Ogrzewanie_powietrzne.pdf

INSTALACJE GRZEWCZE

Alfred Adamczewski

Piece nadmuchowe, filtry, sposoby regulacji temperatury zewnêtrznej

Ogrzewanie powietrzne

Popularne w Stanach Zjednoczonych

i Kanadzie, u nas ci¹gle ma³o znane

i rozumiane przez inwestorów. Co spra-

wia, ¿e systemom ogrzewania powietrz-

nego tak trudno przebiæ siê na krajowym

rynku? Czy jest szansa, ¿e w przysz³oœci

zast¹pi¹ tradycyjne instalacje?

Powietrze jako medium grzejne

Powietrzne ma bardzo ma³¹ w porówna-

niu do wody pojemnoœæ ciepln¹. Bardzo

szybko siê wiêc och³adza, wytworzenie

zaœ niewielkiej iloœci ciep³a znacznie

podnosi jego temperaturê. Ma³a bez-

w³adnoœæ cieplna doskonale sprawdza siê

w instalacjach grzewczych, ju¿ po kilku

minutach ogrzewania temperatura w po-

mieszczeniach (nawet o znacznej kuba-

turze), wykazuje zmiany wykrywalne

przez termostat.

W instalacji ogrzewania powietrznego nie-

mal ca³a iloœæ ciep³a idzie bezpoœrednio na

ogrzewanie budynku, nie ma bowiem

czynników poœrednich takich, jak: woda,

grzejniki, pod³oga. Znaczn¹ iloœæ ciep³a

odzyskuje siê ponadto z ju¿ ogrzanego

pomieszczenia. Powietrze zu¿yte nie jest

bowiem w ca³oœci usuwane na zewn¹trz

budynku, a zawracane do Ÿród³a ciep³a,

gdzie ³¹czy siê ze œwie¿ym powietrzem ze-

wnêtrznym i ponownie ulega podgrzaniu.

Ogrzewania powietrzne s¹ mniej zawod-

ne od wodnych, przypadkowe wy³¹czenie

pr¹du w zimie, nie spowoduje tutaj za-

gro¿enia zamarzniêcia przewodów i ich

uszkodzenia. Brak wody pod ciœnieniem

stwarza te¿ mniejsze zagro¿enie przy-

padkowymi przeciekami, system ten nie

wymaga stosowania drogiej armatury za-

bezpieczaj¹cej, pozwala zaœ na dogodn¹

aran¿acjê wnêtrz.

Wykorzystanie powietrza jako medium

grzejnego podnosi znacznie komfort

ogrzewania w budynku; nawiewane bo-

wiem do pomieszczeñ ciep³e powietrze

mo¿e byæ poddane dodatkowo filtracji

i nawil¿aniu, dziêki czemu mamy w bu-

dynku kilka odrêbnych pod wzglêdem

funkcjonalnym instalacji: centralnego

ogrzewania, wentylacji i klimatyzacji.

Fot. 1 Przemys³owy piec nadmuchowy. Na

przedniej œciance widoczny jest palnik wenty-

latorowy i panel sterowania, na œciance bocz-

nej – kaseta filtracyjna

Fot. 2 Piec nadmuchowy z bezpoœrednim na-

dmuchem. Obrotowe g³owice nadmuchowe

z ruchomymi ¿aluzjami kieruj¹ strumienie po-

wietrza w odpowiednim kierunku

W lecie, uk³ad nawiewny przewodów,

pod warunkiem zastosowania dodatko-

wego Ÿród³a (w tym wypadku ch³odu,

tzw. chillera), mo¿e byæ wykorzystany do

ch³odzenia pomieszczeñ.

nawiewnych. W tym ostatnim wypadku,

jedno urz¹dzenie mo¿e byæ wykorzysty-

wane do ogrzewania du¿ej hali lub kilku

osobnych pomieszczeñ.

Ogrzewania miejscowe i centralne z grawi-

tacyjnym przep³ywem ciep³ego powietrza,

to domena instalacji kominkowych.

W pierwszym rozwi¹zaniu nawiew gor¹ce-

go powietrza odbywa siê za poœrednictwem

kratek nawiewnych tylko do pomieszcze-

nia, w którym stoi kominek. W instalacji

centralnej ciep³o z kominka rozprowadzane

jest sieci¹ przewodów po ca³ym domu.

Ogrzewania powietrzne centralne z wy-

muszonym przep³ywem powietrza s¹ naj-

bardziej rozbudowanymi systemami,

zdolnymi do pracy przez ca³y sezon

grzewczy, mo¿liwoœci¹ pe³nej automaty-

ki. W zale¿noœci od typu Ÿród³a ciep³a

instalacje powy¿sze mo¿na dzieliæ na:

- centrale wentylacyjne z wymiennikiem

ciep³a (wodnym, parowym lub elek-

trycznym),

- klimatyzatory (jednostka zewnêtrzna

+ jednostki wewnêtrzne), klimatyza-

tory kana³owe, przystosowane do pracy

ca³orocznej,

- instalacje z piecem nadmuchowym.

Podzia³ instalacji ogrzewañ

powietrznych

Instalacje ogrzewania powietrznego ze

wzglêdu na budowê mo¿na ogólnie dzie-

liæ na:

- miejscowe,

- centralne.

Z uwagi na sposób przep³ywu ciep³ego

powietrza na:

- grawitacyjne,

- o przep³ywie wymuszonym.

Miejscowe ogrzewanie powietrzne ma

zazwyczaj charakter doraŸny (np. przez

kilka godzin w ci¹gu doby) i realizowane

jest za pomoc¹ nagrzewnic powietrza sta-

cjonarnych lub przenoœnych, elektrycz-

nych, gazowych b¹dŸ olejowych. Nawiew

powietrza odbywa siê w sposób wymu-

szony wentylatorem, przez otwór na-

wiewny na obudowie lub (w dro¿szych

wersjach nagrzewnic) systemem kana³ów

www.polskiinstalator.com.pl

INSTALACJE GRZEWCZE

Zasada dzia³ania instalacji z piecem nadmuchowym

W instalacjach z piecem nadmuchowym, œwie¿e powietrze

zasysane jest z zewn¹trz budynku osobnym kana³em wypo-

sa¿onym w czerpniê œcienn¹ lub dachow¹. Po zmieszaniu

z powietrzem recyrkulacyjnym poddawane jest filtrowaniu.

Oczyszczone, przep³ywa nastêpnie do pieca nadmuchowe-

go, gdzie w wymienniku odbiera ciep³o od gor¹cych spalin

i sieci¹ kana³ów ponownie rozprowadzane jest do wszyst-

kich pomieszczeñ. Nawiew powietrza odbywa siê za poœred-

nictwem kratek nawiewnych lub anemostatów umieszczo-

nych w pod³odze pod oknami, na œcianach lub na suficie.

Sch³odzone powietrze zasysane jest poprzez wewnêtrzne

czerpnie powietrza i przewodem recyrkulacyjnym wraca

z powrotem do wymiennika ciep³a. Czêœæ zu¿ytego powie-

trza, szczególnie z pomieszczeñ wilgotnych (³azienki) lub

z pomieszczeñ, w których mog¹ wydzielaæ siê nieprzyjemne

zapachy (kuchnie, toalety), usuwana jest na zewn¹trz bu-

dynku osobn¹ instalacj¹ wentylacyjn¹ grawitacyjn¹ lub

ciœnieniow¹.

W bardziej rozbudowanych instalacjach pomiêdzy Ÿród³em

ciep³a a instalacj¹ nawiewn¹ mog¹ byæ umieszczone do-

datkowo klimatyzator i nawil¿acz (rys.1). Sterowanie ca³¹

instalacj¹ odbywa siê w funkcji termostatu umieszczonego

w najbardziej reprezentacyjnym pomieszczeniu. Po osi¹-

gniêciu ¿¹danej temperatury termostat za³¹cza lub wy³¹cza

piec nadmuchowy. Po zastosowaniu specjalnych central ste-

ruj¹cych mo¿liwe jest strefowanie instalacji, tzn. progra-

mowanie temperatury kilku pomieszczeñ. Ka¿da strefa ma

wtedy w³asny termostat i osobn¹ regulacjê dop³ywu ciep³ego

powietrza.

Ozn.:

Rys. 1 Schemat instalacji ogrzewania powietrznego

Piec nadmuchowy

Rys. 2 Schemat dzia³ania pieca nadmuchowego

z palnikiem wentylatorowym

Rys. 3 Schemat dzia³ania pieca nadmuchowego

z gazowym palnikiem atmosferycznym. W in-

stalacjach centralnego ogrzewania powietrz-

nego domów jednorodzinnych tego typu piece

s¹ najczêœciej stosowane

Mo¿e byæ zasilany gazem ziemnym, ga-

zem p³ynnym, olejem opa³owym lub

energi¹ elektryczn¹. Z uwagi na wbudo-

wany wentylator nadmuchowy, nawet

jednostki zasilane gazem czy olejem

wymagaj¹ osobnego pod³¹czenia do in-

stalacji elektrycznej jednofazowej, pobór

mocy wynosi 200-600 W.

Wymiana ciep³a pomiêdzy powietrzem

a spalinami zachodzi w wymienniku cie-

p³a, spaliny jednak nie maj¹ bezpoœred-

niego kontaktu z powietrzem. Powietrze

do spalania zasysane jest osobnym wen-

tylatorem pracuj¹cym niezale¿nie od

wentylatora nadmuchowego, spaliny zaœ

wyprowadzane s¹ na zewn¹trz budynku

systemem kominowym.

Na rynku krajowym dostêpne s¹ co naj-

mniej trzy typy pieców nadmuchowych:

- niekondensacyjne, z jednym wymien-

nikiem ciep³a i sprawnoœci¹ oko³o

80%, z zamkniêt¹ lub otwart¹ komora

spalania,

pi@polskiinstalator.com.pl

INSTALACJE GRZEWCZE

Fot. 3 Monta¿ systemu centralnego ogrzewania powietrznego w hali

przemys³owej

Fot. 4 Monta¿ kana³ów ogrzewania powietrznego w domku o konstruk-

cji szkieletowej. Kana³y te s¹ sklejane bezpoœrednio na budowie z p³yt

poliuretanowych lub wykonanych z maty szklanej

- kondensacyjne, z dwoma wymiennikami

ciep³a i sprawnoœci¹ do 106%, z za-

mkniêt¹ komor¹ spalania,

- kondensacyjne modulacyjne, z palni-

kiem pracuj¹cym w systemie regulacji

Comfort Heat.

Ten ostatni typ pieców umo¿liwia pracê

palnika w dwóch po³o¿eniach. Standar-

dowo piec modulacyjny za³¹cza siê na

np. 2/3 swojej mocy, co jest w zupe³no-

œci wystarczaj¹ce w okresie jesiennym

i wiosennym. Gdy wzrasta zapotrzebo-

wanie na ciep³o, system automatycznie

prze³¹cza palnik na maksymaln¹ moc.

W systemie Comfort Heat oszczêdnoœæ

gazu dochodzi do 80% w porównaniu do

tradycyjnych pieców nadmuchowych.

Filtry syntetyczne – wyposa¿one s¹

w wewnêtrzny, wymienialny wk³ad filtru-

j¹cy z tkaniny bawe³nianej, filcu, itp.

Niektóre z nich mo¿na praæ, jednak ko-

rzystniej jest wymieniaæ je na nowe (tak

jak w odkurzaczu). Filtry syntetyczne

mog¹ usuwaæ zanieczyszczenia o wielko-

œci do 0,5 mikrona, jak kurz, sierœæ zwie-

rz¹t, py³ki kwiatów, a tak¿e czêœciowo

usuwaæ bakterie, alergeny pochodzenia

zwierzêcego i zapach.

Klimatyzator i nawil¿acz

Umieszczane s¹ opcjonalnie na wylocie

powietrza z pieca nadmuchowego. Oba

elementy stanowi¹ wyposa¿enie dodat-

kowe instalacji i mog¹ byæ zamontowane

póŸniej, w miarê potrzeb lub mo¿liwoœci

finansowych. Klimatyzator to nic innego

jak ch³odnica powietrza pod³¹czona do

drugiego obiegu – Ÿród³a ch³odzenia

(tzw. chillera). Chillery umieszcza siê

zwykle na zewn¹trz budynku jako wy-

mienniki ciep³a gruntowe lub jako agre-

gaty ch³odnicze, sprê¿arkowe instalowa-

ne na gruncie lub dachu.

Nawil¿acz pozwala na utrzymanie w bu-

dynku odpowiedniej wilgotnoœci powie-

trza, wp³ywaj¹c na poprawê samopoczucia

i zmniejszaj¹c zdolnoœæ do elektryzowa-

nia siê sprzêtów i przedmiotów. Wiêksza

wilgotnoœæ powietrza poœrednio umo¿li-

wia te¿ wiêksz¹ oszczêdnoœæ energii,

dziêki obni¿eniu temperatury komfortu

cieplnego.

W standardowym rozwi¹zaniu nawil¿acz

zbudowany jest z gêstej, metalowej sia-

teczki lub tacki o du¿ej powierzchni

parowania, po której sp³ywa zimna woda.

Ciep³e powietrze przep³ywaj¹c przez

nawil¿acz, powoduje przyspieszone paro-

wanie i powstawanie mg³y wodnej. Iloœæ

wody dop³ywaj¹cej do nawil¿acza mo¿na

regulowaæ rêcznie lub elektronicznie.

Nawil¿acze stopniowo zarastaj¹ osadami

kamienia kot³owego, dlatego trzeba okre-

sowo wymieniaæ siateczki. Mo¿na te¿ do-

prowadzaæ do nawil¿aczy wodê ju¿

zmiêkczon¹.

Filtry elektroniczne, elektrofiltry, fil-

try jonizacyjne – maj¹ bardzo wysok¹

zdolnoœæ filtracyjn¹ do ponad 90% (filtr

jonizacyjny do ponad 99%). Mog¹ usuwaæ

zanieczyszczenia o wielkoœci do 0,01 mi-

krona, jak bakterie, wirusy, a tak¿e dym

tytoniowy. Stanowi¹ zawsze drugi etap

filtracji.

Filtry

Montowane s¹ standardowo przed piecem

nadmuchowym, czêœæ pieców wyposa¿ana

jest te¿ we w³asny filtr mechaniczny do

wstêpnej filtracji. Filtry w zale¿noœci od

typu i przeznaczenia mog¹ wychwyty-

waæ cz¹stki od kilku mikronów do nawet

0,01 mikrona, mog¹ te¿ byæ wyposa¿one

w funkcjê jonizacji powietrza (filtr joni-

zacyjny).

Filtry wêglowe – wyposa¿ane we wk³ad

z wêgla aktywowanego s³u¿¹ do usuwania

zapachów i dymu tytoniowego, stosowa-

ne s¹ jako ostatni etap filtracji.

Firmy oferuj¹ najczêœciej filtry kompak-

towe, o budowie modu³owej, wyposa¿one

we wszystkie etapy filtracji. Rozwi¹zanie

takie jest korzystne tak pod wzglêdem

strat ciœnienia, jak i miejsca pod zabudo-

wê. Systemy nadmuchowe pracuj¹ce

w budynkach u¿ytecznoœci publicznej,

jak restauracje, bary, gdzie konieczna jest

bardzo czêsta wymiana powietrza i mo¿na

wyposa¿yæ w lampy UV do dezynfekcji

powietrza.

Filtry mechaniczne – te o budowie

standardowej, bêd¹ce na wyposa¿eniu

pieca, zbudowane s¹ zwykle z metalo-

wych siatek o odpowiedniej gêstoœci

oczek. S¹ tanie, ³atwe w czyszczeniu,

mog¹ usuwaæ zanieczyszczenia mecha-

niczne o wielkoœci do 10 mikronów.

www.polskiinstalator.com.pl

INSTALACJE GRZEWCZE

Tabela Charakterystyka wybranych modeli pieców nadmuchowych

* maksymalna temperatura powietrza na wylocie

System nadmuchowy w praktyce

temperaturze, dodatkowo ustawianej

w funkcji czasu dobowego i tygodniowego.

W budynkach mieszkalnych strefy komfor-

tu mo¿na wydzieliæ osobno np. dla: kuchni,

pomieszczeñ technicznych, pokojów

dziennych i salonów, sypialni. Dla ka¿dej

ze stref mo¿na zaprogramowaæ inn¹ tem-

peraturê i inny czas grzania zgodny ze zwy-

czajami domowników. Czujniki tempera-

tury umieszczone w strefach wysy³aj¹

informacje do centralnego programatora,

wp³ywaj¹c tym samym na moc pieca (opcja

dostêpna w piecach modulacyjnych),

a z poziomu pomieszczenia steruj¹ osobno

przepustnicami powietrza w kana³ach.

ogrzewane mog¹ byæ zarówno budynki

parterowe, jak i wielokondygnacyjne. De-

cyzjê o zastosowaniu tego systemu nale¿y

podj¹æ ju¿ na etapie projektowania budyn-

ku, póŸniejsze zmiany w rozk³adzie po-

mieszczeñ czy po³o¿eniu poszczególnych

œcian mog¹ byæ trudne. Pamiêtajmy te¿,

¿e system nadmuchowy najlepiej pracuje

jako uk³ad zamkniêty. Dom musi wiêc

mieæ szczeln¹ stolarkê drzwiow¹ i okienn¹,

nale¿y np. zrezygnowaæ z monta¿u na-

wiewników okiennych.

Nieprawd¹ jest natomiast, ¿e system po-

wietrzny jest g³oœny lub mo¿e wzbijaæ kurz

w pomieszczeniach. Najnowsze konstruk-

cje wentylatorów i nawiewników eliminuj¹

do minimum poziom ha³asu, nawet stoj¹c

w pobli¿u pieca nadmuchowego us³yszymy

zaledwie delikatny szum urz¹dzenia.

Wzbijanie siê kurzu jest z kolei eliminowa-

ne przez wysokiej klasy urz¹dzenia filtruj¹-

ce. System dzia³a trochê jak centralny

odkurzacz, usuwaj¹c z pomieszczeñ znacz-

n¹ iloœæ zawieszonych w powietrzu aerozoli,

py³ków roœlin, sierœci zwierz¹t, itp.

Opinie o ogrzewaniu powietrznym s¹

czêsto skrajne, podyktowane z jednej

strony niewiedz¹, z drugiej wieloletnimi

przyzwyczajeniami tak projektantów, jak

i wykonawców instalacji. Wiele powstaj¹-

cych projektów z góry zak³ada ogrzewanie

wodne, nie zapewniaj¹c odpowiedniej

wysokoœci pomieszczeñ czy miejsc pod

zabudowê kana³ów powietrznych.

Pomimo to systemy ogrzewañ powietrz-

nych bêd¹ siê rozwijaæ. Decyduj¹ o tym

dwie niepodwa¿alne zalety tego typu

instalacji: komfort cieplny i bardzo wysoka

jakoœæ powietrza, o któr¹, tak¿e w na-

szym kraju, niestety coraz trudniej.

System nadmuchowy to instalacja o bardzo

inteligentnej automatyce steruj¹cej. Poni-

¿ej opisujemy kilka przyk³adów pracy syste-

mu najlepiej obrazuj¹cych jego mo¿liwoœci.

Tryb wentylacji

System pracuje tylko w funkcji nawiewu

œwie¿ego powietrza, zapewniaj¹c szybk¹

wymianê zu¿ytego powietrza w pomiesz-

czeniach, jak te¿ usuwanie nadmiaru wil-

goci. Palnik pieca nadmuchowego jest

wy³¹czony. Iloœæ dop³ywaj¹cego do uk³a-

du œwie¿ego powietrza mo¿na regulowaæ

w przedziale 5-100%.

Sterowanie systemem za pomoc¹ SMS

S¹ ju¿ systemy oferuj¹ce mo¿liwoœæ stero-

wania programatorem na odleg³oœæ np.

z poziomu telefonu komórkowego za po-

moc¹ informacji SMS. Telefon pozwala na

za³¹czanie i wy³¹czanie urz¹dzenia, zmia-

nê parametrów jego ustawienia, a tak¿e

na otrzymywanie aktualnych danych

o pracy systemu (np. jaka temperatura

panuje w domu). Przy po³¹czeniu z lini¹

serwisanta, programator mo¿e wysy³aæ na-

wet informacje o awarii systemu. Mo¿na

go te¿ w³¹czyæ do systemu oœwietlenio-

wego budynku i z telefonu komórkowego

symulowaæ obecnoœæ mieszkañców, za³¹-

czaj¹c i wy³¹czaj¹c oœwietlenie.

Free-cooling

Jest to tzw. swobodne ch³odzenie. Funkcja

ta umo¿liwia szybkie, w przeci¹gu 15-20

minut, obni¿enie temperatury w budynku

o kilka stopni, przez jego przewietrzenie

œwie¿ym, zewnêtrznym powietrzem dla

pe³nego otwarcia przepustnicy powietrza.

Funkcja idealna latem w godzinach wie-

czornych, gdy zakumulowane w budynku

ciep³o stwarza wra¿enie zaduchu, a na

dworze jest znacznie ni¿sza temperatura.

We free-coolingu odœwie¿anie powietrza

nastêpuje, gdy okna s¹ ca³kowicie za-

mkniête, co jest bardzo przydatne w bu-

dynkach po³o¿onych blisko lasu, jeziora,

stawu itp. gdzie w lecie przez otwarte

okna mog¹ wpadaæ komary.

Mity i rzeczywistoœæ

Grzanie i ch³odzenie strefowe

Mo¿liwe przy rozbudowanej automatyce,

wymaga stosowania programatora czasowe-

go i kilku termostatów. Pozwala na podzia³

budynku na kilka stref grzania o ró¿nej

Ogrzewania powietrzne zalecane s¹ w bu-

dynkach o powierzchni u¿ytkowej ponad

100 m 2 , najlepiej o budowie szkieletowej,

gdzie ³atwiej jest poprowadziæ w sposób

kryty kana³y powietrzne. Powietrzem

pi@polskiinstalator.com.pl

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: