Menu

Ogrzewanie powietrzne

 Wiadomości wstępne

       System ogrzewania powietrznego polega na zorganizowanym przygotowaniu ciepłego powietrza przez urządzenia grzewcze, a następnie wtłoczeniu go do pomieszczeń przy użyciu wentylatora lub dmuchawy. 

        Powietrze, jako medium grzewcze posiada bardzo małą w porównaniu do wody pojemność cieplną. Z jednej strony bardzo szybko się więc ochładza, z drugiej – wytworzenie już niewielkiej ilości ciepła potrafi podnieść w znaczącym stopniu jego temperaturę.  Ta mała bezwładność cieplna doskonale sprawdza się w instalacjach grzewczych, już po kilku minutach grzania  temperatura w pomieszczeniach (nawet o znacznej kubaturze), wykazuje zmiany wykrywalne przez termostat.  

       W instalacji ogrzewania powietrznego niemal cała ilość ciepła idzie bezpośrednio na ogrzewanie budynku, nie ma bowiem czynników pośrednich takich jak: woda, grzejniki, podłoga (ogrzewania podłogowe). Znaczną ilość ciepła odzyskuje się ponadto z już ogrzanego pomieszczenia; powietrze zużyte nie jest bowiem w całości usuwane na zewnątrz budynku, a zawracane do źródła ciepła, gdzie łączy się ze świeżym powietrzem zewnętrznym i ponownie ulega podgrzaniu.

       Ogrzewania powietrzne są mniej zawodne od wodnych, przypadkowe wyłączenie prądu w zimie, nie spowoduje tutaj zagrożenia zamarznięcia przewodów i ich uszkodzenia. Brak   wody pod ciśnieniem stwarza też mniejsze zagrożenie przypadkowymi przeciekami, nie wymaga stosowania drogiej armatury zabezpieczającej i pozwala na dogodną aranżację wnętrz.

       Wykorzystanie powietrza jako medium grzewczego podnosi znacznie komfort ogrzewania w budynku; nawiewane do pomieszczeń ciepłe powietrze może być poddane dodatkowo filtracji i nawilżaniu, dzięki czemu za jednym zamachem mamy w budynku kilka odrębnych pod względem funkcjonalnym instalacji: centralnego ogrzewania, wentylacji i klimatyzacji. 

       W lecie, układ nawiewny przewodów, przy zastosowaniu dodatkowego źródła ciepła (w tym wypadku chłodu, tzw. chillera), może być wykorzystany do chłodzenia pomieszczeń.

 

 Podział ogrzewań powietrznych

 
Instalacje ogrzewania powietrznego ze względu na budowę można ogólnie dzielić na:
-          miejscowe,
-          centralne,
a z uwagi na sposób przepływu ciepłego powietrza na:
-          instalacje grawitacyjne
-          instalacje o przepływie wymuszonym.
             Miejscowe ogrzewanie powietrzne ma zazwyczaj charakter doraźny (np. przez kilka godzin w ciągu doby) i realizowane jest przy użyciu nagrzewnic powietrza stacjonarnych lub przenośnych, elektrycznych, gazowych bądź olejowych. Nawiew powietrza odbywa się tutaj w sposób wymuszony wentylatorem, otworem nawiewnym na obudowie, lub (w droższych wersjach nagrzewnic), systemem kanałów nawiewnych. W tym ostatnim przypadku, jedno urządzenie może być wykorzystywane do ogrzewania dużej hali lub kilku osobnych pomieszczeń. 

            Ogrzewania miejscowe i centralne z grawitacyjnym przepływem ciepłego powietrza, dotyczą instalacji kominkowych. W pierwszym rozwiązaniu nawiew gorącego powietrza odbywa się za pośrednictwem kratek nawiewnych tylko do pomieszczenia w którym stoi kominek. W instalacji centralnej, ciepło z kominka rozprowadzane jest siecią przewodów po całym domu.

            Ogrzewania powietrzne centralne z wymuszonym przepływem powietrza są najbardziej rozbudowanymi systemami, zdolnymi do pracy przez cały sezon grzewczy i możliwością pełnej automatyki. W zależności od typu źródła ciepła instalacje powyższe można dzielić na:
-          centrale wentylacyjne z wymiennikiem ciepła (wodnym, parowym lub elektrycznym),
-         klimatyzatory (jednostka zewnętrzna + jednostki wewnętrzne), klimatyzatory kanałowe, przystosowane do pracy całorocznej,
-          instalacje z piecem nadmuchowym.

Budowa i zasada działania ogrzewania powietrznego z piecem nadmuchowym

            W instalacjach z piecem nadmuchowym, świeże powietrze zasysane jest z zewnętrznej przestrzeni budynku osobnym kanałem wyposażonym w czerpnię ścienną lub dachową i po połączeniu z   powietrzem recyrkulowanym, poddawane jest filtrowaniu. Oczyszczone, przechodzi do pieca nadmuchowego, gdzie w wymienniku odbiera ciepło od gorących spalin i siecią kanałów ponownie  rozprowadzane jest do wszystkich pomieszczeń. Nawiew powietrza odbywa się za pośrednictwem kratek nawiewnych lub anemostatów umieszczonych w podłodze pod oknami, na ścianach lub na suficie. Schłodzone powietrze zasysane jest poprzez wewnętrzne czerpnie powietrza i przewodem recyrkulacyjnym wraca z powrotem do wymiennika ciepła. Część zużytego powietrza, szczególnie z pomieszczeń wilgotnych (łazienki) lub z pomieszczeń, w których mogą wydzielać się nieprzyjemne zapachy (kuchnie, toalety), usuwana jest  na zewnątrz budynku osobną instalacją wentylacyjną grawitacyjną lub ciśnieniową.

            W bardziej rozbudowanych instalacjach, pomiędzy źródłem ciepła a instalacją nawiewną mogą być umieszczone dodatkowo klimatyzator  i nawilżacz  (Rys.1). Sterowanie całą instalacją odbywa się w funkcji termostatu umieszczonego w najbardziej reprezentacyjnym pomieszczeniu. Termostat załącza lub wyłącza piec nadmuchowy, przy osiągnięciu żądanej temperatury. Przy zastosowaniu specjalnych central sterujących, możliwe też jest strefowanie instalacji, tzn. programowanie kilku pomieszczeń o innej temperaturze w budynku. Każda strefa posiada wtedy własny termostat, i osobną regulację dopływu ciepłego powietrza.

 ogrzpo1.jpg

ogrzepo4.jpg

RYS. Ogrzewanie nadmuchowe w budynku wielopiętrowym ( u góry) z kratkami nawiewnymi w podłodze i w budynku parterowym z jratkami nawiewnymi na suficie. Ozn. 1.Piec nadmuchowy, 2-Przewody powietrza gorącego, 3-przepustnice powietrza w strefach, 4-przewód powietrza recyrkulacyjnego, 5-Kratki nawiewne,6-Kratka wywiewna,
7-Filtr powietrza, 8-Chiller(źródło chłodu), 9-Czerpnia powietrza zewnętrznego okapowa, 10-Centrala wentylacyjna z wymiennikiem ciepła tzw. rekuperator, 11-Wyrzutnia powietrza zużytego, 12-odciągi powietrza w kuchni i łazience, 13-
Przewód powietrza świeżego częściowo podgrzanego regulacji nawiewu powietrza do pomieszczenia

Piec nadmuchowy

               Może być zasilane gazem ziemnym, gazem płynnym, olejem opałowym lub energią elektryczną. Z uwagi na wbudowany wentylator nadmuchowy, nawet jednostki zasilane gazem czy olejem wymagają osobnego podłączenia do instalacji elektrycznej jednofazowej, pobór mocy  wynosi od 200-600W.

                Wymiana ciepła pomiędzy powietrzem a spalinami zachodzi w wymienniku ciepła, przy czym spaliny nie mają nigdy bezpośredniego kontaktu z powietrzem. Zasysanie powietrza do spalania odbywa się osobnym wentylatorem pracującym niezależnie od wentylatora nadmuchowego i osobnym przewodem wyprowadzonym na zewnątrz budynku. 

ogrzpo2.jpgogrzpo3.jpg

           

Zasada działania pieca nadmuchowego jest prosta. Podczas spalania paliwa w komorze spalania ( 2 ) pieca wytwarzane jest ciepło. Energia ta przekazywana jest do wymiennika ( 6 ) i tam ogrzewa opływające go powietrze. Ciepłe powietrze rozprowadzane jest po budynku za pomocą wentylatora głównego ( 5 ) i  systemu kanałów.  

W piecu nadmuchowym jest zamknięty układ spalania ( 7 ) - spaliny nie mieszają się z ogrzewanym powietrzem, lecz są wyrzucane wentylatorem spalin ( 4 ) do komina lub "przez ścianę". Dzięki temu powietrze po ogrzaniu może być bezpośrednio wdmuchiwane do pomieszczeń. Dopływem gazu steruje niezawodny zawór gazowy ( 3 ).  Do pieców powietrznych dostępnych jest szereg akcesoriów podnoszących komfort w domu, np. filtr powietrza ( 1 ). Piec może być zainstalowany w pozycji pionowej lub poziomej, bez trudu można go również podwiesić.   

 

ogrzpo5.jpg

 Na rynku krajowym dostępne są co najmniej trzy typy pieców nadmuchowych:
-          niekondensacyjne, z jednym wymiennikiem ciepła i sprawnością około 80%, z zamkniętą lub otwartą komora spalania,
-          kondensacyjne, z dwoma wymiennikami ciepła i sprawnością do 106%, z zamkniętą komorą spalania,
-          kondensacyjne modulacyjne, z palnikiem pracującym w systemie regulacji „Comfort Heat”, 
Ten ostatni typ pieców umożliwia pracę palnika w dwóch położeniach,  standardowo piec modulacyjny załącza się na np. 2/3 swojej mocy, co jest w zupełności wystarczające w okresie jesiennym i wiosennym. Przy wzroście zapotrzebowania na ciepło system automatycznie przełącza palnik na maksymalną moc. W systemie Comfort Heat oszczędność gazu dochodzi do 80% w porównaniu do tradycyjnych pieców nadmuchowych.

 

Charakterystyka wybranych modeli pieców nadmuchowych

 
Jednostka
 
 
LENNOX G24MCE/45
LENNOX G24MCE/75
CARRIER 58MNP/120-20
RHEEM  12
MILLER G6RA-045-08
 
Wydajność
kW
10,6
18,1
21-33
30
13
 
Zużycie gazu GZ50
m3/h
1,25
2,08
3,7
2,82
1,4
 
Ciężar
kg
59
64
106
73
50
 
Moc wentylatora
W
186
373
-
560
230
 
Przyrost temp. powietrza
°C
14-31
17-34
55*
-
24
 
Max. ciśnienie na wyjściu
Pa
125
125
175
-
120
 
Wydatek powietrza
m3/h
990-1260
1962-2376
3400
1937-3593
1630
 
Sprawność
%
90
90
106
105
90,22
 
zasilanie
 
230/50
230/50
230/50
230/50
230/50

 

* Maksymalna temperatura powietrza na wylocie.

 

            Wszystkie piece nadmuchowe dostępne w kraju są produkcji amerykańskiej
 
Filtry

            Montowane są standardowo przed piecem nadmuchowym, część pieców wyposażana jest też we własny filtr mechaniczny do wstępnej filtracji. Filtry, w zależności od typu i przeznaczenia mogą wychwytywać cząstki od kilku mikronów do nawet 0,01 mikrona, mogą też posiadać funkcję jonizacji powietrza (filtr jonizacyjny).

Filtry mechaniczne – o budowie standardowej, będące na wyposażeniu pieca, zbudowane są zwykle z metalowych siatek o odpowiedniej gęstości oczek. Są tanie, łatwe w czyszczeniu, mogą usuwać zanieczyszczenia mechaniczne o wielkości do 10 mikronów.

Filtry syntetyczne – wyposażone są w wewnętrzny, wymienialny wkład filtrujący z tkaniny bawełnianej, filcu, itp. Niektóre z nich dają się regenerować poprzez pranie, jednak korzystniej jest wymieniać je na nowe (tak jak w odkurzaczu).  Filtry syntetyczne mogą usuwać zanieczyszczenia o wielkości do 0,5 mikrona, jak kurz, sierść zwierząt, pyłki kwiatów, a także częściowo usuwać bakterie, alergeny pochodzenia zwierzęcego i zapach.

Filtry elektroniczne, elektrofiltry, filtry jonizacyjne – posiadają bardzo wysoką zdolność filtracyjną do ponad 90% (filtr jonizacyjny do ponad 99%). Mogą usuwać zanieczyszczenia o wielkości do 0,01 mikrona, jak bakterie, wirusy, a także dym tytoniowy. Stanowią zawsze drugi etap filtracji.

Filtry węglowe- wyposażane we wkład z węgla aktywowanego służą do usuwania zapachów i dymu tytoniowego, jako ostatni etap filtracji.        

            Firmy oferują najczęściej filtry kompaktowe, o budowie modułowej, posiadające wszystkie powyższe etapy filtracji. Rozwiązanie takie jest korzystne tak pod względem strat ciśnienia, jak i miejsca pod zabudowę.

 Dla systemów nadmuchowych pracujących w budynkach użyteczności publicznej, jak restauracje, bary, gdzie konieczna jest bardzo częsta wymiana powietrza i wysoka jego jakość, rynek oferuje też do dezynfekcji powietrza lampy UV.

Klimatyzator i nawilżacz

            Umieszczane są opcjonalnie na wylocie powietrza z pieca nadmuchowego.  Oba elementy stanowią wyposażenie dodatkowe instalacji i mogą być zamontowane później, w miarę potrzeb lub możliwości finansowych. Klimatyzator to nic innego jak chłodnica powietrza podłączona do drugiego obiegu, w tym wypadku źródła chodzenia (tzw. chillera). Chillery umieszcza się zwykle na zewnątrz budynku jako wymienniki ciepła gruntowe, lub jako agregaty chłodnicze, sprężarkowe  instalowane na gruncie lub na dachu. 

            Nawilżacz pozwala na utrzymanie w budynku odpowiedniej wilgotności powietrza, wpływając na poprawę samopoczucia i zmniejszając zdolność do elektryzowania się sprzętów i przedmiotów. Większa wilgotność powietrza pośrednio umożliwia też większą oszczędność energii, dzięki obniżeniu temperatury komfortu cieplnego (w zimie powietrze wilgotne daje większe odczucie ciepła niż powietrze suche, przy tej samej temperaturze w pomieszczeniu).

  W standardowym rozwiązaniu nawilżacz zbudowany jest z gęstej, metalowej siateczki lub tacki o dużej powierzchni parowania, po której spływa zimna woda. Ciepłe powietrze przepływając przez nawilżacz powoduje przyspieszone parowanie i powstawanie mgły wodnej. Regulacja ilości dopływającej do nawilżacza wody może być ręczna lub elektroniczna.

Nawilżacze stopniowo zarastają osadami kamienia kotłowego, dlatego wymagają okresowej wymiany siateczki. Można też doprowadzać do nawilżaczy wodę już zmiękczoną.

 SYSTEM NADMUCHOWY W PRAKTYCE

            To nowoczesne narzędzie o bardzo inteligentnej automatyce sterującej. Poniżej kilka przykładów pracy systemu najlepiej obrazuje jego możliwości.

Tryb wentylacji

            System pracuje tylko w funkcji nawiewu świeżego powietrza, zapewniając szybką wymianę zużytego powietrza w pomieszczeniach, jak też usuwanie nadmiaru wilgoci, palnik pieca nadmuchowego jest wyłączony. Ilość dopływającego do układu świeżego powietrza można regulować w przedziale od 5-100%.

Free-cooling

            Czyli swobodne chłodzenie. Funkcja ta umożliwia szybkie, w przeciągu 15-20 minut obniżenie temperatury w budynku o kilka stopni, przez jego przewietrzenie świeżym, zewnętrznym powietrzem, przy 100% otwartej przepustnicy powietrza. Idealna latem w godzinach wieczornych, gdy zakumulowane w budynku ciepło stwarza wrażenie zaduchu, a na dworze jest znacznie niższa temperatura.

            Funkcja free-cooling jest bardzo przydatna dla budynków położonych blisko lasu, jeziora, stawu itp. gdzie w lecie przez otwarte okna mogą wpadać komary. W tym wypadku odświeżanie powietrza następuje przy całkowicie zamkniętych oknach.

Grzanie i chłodzenie strefowe

            Możliwe przy rozbudowanej automatyce, wymaga stosowania programatora czasowego i kilku termostatów. Pozwala na stosowanie kilku stref grzania w budynku, o różnej temperaturze, dodatkowo ustawianej w funkcji czasu dobowego i tygodniowego. W budynkach mieszkalnych strefy komfortu można wydzielić osobno np. dla: kuchni, pomieszczeń technicznych, pokojów dziennych i salonów, sypialni. Dla każdej ze stref można zaprogramować inna temperaturę i inny czas grzania zgodny ze zwyczajami domowników. Czujniki temperatury umieszczone w strefach wysyłają informacje do centralnego programatora, wpływając tym samym na moc pieca (opcja dostępna przy piecach modulacyjnych), a z poziomu pomieszczenia sterując osobno przepustnicami powietrza w kanałach. 

Sterowanie systemem przy pomocy SMS.

  Są już systemy oferujące możliwość sterowania programatorem na odległość, np., z poziomu telefonu komórkowego przy pomocy informacji SMS. Telefon pozwala na załączanie i wyłączanie urządzenia, zmianę parametrów jego ustawienia, a także na otrzymywanie aktualnych danych o pracy systemu (np. jaka temp. panuje w domu). Przy połączeniu z linią serwisanta, programator może wysyłać nawet informacje o awarii systemu. Można go też włączyć do systemu oświetleniowego budynku i z telefonu komórkowego symulować obecność mieszkańców, załączając i wyłączając oświetlenie.

 MITY I RZECZYWISTOŚĆ

            Ogrzewania powietrzne zalecane są w budynkach o powierzchni użytkowej ponad 100 m2, najlepiej o budowie szkieletowej, gdzie łatwiej jest poprowadzić w sposób kryty kanały powietrzne. Do ogrzewań nadają się zarówno budynki parterowe jak i wielokondygnacyjne. Decyzję o ogrzewaniu powietrznym należy podjąć już na etapie projektowania budynku, późniejsze zmiany w rozkładzie pomieszczeń czy położeniu poszczególnych ścian mogą być trudne. Pamiętajmy też, że system nadmuchowy najlepiej pracuje jako układ zamknięty. Dom musi więc posiadać szczelną stolarkę drzwiową i okienną, należy np. zrezygnować z montażu nawiewników okiennych.

            Nieprawdą jest natomiast, że system powietrzny jest głośny lub może wzbijać kurz w pomieszczeniach. Najnowsze konstrukcje wentylatorów i nawiewników eliminują do minimum poziom hałasu, nawet stojąc w pobliżu pieca nadmuchowego usłyszymy zaledwie delikatny szum urządzenia. Wzbijanie się kurzu jest z kolei eliminowane przez bardzo wysokiej klasy urządzenia filtrujące, system działa tutaj trochę jak centralny odkurzacz usuwając z pomieszczeń znaczną ilość zawieszonych w powietrzu aerozoli, pyłków roślin, sierści zwierząt, itp.

            Opinie o ogrzewaniu powietrznym są często skrajne, podyktowane z jednej strony niewiedzą na temat tego typu systemów, z drugiej wieloletnimi przyzwyczajeniami tak projektantów, jak i wykonawców instalacji.  Wiele powstających w biurach projektów domków z góry zakłada ogrzewanie wodne, nie zapewniając odpowiedniej wysokości pomieszczeń, czy miejsc pod zabudowę kanałów. Innym problemem jest brak na rynku urządzeń produkcji polskiej,  zmuszający inwestora do zakupu technologii amerykańskich, wraz z całym  serwisem, co może stwarzać obawy o przyszłość instalacji i koszt wymiany zużytych elementów.

                Pomimo to, przyszłość ogrzewań powietrznych rysuje się raczej różowo. Zadecydują  o tym dwie niepodważalne zalety tego typu instalacji: komfort cieplny i bardzo wysoka jakość powietrza, o którą, także w naszym kraju, niestety coraz trudniej

 

 

(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});