ważnym składnikiem komfortu cieplnego człowieka w pomieszczeniu, kompensuje wpływ zimnej powierzchni przegrody zewnętrznej; - grzejnik przekazujący ciepło tylko przez konwekcję do powietrza stwarza niekorzystny rozkład temperatury w pionie pomieszczenia, przegrzanie pod sufitem, zwiększa straty cieplne pomieszczenia; - dla pokrycia strat cieplnych pomieszczenia musimy kupić i zainstalować grzejnik większy. (Instalator10/2001 str 30)[3] 5. Zalecenia dotyczące stosowania grzejników w budownictwie. Rozwój rynku grzejników w Polsce po 1989 roku stworzył bardzo korzystną sytuacje dla inwestorów. Przez wiele dziesięcioleci grzejniki były wyrobem trudno dostępnym, a nawet reglamentowanym. Na rynku były praktycznie tylko grzejniki żeliwne członowe i w niewielkiej ilości grzejniki stalowe płytowe. Przedsiębiorstwa ciepłownicze nie przestrzegające wymagań dotyczących jakości wody oraz szczelności instalacji i jej prawidłowej eksploatacji, także po przejściu z układów hydroelewatorowych na pośrednie wymiennikowe preferowały, a nawet w niektórych miastach nie dopuszczały innych grzejników niż żeliwne. 9 Zmieniły się warunki – oddaje się do użytku znacznie mniej budynków wielorodzinnych, a kolosalnie wzrosła liczba nowo budowanych domów jednorodzinnych. Przyłączanie do sieci ciepłowniczych przestało być obligatoryjne. Udział grzejników żeliwnych spadł z ponad 80% do około 20%. Asortyment łatwo dostępnych grzejników stał się bardzo bogaty i to zarówno pod kątem różnorodności modeli, wielkości jak i materiałów. Na rynku oprócz grzejników żeliwnych , stalowych z blach i rur, są grzejniki aluminiowe odlewane kokilowo lub z profili wytłaczanych oraz miedziane. Grzejniki wprowadzane na rynek powinny mieć deklarację zgodności z normami. Dla ułatwienia projektantom, inwestorom i wykonawcom wyboru właściwych modeli pod kątem estetyki, trwałości, ale również dla spełnienia podczas eksploatacji warunków higienicznych Centralny Ośrodek Badawczo Rozwojowy Techniki Instalacyjnej wraz z Państwowym Zakładem Higieny opracowały zalecenia klasyfikacji grzejników pod względem higienicznym. Bardzo ważne jest, aby konstrukcja grzejników umożliwiała łatwe i dokładne usunięcie kurzu z powierzchni grzejnych, a także wypełnienie obowiązujących aktów prawnych, które precyzują wymagania stawiane grzejnikom w różnych kategoriach pomieszczeń. Wszystkie te zalecenia zamieszczone są w poniższej tabeli, którą powinni kierować się projektanci i użytkownicy przy wyborze grzejników. Opracowane zalecenia będą w najbliższej przyszłości podstawą do wydawania Atestów higienicznych przez Państwowy Zakład Higieny, jak również przy uzgadnianiu projektów i odbiorze instalacji przez upoważnionych przedstawicieli Stacji Sanitarno – Epidemiologicznych. (Informacja INSTAL 12/99 Nowicki Jan)[4] 6. Zalecana klasyfikacja grzejników pod względem higienicznym w nowym budownictwie. według Państwowego Zakładu Higieny i Centralnego Ośrodka Badawczo Rozwojowego Techniki Instalacyjnej INSTAL. Wymagania Rodzaje grzejników higieniczne Bardzo Grzejniki o dużej gładkości pokryte wysokie fabrycznie lakierem utwardzanym w temperaturze około 200oC, których: -wszystkie powierzchnie dostępne są do czyszczenia i dezynfekcji, -sposób montażu spełnia wymagania Rozporządzenia [4] a ponadto swobodna przestrzeń nad grzejnikiem wynosi nie mniej niż 15 cm. wysokie Grzejniki, w których wszystkie powierzchnie są dostępne do oczyszczenia. Typy grzejników Zastosowanie * -grzejniki płytowe stalowe -w pomieszczeniach zakładów opieki jedno lub dwupłytowe bez elementów konwekcyjnych i obudowy, -grzejniki z rur gładkich bez obudowy zdrowotnej, w tym w pomieszczeniach o podwyższonej aseptyce [4] -w pomieszczeniach przetwórstwa żywności, przemysłu farmaceutycznego, kosmetycznego itp. -w pomieszczeniach zagrożonych wybuchem. -grzejniki stalowe wielopłytowe bez elementów konwekcyjnych i obudowy, -grzejniki z rur gładkich z obudową, -grzejniki żeliwne i stalowe członowe, -grzejniki aluminiowe z żebrami, -w pomieszczeniach kategorii A według Zarządzenia [5], to znaczy w pomieszczeniach mieszkalnych, pomieszczeniach przeznaczonych na stały pobyt chorych w budynkach służby zdrowia oraz przeznaczonych na stały pobyt dzieci i młodzieży w budynkach oświaty, a także w pomieszczeniach przeznaczonych do przechowywania produktów żywnościowych’ -w pomieszczeniach przeznaczonych na stały pobyt ludzi, określonych zgodnie z paragrafem 4 Rozporządzenia [2]. 10 normalne Grzejniki o rozwiniętych powierzchniach konwekcyjnych. niskie Grzejniki konwektorowe z elementem -konwektory z rur stalogęstożebrowym, rury żebrowe lub wych lub miedzianych, ożebrowane. -rury żebrowe lub ożebrowane. -grzejniki jedno lub wielopłytowe z elementami konwekcyjnymi i obudową -grzejniki aluminiowe z kanałami konwekcyjnymi. -w pomieszczeniach kategorii B według Zarządzenia [5], to znaczy w pomieszczeniach przeznaczonych na pobyt ludzi w budynkach użyteczności publicznej innych niż zaliczone do pomieszczeń kategorii A oraz w pomieszczeniach pomocniczych w mieszkaniach, -w pomieszczeniach przeznaczonych na czasowy pobyt ludzi, określonych zgodnie z paragr. 4 Rozporządzenia [2] -w pomieszczeniach uważanych za nie przeznaczone na pobyt ludzi, określonych zgodnie z paragr. 5 Rozporządzenia [2], w których jest to zgodne z wymaganiami przepisów dotyczących bezpieczeństwa i higieny pracy w tym Rozporządzeniu [3], -w pomieszczeniach obiektów, na których budowę, zgodnie z art. 29 ustawy Prawo budowlane [1], nie jest wymagane pozwolenie na budowę. *Grzejniki danego rodzaju mogą być stosowane bez ograniczeń: w pomieszczeniach o mniejszych wymaganiach higienicznych, jeżeli w pomieszczeniach tych nie występują ze względów technologicznych wyższe wymagania wynikające np. z zapylenia, zapalności itp., oraz za zgodą inwestora w innych pomieszczeniach, w budownictwie jednorodzinnym, za zgodą właściciela budynku. [1] Ustawa z dnia 7 lipca 1994 r. Prawo budowlane (Dz.U. Nr 89/94 poz. 414, Nr 100/96 poz. 465, Nr 106/96 poz. 496, Nr 146/96 poz. 554, Nr 111/97 poz. 726, Nr 22/98 poz. 118, Nr 106/98 poz. 668, Nr 41/99 poz. 412, Nr 49/99 poz. 483, Nr 62/99 poz. 682). [2] Rozporządzenie Ministra Gospodarki Przestrzennej i Budownictwa z dnia 14 grudnia 1994 r. W sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz. U. Nr 15/99 poz. 140). [3] Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Socjalnej z dnia 26 września 1997 r. W sprawie ogólnych przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy (Dz. U. Nr 129/97 poz. 844). [4] Rozporządzenie Ministra Zdrowia i Opieki Społecznej z dnia 12 września 1992 r. W sprawie wymagań, jakim powinny odpowiadać pod względem fachowym i sanitarnym pomieszczenia i urządzenia zakładu opieki zdrowotnej (Dz. U. Nr 74/92 poz. 366). [5] Zarządzenie Ministra Zdrowia i Opieki Społecznej z dnia 12 marca 1996 r. W sprawie dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia, wydzielanych przez materiały budowlane, urządzenia i elementy wyposażenia w pomieszczeniach przeznaczonych na pobyt ludzi (M.P. Nr 19/96 poz 231). 7. Zabezpieczenia przed korozją. Bardzo ważnym problemem jest zabezpieczenie grzejnika przed wpływami otoczenia na jego powierzchnie zewnętrzne. Zabezpieczenie takie wykonywane jest już w trakcie produkcji grzejnika. Najczęściej stosowaną metoda zabezpieczania antykorozyjnego jest odtłuszczanie, fosfatyzacja, następnie gruntowanie całego grzejnika i na końcu lakierowanie powierzchni zewnętrznych. Niektórzy producenci nie gruntują grzejników, ograniczając się do lakieru zewnętrznego. Nie robią tak ci, którym zależy na wysokiej jakości ich wyrobów. Wręcz odwrotnie, stale szukają nowego, lepszego sposobu gruntowania i tym samym jeszcze większej odporności grzejnika na korozję zewnętrzną. Wiele firm produkujących grzejniki postawiło na nowoczesność i dotychczasową technologie gruntowania grzejników przez zanurzenie w farbie antykorozyjnej zastąpiło najnowocześniejszym systemem gruntowania przeniesionym z techniki samochodowej tzw. KTL – em drugiego stopnia. Technika ta, nazywana kataforetycznym powlekaniem powierzchni metalowych, polega na dostarczeniu na powierzchnię grzejnika ujemnego 11 ładunku elektrycznego o napięciu ok. 400 V. Grzejnik następnie zostaje zanurzony w wodnym roztworze farby gruntującej o ładunku dodatnim. Wzajemne przyciąganie się przeciwnie naładowanych cząsteczek powoduje trwałe i dokładne pokrycie całej powierzchni grzejnika, również między żebrami i płytami grzejnymi, w miejscach trudno dostępnych tak, że całość jest zabezpieczona przed korozją i co ważne nie ma zacieków wewnątrz grzejnika związanych z nadmiarem farby. Jak wykazały badania, odporność grzejnika gruntowanego metodą KTL wzrosła ponad pięciokrotnie w stosunku do innych grzejników! Zanim wybierzemy grzejnik warto więc zapytać, jak został zabezpieczony przed korozją. 8. Korozja wewnątrz instalacji. Woda pitna, która najczęściej napełniane są instalacje centralnego ogrzewania ma bardzo rózny skład chemiczny zależny od ujęcia wody. Polska norma PN – 93/C-04607 mówiąca jakim warunkom musi odpowiadać woda, by nadawała się do napełniania instalacji c.o., mówi o stężeniu jonów agresywnych, czyli chlorków i siarczanów. Ich dopuszczalne stężenie jest określone w zależności od rodzaju materiałów, jakie zostały użyte do budowy instalacji. Jeśli woda, którą napełniliśmy instalację nie odpowiada wymaganiom, instalacja centralnego ogrzewania po krótszym lub dłuższym okresie eksploatacji zaczyna sygnalizować nam problemy z przepływem wody grzejnej przez filtry kotła i zawory termostatyczne. Po wyjęciu filtra znajdujemy w nim czarny szlam, wyglądem przypominający rozwodniony torf. W 99% to co widzimy jest czystym produktem korozji, czyli uwodnionym tlenkiem żelaza, który po odparowaniu wody jest czarnym proszkiem. Powstaje on w procesie utleniania stali pod wpływem zawartego w wodzie tlenu i obecności jonów agresywnych. Gdy już stwierdzimy korozję wewnątrz instalacji należy przede wszystkim starać się ustalić jej przyczynę. W tym celu należy: - sprawdzić, czy nasza instalacja jest szczelna, uzupełnianie bowiem wody wprowadza nowe jony agresywne i tlen; - sprawdzić czy naczynie zbiorcze ma odpowiednią pojemność. Podczas przyrostu objętości wody zbyt małe naczynie nie jest w stanie przejąć jej nadmiaru i woda wypływa przez zawór bezpieczeństwa. Później, gdy temperatura w kotle, a z nią i objętość wody spadną, następuje automatyczne uzupełnianie wody (bez naszej wiedzy), a więc wprowadzenie nowych jonów i tlenu. To samo dzieje się jeśli w naczyniu wzbiorczym brak poduszki powietrznej lub nastąpiło uszkodzenie membrany; - wykonać analizę chemiczną wody, której używamy do napełniania instalacji. Jeżeli jej skład jest bardzo agresywny, pozostaje tylko zastosowanie jednego z inhibitorów korozji, a później kontrola jego stężenia; - unikać, jeśli się tylko da spuszczania wody z instalacji centralnego ogrzewania. Nie ma nic gorszego dla naszej instalacji grzewczej, jak zostawienie jej na dłuższy czas bez wody lub napuszczanie do niej stale nowej. (Instalator 1/2001 str. 13)[5] 9. Łączenie grzejników. System dwururowy – co ilustruje rys. 1 – w zależności od potrzeb i możliwości wykonany być może w dwóch wariantach. W pierwszym, przy zastosowaniu rozdzielacza każdy z grzejników ma „własne” przewody zasilające i odpływowe, natomiast w tzw. wariancie „klasycznym” (bez konieczności użycia rozdzielacza) przewody zasilające i odprowadzające stanowią odpowiednio odgałęzienia głównych gałęzi zasilających i odprowadzających. Obydwa warianty realizują tzw. równoległe połączenie grzejników. Dla 12 bardziej obrazowego wyjaśnienia takiej zasady połączenia, odwołać się można do analogii wywodzących się z innych dziedzin techniki, np. elektrotechniki lub elektroniki. Przypominając sobie np. zasadę równoległego połączenia rezystorów. Na pierwszy rzut oka podobnych analogii dopatrzyć się można w przypadku pokazanego na rys. 2 jednorurowego systemu łączenia grzejników. Jego „odpowiednikiem” w elektrotechnice może być szeregowe łączenie rezystorów. Analogia ta nie jest jednak stuprocentowa. Kompletny zestaw, pozwalający podłączyć bocznozasilany grzejnik do instalacji centralnego ogrzewania przy jednoczesnym zapewnieniu możliwości dokonywania regulacji hydraulicznej obiegu grzejnikowego, w celu realizacji hydraulicznego zrównoważenia instalacji, oraz możliwości demontażu grzejnika przy pracującej nieprzerwanie instalacji grzewczej. Zestaw taki składa się ze specjalnego rozdzielacza wykonanego z odpornego na korozję brązu, termostatycznego zaworu w wersji kątowej, kątowo – narożnej lub przelotowej oraz rury łączącej obydwa te elementy. W skład zestawu służącego do podłączenia grzejnika do instalacji pracującej w systemie jednorurowym wchodzą takie same elementy jak w wersji dwururowej z tą różnicą, że rozdzielacz wykonany jest w sposób umożliwiający podział strumienia masy czynnika grzewczego, zasilającego grzejnik na dwa mniejsze strumienie, w proporcjach po 50%, z których jeden zasila bezpośrednio grzejnik, a drugi omija go przepływając do dalszej części instalacji w celu zasilenia następnych grzejników (tzw. by – pass). Miesza się przy tym ze strumieniem opuszczającym grzejnik przezeń ominięty. (Ciepły Dom 5/95 str.4 Janusz Dymek)[6] 1 2 System dwururowy. Rownolegle polaczenie wszystkich grzejnikow 1. Rozdzielacz 2. Grzejnik Klasyczny system dwururowy. Ulozenie instalacji zasilajacej i powrotnej np. w listwie przysciennej Rys.1 13 1 3 System jednorurowy. Szeregowe polaczenie wszystkich grzejnikow 1. Gazowy, przeplywowy podgrzewacz wody 2. Rozdzielacz mieszkaniowy 3. Grzejnik 2 System jednorurowy z jednoczesnie podlaczonym grzejnikiem zasilanym w systemie dwururowym. Rys.2 10. Dobór grzejników. Zasada doboru grzejników została przedstawiona na podstawie katalogu STAR PIPE, grzejniki RIOpanel. Wydajności cieplne grzejników w katalogu podane zostały dla następujących parametrów : - temperatura zasilania tV = 90 [C] - temperatura powrotu tR = 70 [C] - temperatura powietrza tL = 20 [C] W przypadku innych proporcji temperatur wartości wydajności cieplnych można przeliczyć zgodnie z poniższym wzorem : Q f1 xf2 xQn gdzie: Q – wydajność cieplna grzejników w warunkach pracy f1 – współczynnik przeliczeniowy dla nadtemperatury f2 – współczynnik korekcyjny dla spadku temperatury Qn – nominalna wydajność cieplna grzejnika t t f1 m L 60 n gdzie : 14 tm – średnia temperatura czynnika grzewczego tm = (tV + tR)/2 Przy dużych różnicach temperatur zasilania i powrotu należy uwzględnić współczynnik korekcyjny f2 wtedy, gdy stosunek : t t c R L 0,7 st. tV t L Wtedy f2 oblicza się zgodnie z wzorem : 1 c 1,0094 x 2 1 c f2 1 ln c n Przykład: Zapotrzebowanie cieplne Qh = 1200 [W] Dane projektowe: - temperatura zasilania tV = 70 [C] - temperatura powrotu tR = 55 [C] - temperatura powietrza tL = 20 [C] Współczynnik „f” wg tabeli nr 1 wynosi 1,57 Qn = Qh x f = 1200 x 1,57 = 1884 [W] W tabeli nr 2 wydajności cieplnej grzejników, znajdujemy odpowiedni grzejnik z wymaganą wydajnością cieplą. Wybrano np. RIOpanel Typ 22 555x900 (STAR PIPE; Grzejniki RIOpanel – dane techniczne)[7] 15 Bibliografia : 1. (Ciepły Dom 9/94 str.19 B. Maludziński) 2. ( Ciepły Dom 4/94 str. 25) 3. (Instalator10/2001 str 30 4. (Informacja INSTAL 12/99 Nowicki Jan) 5. (Instalator 1/2001 str. 13) 6. (Ciepły Dom 5/95 str.4 Janusz Dymek) 7. (STAR PIPE; Grzejniki RIOpanel – dane techniczne) 16
