Grzejniki konwektorowe – grzejniki do nietypowych aranżacji

Specyfika wymiany ciepła i jej wspomaganie wentylatorami

W codziennej praktyce przyjęło się nazywanie grzejnikiem konwekcyjnym emiterów ciepła opartych na wymiennikach miedziano-aluminiowych lub niskich konstrukcji (nawet do 300 mm wysokości) grzejników stalowych, z wyraźnie rozbudowaną powierzchnią wymiany ciepła. Właśnie ta cecha jest kluczowa z punktu widzenia efektywnej pracy.

Grzejniki konwektorowe swoją nazwę zawdzięczają konwekcji, czyli procesowi wymiany ciepła, w którym powietrze omywa powierzchnie grzejnika i tą drogą odbiera od niego ciepło. Grzejniki konwekcyjne zazwyczaj przekazują do otoczenia ciepło także poprzez promieniowanie, jednak udział tego ostatniego jest nieporównywalnie mniejszy.

Trzymając się ściśle definicji co do tego, jaki grzejnik możemy uznać i traktować jako konwektor, należałoby do tej grupy zaliczyć praktycznie wszystkie emitery ciepła montowane na ścianach, stawiane na posadzkach lub wbudowywane w konstrukcje podłóg. Poza tą grupą pozostają jedynie grzejniki płytowe pozbawione ożebrowania konwekcyjnego oraz systemy ogrzewań płaszczyznowych. Oba te wyjątki wykorzystują głównie zjawisko promieniowania.

Konstrukcja grzejników konwektorowych i podłączenia

Wyraźna różnica pomiędzy współczynnikiem przejmowania ciepła α dla wody, która zwykle jest czynnikiem grzewczym i powietrza, które owo ciepło od wody odbiera, wymaga stworzenia konstrukcji, która wyrówna te dwie wartości. Duża powierzchnia wymiany ciepła jest jedną z metod osiągnięcia tego celu. Z tego względu wymienniki miedziano-aluminiowe są bardzo dobrym rozwiązaniem. Na miedziane rurki wężownicy wymiennika nakładane są gęsto, lamele z blachy aluminiowej. Chłodne powietrze omywając lamele, ogrzewa się, tym samym zmniejsza swoją gęstość i unosi ku górze.

Wymienniki miedziano-aluminiowe charakteryzują się dość dyskusyjną urodą, dlatego zwykle nie są eksponowane tylko trafiają w estetyczne obudowy z blachy stalowej. W takim wykonaniu są instalowane na ścianach lub stawiane na stojakach na podłodze. Przy zabudowie w posadzkach, w wannach grzejników kanałowych, wymienniki są malowane na ciemny kolor i przykrywane ażurowymi podestami. Grzejniki konwektorowe mocowane na ścianie mogą być podłączone do instalacji centralnego ogrzewania z boku lub od dołu. Modele przeznaczone do montażu na posadzce zazwyczaj są podłączane od dołu, a seryjne lub akcesoryjne osłony przyłączy służą zabezpieczeniu ich przed uszkodzeniem oraz podnoszą estetykę.

Stalowe grzejniki konwektorowe w postaci niskich konstrukcji, do wysokości 300 mm, mogą mieć mocno „zaznaczone” pozostałe wymiary. Długość takiego grzejnika może sięgać nawet 4000 mm a głębokość zabudowy ponad 300 mm.

Konwektory w instalacjach niskotemperaturowych i wspomaganie wymiany ciepła wentylatorami

Coraz częściej instalacje centralnego ogrzewania pracują przy niskich parametrach wody instalacyjnej. W takich przypadkach wydajność grzejników konwektorowych jest wyraźnie niższa. Zastosowanie wentylatora wymuszającego ruch powietrza znacząco podnosi moc.

Analizując wydajności grzejników opartych na wymiennikach miedziano-aluminiowych wykorzystujących zjawisko konwekcji naturalnej oraz analogicznych rozmiarów grzejników z konwekcją wymuszoną pracą wentylatorów, łatwo zauważyć, że wydajności tych ostatnich są o 300-400% wyższe.

Aż tak spektakularnych wzrostów mocy nie mamy w przypadku grzejników stalowych płytowych, jednak przyrosty na poziomie 40-50% względem pierwotnej wydajności są również znaczące. Najczęściej to wystarczy, żeby zniwelować deficyt mocy po zmianie źródła ciepła na niskotemperaturowe lub w sytuacji gdzie błędnie, został dobrany grzejnik o zbyt małej wielkości.

Wentylatory do grzejników mogą być ich wyposażeniem seryjnym lub elementem akcesoryjnym.

Biorąc pod uwagę ocieplenie klimatu i co za tym idzie stosunkowo łagodne zimy wentylatory okazują się bardzo dobrym rozwiązaniem jako elementy chwilowo podnoszące moc grzejnika oraz poprawiające szybkość nagrzewania pomieszczenia do temperatury komfortu. Rozwinięta w ostatnich latach technika energooszczędnych i zarazem bardzo cichych wentylatorów nie podnosi kosztów eksploatacji oraz nie naraża użytkowników na dyskomfort akustyczny. Zastosowanie wentylatorów do współpracy z grzejnikami jest również panaceum na ogrzanie pomieszczeń, w których ze względów architektonicznych lub aranżacyjnych nie można umieścić emiterów ciepła o większych wymiarach.

Regulacja, czyli jakie głowice  i termostaty

Standardowa zabudowa głowicy

Grzejniki konwektorowe z racji niewielkiej pojemności wodnej bardzo dobrze funkcjonują w nowoczesnych systemach grzewczych gdzie szybkość reakcji instalacji, krótki czas nagrzewania i szybkie oddawanie ciepła do otoczenia są bardzo istotne i przynoszą wymierne oszczędności eksploatacyjne. Regulacja grzejników konwektorowych nie różni się zasadniczo od sterowania tradycyjnymi grzejnikami płytowymi lub członowymi. Na zewnętrzny zawór lub wbudowaną wkładkę termostatyczną należy zamontować głowicę termostatyczną, która reguluje przepływ wody przez wymiennik w zależności od bieżącego obciążenia cieplnego pomieszczenia.

W konwektorach podłogowych głowice ze zdalnym elementem regulacyjnym

Więcej uwagi wymaga konfiguracja sterowania w konwektorach podłogowych. Montaż głowicy termostatycznej bezpośrednio na wymienniku niósłby niedogodności natury eksploatacyjnej (trudny dostęp, ograniczenie wygody obsługi), a także byłby obarczony fałszywymi sygnałami z uwagi na bezpośrednia bliskość wymiennika. W takiej sytuacji najlepszą opcją jest zastosowanie głowicy termostatycznej ze zdalnym zadajnikiem, gdzie element regulacyjny jest mocowany na ścianie na wysokości około 1,5 metra od posadzki a zdalny zadajnik połączony z elementem regulacyjnym za pomocą kapilary zostaje umieszczony wewnątrz wanny kanału na zaworze termostatycznym.

Cyfrowe termostaty pokojowe, systemy BMS…

Opisane wyżej sposoby opierają się na analogowych sygnałach przetwarzanych przez elementy bezpośredniego działania. Bardzo często do regulacji temperatury w pomieszczeniach wyposażonych w grzejniki konwektorowe używane są cyfrowe termostaty pokojowe. Dodatkową funkcjonalnością takiego rozwiązania jest możliwość ustawienia programu tygodniowego ze zmianą nastaw w zależności od dnia tygodnia i pory dnia oraz opcja jednoczesnego sterowania pracą wentylatorów.

W dobie powszechnego dostępu do rozwiązań mobilnych, a także dążeniem, w ramach oszczędności, do  obsługi wszystkich instalacji w budynku z jednego centrum, integracja grzejników również jest możliwa. Zdobywające coraz większą popularność systemy BMS umożliwiają sterowanie również emiterami ciepła w tym grzejnikami konwektorowymi..

Zwykle regulacja temperatury czy uruchomienie wentylatora z właściwą dla danej chwili prędkością nie jest szczególnie skomplikowane i możliwe bez względu na protokół na jakim został oparty system sterowania.

Zrównoważenie hydrauliczne

Jako że większość grzejników konwektorowych jest oparta na wspomnianych wcześniej wymiennikach miedziano-aluminiowych, należy pamiętać o tym, żeby prawidłowo wyregulować instalacje. Projektanci dokonując obliczeń oraz wyboru konkretnego modelu emitera ciepła są w stanie określić jaka armatura i z jakimi nastawami  jest niezbędna dla właściwego hydraulicznego zrównoważenia instalacji. Tylko właściwe przepływy są w stanie zapewnić oczekiwaną moc. Każda zmiana i modyfikacja w instalacji centralnego ogrzewania wymaga ponownego sprawdzenia czy zastosowane rozwiązanie nie wpłynie na prawidłową pracę całego systemu.

Konwektory w nowoczesnych pomieszczeniach

Jeszcze kilkanaście lat temu hasło konwektor było bardziej kojarzone z obiektami biurowymi oraz innymi o charakterze użyteczności publicznej. Obecnie po takie rozwiązanie sięgają również inwestorzy indywidualni. W zależności od potrzeb czy też aranżacji wnętrza rynek oferuje wiele opcji do wyboru. Począwszy od nowej odsłony protoplasty grzejnika konwektorowego, jakim była rura Faviera, poprzez nowoczesne modele z obudowami wykonanymi z drewna egzotycznego z dodatkowymi aplikacjami z metalu lub tworzywa sztucznego aż po modele z wentylatorami podnoszącymi moc grzejników.

Dobór grzejników konwektorowych podobnie, jak każdego innego emitera powinien opierać się na szczegółowych obliczeniach obciążenia cieplnego pomieszczenia. Jedynie właściwe obliczenie mocy niezbędnej do zapewnienia w pomieszczeniu temperatury komfortu pozwoli dobrać właściwy grzejnik. Szerokie spektrum rozmiarów konwektorów, czy to w wersji naściennej czy podłogowej umożliwia nawiązanie wielkością grzejnika do architektury i konstrukcji pomieszczenia.

Konstrukcja budynku jest istotna szczególnie w przypadku konwektorów kanałowych. Wysokość wylewki oraz rodzaj stropu determinuje głębokość możliwej zabudowy grzejnika.
Gama produktów obecnych w ofertach jest również pod tym względem bardzo szeroka.

Minimalną wysokością grzejnika kanałowego wraz z rusztem przykrywającym jest 60 mm. Na drugim końcu skali są modele o głębokościach 500 czy 600 mm działające przy konwekcji naturalnej, instalowane najczęściej w posadzkach obiektów sakralnych.

Poza możliwością dopasowania ze względu na wymiary, dla tego rodzaju grzejników dość swobodnie można modyfikować też kształt. Wszelkiego rodzaju łączenia kątowe, dla kolejnych segmentów, czy prowadzenie po łuku są jak najbardziej możliwe.
Nowoczesne materiały i formy pozwalają na pełną ekspozycję emiterów ciepła które w przeszłości były wstydliwie ukrywane za firankami. Bogata paleta dostępnych do wyboru kolorów obudów grzejników pozwala w pełni spersonalizować grzejnik do konkretnych oczekiwań klienta.

Kurz w ogrzewaniu konwekcyjnym?

Pewnym zarzutem dla grzejników konwektorowych jest ich tendencja do unoszenia kurzu. Rzeczywiście w porównaniu do urządzeń przekazujących ciepło na drodze promieniowania jest to proces zauważalny. Kurz jest jednak zjawiskiem wszechobecnym i trudno pozbyć się tego rodzaju zanieczyszczeń z naszego życia. Grzejniki same w sobie kurzu nie wytwarzają a jedynie unoszą ten, który w pomieszczeniu już się znajduje. Utrzymanie nienagannej czystości w pomieszczeniach nie jest zadaniem łatwym, jednak redukcja ilości kurzu jest możliwa a efekt tych działań pojawia się natychmiast.

Odporne na korozję

Naturalną właściwością aluminium, jak i miedzi jest wysoka odporność tych materiałów na działanie czynników powodujących korozję. Tym samym zastosowanie grzejników konwektorowych w pomieszczeniach o podwyższonej wilgotności nie jest obarczone ryzykiem degradacji powierzchni wymiennika i w efekcie perforacją wymiennika. Warunkiem takiego zastosowania grzejnika konwektorowego jest wykonanie jego obudowy ze specjalnego gatunku stali nierdzewnej.

 

 

 

Instalnews - bezpłatny biuletyn e-czasopisma InstalReporter 6/2016 2/2016 11/2015