Jak dobierać grzejniki c.o.

Nowoczesne systemy centralnego ogrzewania pracują w oparciu o kotły gazowe, olejowe lub wymienniki podłączone do sieci wysokich parametrów; są typu zamkniętego, wyposażone w naczynia przeponowe i mają małą pojemność wodną. Coraz częściej stosuje się też sterowanie temperaturą pomieszczeń. Dlatego systemy te wymagają użycia odpowiednich grzejników. Powinny być efektywne, mieć zwartą konstrukcję i małą pojemność wodną. Muszą ponadto dobrze współpracować z zaworami termostatycznymi, czyli mieć małą bezwładność cieplną i szybko dostosowywać się do zmian na zapotrzebowanie ciepła.W małych instalacjach wykorzystujących kotły na paliwa stałe, najefektywniejsze są grzejniki o dużej pojemności wodnej, odporne na korozję, gwarantujące bezpieczne użytkowanie instalacji przy częstych i znacznych zmianach ciśnienia oraz temperatury. Ze względu na wzrost kosztów ogrzewania, użytkownicy instalacji c.o., szczególnie korzystający z własnych źródeł ciepła, coraz częściej szukają rozwiązań energooszczędnych. Niekiedy modernizacja systemu c.o. sprowadza się tylko do wymiany starych żeliwnych grzejników na nowe (np. stalowe płytowe czy konwektory). Energooszczędność grzejnika jest jednak pojęciem względnym. Grzejnik to element całego systemu c.o. i dopiero odpowiedni wybór rodzaju grzejników oraz modernizacja systemu grzewczego, a przede wszystkim ograniczenie strat ciepła pozwala uzyskać realne oszczędności. Poszczególne rodzaje grzejników wymagają określonych parametrów instalacji i przestrzegania zasad łączenia różnych materiałów. O wyborze grzejników decyduje także rodzaj wykorzystywanego źródła ciepła (rodzaje kotłów, wymienników). Ponadto zużycie energii związane jest z izolacją termiczną budynku. Nawet najnowocześniejszy system centralnego ogrzewania nie zapewni zmniejszenia zużycia energii, jeśli budynek jest nieodpowiednio izolowany i ma nieprawidłową wentylację.

Przed wyborem

Podejmując decyzję o wyborze określonego typu grzejnika, należy najpierw zapoznać się z ofertą rynkową, nie ma bowiem grzejników uniwersalnych. Następnie warto porównać ich parametry, np.: wskaźnik mocy do masy grzejnika, pojemność wodną, odporność na korozję, wytrzymałość na ciśnienie, a także ciężar, wyposażenie oraz gwarancję. Wszystkie niezbędne przy wyborze grzejników informacje techniczne zawierają przygotowane przez producentów i dystrybutorów materiały.

Wybierając grzejnik, nie można kierować się jedynie względami estetycznymi. Należy przede wszystkim zwrócić uwagę na jego moc cieplną. Jest ona podawana w watach [W] dla różnych temperatur zasilania i powrotu czynnika grzejnego oraz temperatury w pomieszczeniu, w którym grzejnik będzie zamontowany. Grzejnik musi być dobrany tak, aby jego moc cieplna była co najmniej równa zapotrzebowaniu na ciepło danego pomieszczenia (często używa się też określenia straty ciepła pomieszczenia). Wielkość strat ciepła związana jest z właściwościami budynku, a także z jego lokalizacją i powinna być obliczona przez projektanta. Obliczenia te dołączane są do większości gotowych projektów domów jednorodzinnych.

Przy doborze grzejników nie należy określać ich mocy wskaźnikowo na podstawie powierzchni lub kubatury pomieszczeń. Ten sposób doboru mocy obarczony jest dużym błędem, gdyż zapotrzebowanie na ciepło może się różnić nawet o 300% dla tych samych kubatur w różnych budynkach mieszkalnych. Przy doborze mocy grzejników należy znać obliczeniową temperaturęzewnętrzną, usytuowanie budynku i warunki wietrzności, współczynnik przenikania ciepła ścian, stropu i podłogi, typ okien i rodzaj oszklenia, ilość i usytuowanie względemstron świata ścian zewnętrznych w pomieszczeniu, wymaganą temperaturę wewnętrzną i oczywiście parametry czynnika grzewczego. Producenci podają moc cieplną grzejników przeważnie dla parametrów 75/65/20°C lub 70/55/20°C. Jeśli instalacja pracuje przy innych parametrach niż te podane w tabelach mocy lub temperatura w pomieszczeniu jest inna niż 20°C, należy skorzystać ze współczynników korygujących, umożliwiających właściwe przeliczenie mocy grzejnika.

Rodzaje grzejników

W zależności od sposobu przekazywania ciepła, grzejniki można podzielić na konwekcyjne i promieniujące.

W grzejnikach konwekcyjnych ciepło jest przekazywane bezpośrednio do powietrza w pomieszczeniu. W tej grupie można wyróżnić grzejniki płytowe i płytowo-konwektorowe ze stali, członowe żeliwne, aluminiowe i stalowe, rurowe z rur gładkich i ożebrowanych oraz konwektory.Grzejniki promieniujące przekazują ciepło w postaci fali elektromagnetycznej i ogrzewają przegrody budowlane oraz sprzęty w pomieszczeniu. Zalicza się do nich grzejniki płaszczyznowe sufitowe, ścienne i podłogowe, taśmy promieniujące oraz promienniki podczerwieni – gazowe i elektryczne.

Większość grzejników przekazuje ciepło w obu formach, jednak jeden ze sposobów zawsze dominuje. Grzejniki podłogowe i ścienne przekazują większość ciepła do otoczenia przez promieniowanie. Grzejniki płytowe i członowe oddają ciepło poprzez konwekcję i promieniowanie niemal po połowie (stosunek ten może się zmieniać w zależności od modelu). Konwektory większość ciepła oddają poprzez konwekcję.

Grzejniki konwekcyjne

Grzejniki członowe – zbudowane z jednakowych elementów, tzw. członów lub ogniw. Mogą być żeliwne, aluminiowe lub stalowe.

Grzejniki członowe żeliwne są trwałe, odporne na korozję i uszkodzenia mechaniczne oraz na wysokie i zmienne ciśnienie wody zasilającej. Mają dużą pojemność wodną i małą przewodność cieplną, co decyduje o ich dużej bezwładności cieplnej. Tym samym nie współpracują efektywnie z zaworami termostatycznymi. Mają małe opory hydrauliczne i dobrze współpracują z instalacjami, w których źródłem ciepła jest kocioł na paliwa stałe. Sprawdzają się również w instalacjach, które mają bezpośrednie połączenie z siecią cieplną. Zalecane są też do obiegów grawitacyjnych. Mała wrażliwość grzejników żeliwnych na jakość wody pozwala na stosowanie ich zarówno w układach otwartych, jak i zamkniętych. Ciśnienie w układzie nie powinno przekraczać 0,6 MPa, zaś temperatura 90°C. Grzejniki te można łączyć ze wszystkimi rodzajami rur przeznaczonymi do instalacji centralnego ogrzewania: stalowymi, miedzianymi i z tworzyw sztucznych. Wymagają one płukania przed zamontowaniem, gdyż zanieczyszczenia mogą spowodować uszkodzenie automatyki lub pomp. Obecnie grzejniki żeliwne przeżywają renesans.

Znowu docenianie są ich zalety, ich jakość jest coraz lepsza, powierzchnie zaś estetyczne i gładkie. Oferowane są w szerokiej palecie kolorów, w różnych kształtach, wymiarach i mocach. Różnorodność form i zróżnicowane głębokości umożliwiają stosowanie ich w pomieszczeniach o różnym przeznaczeniu.

Grzejniki członowe aluminiowe wykonywane są z profili aluminiowych wytłaczanych lub występują jako odlewy ciśnieniowe albo układy mieszane, tzn. częściowo odlewane i częściowo wykonane z profili aluminiowych. Często, w celu zintensyfikowania procesu oddawania ciepła przez konwekcję, mają wyprofilowane wloty i wyloty powietrza. Mogą być lakierowane (różne kolory) lub anodowane (powierzchnia grzejników pokrywana jest elektrolitycznie powłoką ochronną w kolorze aluminium lub złota). Charakteryzuje je dobra przewodność cieplna. Polecane są do systemów zamkniętych, niskotemperaturowych, zabezpieczonych przeponowym naczyniem wzbiorczym. Mogą także pracować w instalacjach wodnych c.o. systemu otwartego, zasilanych ze źródeł ciepła o mocy do ok. 30 kW. Źródłem ciepła może być także kotłownia lokalna bądź węzeł wymiennikowy do mocy cieplnej 0,5 MW. Temperatura czynnika grzejnego nie może przekraczać 90–95°C, a ciśnienie powinno być stabilne i nie przekraczać 0,6 MPa.

Brak zanieczyszczeń wewnętrznych, mała pojemność wodna oraz bardzo dobra przewodność cieplna powodują, że grzejniki te dobrze współpracują z instalacjami wyposażonymi w automatykę i zawory termostatyczne. Grzejniki aluminiowe mogą być stosowane w instalacjach z rurami stalowymi lub z tworzywa sztucznego. Montaż musi być dokonany z dużą starannością, gdyż nieumiejętne oraz kilkakrotne rozłączanie i ponowne łączenie członów grzejnika może prowadzić do uszkodzenia i wystąpienia nieszczelności. Należy unikać, zgodnie z PN-93/C-04607, stosowania w jednej instalacji c.o. grzejników aluminiowych i grzejników lub wymienników oraz elementów kotła, a także rur wykonanych z miedzi.

W praktyce stosowane są jednak instalacje łączące elementy wykonane z miedzi i aluminium. Wówczas konieczne jest stosowanie inhibitorów korozji oraz przekładek dielektrycznych w miejscu łączenia miedzi z innym materiałem. Instalacje takie powinny być typu zamkniętego.

Grzejniki członowe stalowe zbudowane są podobnie jak żeliwne. Różnią się jednak liczbą kanałów pionowych. Wykonywane są jako grzejniki wielosłupowe o mniejszej szerokości ogniwa. Ciśnienie robocze w grzejnikach stalowych członowych powinno być mniejsze niż w żeliwnych, tj. 0,4 MPa.

Grzejniki rurowe stalowe mogą być wykonane z rur gładkich lub ożebrowanych. Stosuje się je głównie w pomieszczeniach np. przemysłowych, magazynowych, w instalacjach wysokotemperaturowych wykorzystujących jako czynnik grzewczy parę lub wodę o ciśnieniu roboczym 1 MPa.

Grzejniki konwektorowe (konwektory). Konwektor to obudowany wymiennik ciepła, który stanowi najczęściej miedziana rurka, na którą nałożone zostały odpowiednio ukształtowane żeberka aluminiowe, rozmieszczone co 4–6 mm. Stosowane są również wymienniki stalowe (rura i żeberka). Ciepło oddawane jest przez wymiennik do powietrza. Zimne powietrze napływa dołem, a ciepłe jest wprowadzane do pomieszczenia przez górną kratkę nawiewną. Grzejnik może się składać z jednego lub kilku wymienników, które mogą być umieszczone w różnych kombinacjach.

Rura ożebrowana znajduje się w dolnej części obudowy. W niektórych rozwiązaniach zajmuje ona całą przestrzeń za osłoną, stanowiąc z nią integralną całość. Dzięki większej powierzchni zewnętrznej w stosunku do powierzchni kontaktu z wodą, temperatura obudowy grzejnika jest niska (40–60°C) przy jednoczesnej wysokiej temperaturze czynnika grzejnego (90°C).

Grzejniki konwektorowe przekazują ciepło przez konwekcję, dlatego nie ma strat ciepła wypromieniowanego na powierzchnię, na której jest zawieszony grzejnik. Dlatego poleca się je do pomieszczeń z dużymi powierzchniami okien.

Konwektory mają małą pojemność wodną i tym samym małą bezwładność cieplną. Dobrze współpracują z zaworami termostatycznymi. Są lekkie i mogą być montowane na lekkich ścianach konstrukcyjnych. Ponadto mogą całkowicie przylegać do ściany. Większość jest tak skonstruowana, że można zdjąć ich obudowę i oczyścić części grzejnika. Konwektory miedziano-aluminiowe i stalowe można łączyć z rurami z tworzywa sztucznego, miedzi oraz stali. Grzejników konwektorowych miedzianych nie powinno się montować w jednej instalacji z grzejnikami aluminiowymi. Konwektory wymagają zachowania minimalnych odległości od podłogi i parapetu, aby nie był utrudniony ruch powietrza. Gdy zachodzi konieczność montażu grzejnika na ścianie bez okna, zalecane jest umieszczenie nad nim półki, aby odpowiednio ukierunkować ciepłe powietrze.

Wydajność konwektora jest w dużym stopniu zależna od różnicy temperatury między zasileniem i powrotem oraz od prędkości przepływu wody przez grzejnik. Dlatego instalacja musi być dokładnie wyregulowana hydraulicznie.

Grzejniki stalowe płytowe. Wytwarzane są z blachy stalowej, wytłaczanej w prasach i zgrzewane tak, aby tworzyły kanały przepływu wody grzejnej. Odpowiednie łączenie ze sobą płyt pozwala tworzyć grzejniki o dwóch lub nawet trzech płytach. Płyty mogą mieć dodatkowo ożebrowanie konwekcyjne, zwiększające powierzchnię wymiany ciepła. W celu określenia typu grzejnika stosowane są oznaczenia cyfrowe:

• typ 10 – jednopłytowe, bez ożebrowania,
• typ 11 – jednopłytowe z ożebrowaniem konwekcyjnym,
• typ 20 – dwupłytowe bez ożebrowania,
• typ 2l – dwupłytowe z pojedynczym ożebrowaniem konwekcyjnym,
• typ 22 – dwupłytowe z podwójnym ożebrowaniem,
• typ 30 – trzypłytowe bez ożebrowania,
• typ 33 – trzypłytowe z potrójnym ożebrowaniem konwekcyjnym.

Grzejniki płytowe są standardowo produkowane z czterema króćcami przyłączeniowymi. Mogą być zasilane z boku lub od dołu. Ze względu na rodzaje podłączeń można wyróżnić: grzejniki z podłączeniem bocznym (typ K), z podłączeniem dolnym (typ V) oraz uniwersalne, umożliwiające zarówno podłączenie boczne, jak i dolne.Grzejniki płytowe mogą mieć profilowaną płytę frontową z widocznymi kanałami wodnymi lub gładką płytę czołową. Ich wymiary wynoszą: wysokość od 200 do 900 mm, długość od 400 do 4000 mm, a oferowane moce cieplne od 200 W wzwyż. Powierzchnia płyt ma trwałą, najczęściej podwójną powłokę lakierniczą, którą łatwo utrzymać w czystości. Większość firm oferuje grzejniki w kolorze białym lub kremowym. Inne kolory dostępne są na zamówienie.

Grzejniki płytowe oddają ciepło zarówno przez promieniowanie, jak i przez konwekcję. Udział promieniowania zależy od typu grzejnika oraz jego temperatury i jest większy w porównaniu z grzejnikami członowymi aluminiowymi czy konwektorami. Dzięki małej pojemności wodnej dobrze współpracują z automatyką, pompami i armaturą. Mogą być stosowane w instalacjach o niskich parametrach wody grzejnej (np. z kotłami kondensacyjnymi lub pompami ciepła). Przeznaczone są do instalacji systemu zamkniętego, pompowych, zabezpieczonych naczyniem wzbiorczym, w której ubytki nie przekraczają 5% w skali roku. Niektóre mogą być stosowane w instalacjach otwartych, zasilanych kotłem o mocy do 30 kW. Maksymalna temperatura czynnika grzewczego nie powinna przekraczać 95°C. Wskazane jest ustabilizowane ciśnienie robocze do 0,6 MPa. Grzejniki stalowe płytowe można montować w instalacjach wykonanych z tworzyw sztucznych, stali oraz miedzi. Nie powinno się jednak dopuszczać do bezpośredniego kontaktu różnych materiałów ze względu na inny potencjał elektrochemiczny poszczególnych metali. W instalacjach z miedzi zalecane jest stosowanie armatury (zaworów, rozdzielaczy) z miedzi, mosiądzu lub stali nierdzewnej oraz przekładek dielektrycznych, np. teflonowych w miejscu łączenia miedzi z innym materiałem. W zależności od rodzaju materiałów użytych w instalacji c.o., woda powinna spełniać wymagania PN-93/C-04607. Nie należy opróżniać instalacji z płytowymi grzejnikami stalowymi, poza koniecznymi przypadkami.

Trwałość grzejników stalowych płytowych zależy głównie od poprawnej eksploatacji instalacji. Nie mogą być one montowane w pomieszczeniach, w których wilgotność powietrza przekracza 60% (np. baseny, pralnie, łazienki).