Dziś praktycznie nie montuje się już grzejników bez zaworów i głowic termostatycznych. Ta bowiem armatura sterująca pozwala na optymalne wykorzystanie ciepła dostarczanego przez czynnik grzewczy do pływajacy do grzejnika bez zbędnych strat.
Wymogi prawne
W regulacjach prawnych dotyczących instalacji centralnego ogrzewania możemy znaleźć wytyczne do stosowania dotyczące głowic termostatycznych nazywanych regulatorami dopływu ciepła. Przepisy znajdują się w Dzienniku Ustaw nr 75 pozycja 690 z roku 2002 z późniejszymi zmianami. Cytując dosłownie tekst, stwierdza się jednoznacznie, co następuje:
„Rozdział 4. Instalacje ogrzewcze.
…
Paragraf 134 ustęp 4. Grzejniki oraz inne urządzenia odbierające ciepło z instalacji ogrzewczej powinny być wyposażone w regulatory dopływu ciepła…
Paragraf 134 ustęp 5. W budynku zasilanym z sieci ciepłowniczej oraz w budynku z własnym (indywidualnym) źródłem ciepła na olej opałowy, paliwo gazowe lub energię elektryczną, regulatory dopływu ciepła powinny działać automatycznie, w zależności od zmian temperatury wewnętrznej w pomieszczeniach, w których są zamontowane…
Paragrafy 134 ustęp 6. Urządzenia, o których mowa w ust. 5, powinny umożliwiać użytkownikom uzyskanie w pomieszczeniach temperatury niższej niż obliczeniowa, przy czym nie niższej niż 16oC w pomieszczeniach o temperaturze obliczeniowej 20oC i wyższej.
…”
Z przytoczonego tekstu ustawy wynika jednoznacznie, że powinno się stosować głowice termostatyczne w każdym pomieszczeniu w obiekcie, w którym znajdują się grzejniki.
Wymogi międzynarodowe
Aby pomóc klientom indywidualnym w zakupie głowicy termostatycznej danego producenta został wprowadzony na rynek polski system oznaczenia takiego elementu zwany TELL (thermostatic efficiency label – ocena efektywności produktu). W sposób obrazowo można porównać go z systemem oznakowania sprzętu AGD i RTV oraz ze świadectwem charakterystyki cieplnej danego budynku, jednakże bliżej jest do tego pierwszego (rys.1).
Jest to podział na klasy jakościowe od A do F, gdzie klasa A wskazuje na najbardziej ekonomiczny i efektywny produkt. Oczywiście w przyznawaniu kategorii istotne są następujące kryteria:
– wpływ temperatury wody,
– histereza,
– czas zamykania,
– wpływ różnicy ciśnień.
Budowa głowicy termostatycznej
Żeby w ogóle głowica termostatyczna działała to nierozerwalnym elementem, który powinien się z nią pojawiać jest zawór lub wkładka termostatyczna. Dopiero obustronne oddziaływanie jednego elementu na drugi powoduje konkretne czynności, zmierzające do reagowania na zmieniające się warunki wewnątrz pomieszczenia. Na rys. 2 pokazano przekrój przez głowicę nakręconą na zawór termostatyczny. Zasada działania jest bardzo prosta. A mianowicie czujnik cieczowy lub gazowy 2 przy wzroście temperatury w pomieszczeniu zwiększa swoją objętość i powoduje poprzez zabezpieczenie przeciążeniowe 3 działanie dławnicy 5 umieszczonej we wkładce zaworowej 6. Dławnica jest to nic innego jak trzpień grzybka zaworu termostatycznego, który przymyka się lub otwiera, powodując zmniejszenie lub zwiększenie przepływu czynnika grzewczego przez grzejnik, a w konsekwencji obniżenie lub podwyższenie temperatury w danym pomieszczeniu.
Do popularnych głowic dostępnych na rynku polskim możemy zaliczyć takie, które mają czujnik składający się z mieszaniny skraplających się gazów. Dzięki temu, że pojemność cieplna gazów jest niższa od cieczy i ciał stałych, charakteryzują się one wyjątkowo dużą zdolnością szybkiego reagowania na zmianę temperatury otoczenia. Przekłada się to także na zwiększoną, bardziej precyzyjną regulację, z uwagi na to, że gaz w większym stopniu niż ciecz zwiększa lub zmniejsza swoją objętość. W przypadku zmiany temperatury w danym pomieszczeniu nawet tylko o jeden stopień, powoduje większy ruch trzpienia, co umożliwia głowicy termostatycznej zamknięcie przepływu, nawet przy małej różnicy temperatury.
Na elemencie nastawczym znajduje się oznakowanie na wzór skali cyfrowej od 1 do 5. Jednakże większość skali rozpoczyna się od specjalnego znaku, tzw. „śnieżynki”. Każdy znak na tej skali, zaczynając od pierwszego a kończąc na ostatnim, ma swoje odpowiedniki wartości temperatury, pokazane na rys. 3. Przekręcając pokrętło głowicy, ustawiamy wybrany punkt na skali naprzeciw znacznika. Pokazane są tu także odpowiedniki pomieszczeń, w jakich dana temperatura powinna być utrzymana. Oczywiście producenci nie zapominają o osobach niewidomych, którym ułatwieniem zapewne jest, wyczuwalne opuszkami palców, oznakowanie skali umieszczone na obudowie.
Grzejnik a głowica termostatyczna
Na rynku dostępne są rożne modele grzejników, na które należy zwrócić uwagę i do których należy dokupić niezbędne dodatkowe elementy. Przede wszystkim są to grzejniki:
– dolnozasilane (rys. 4) – wyposażone standardowo we wkładkę termostatyczną, wkręconą do jego środka, gdzie montujemy na niego bezpośrednio głowicę;
– bocznozasilane (rys. 5) – do których należy dokupić zawór obudowany w korpusie wraz z pokrętłem nastawczym;
– grzejniki podłączane od dołu (np. dekoracyjne grzejniki pionowe rys. 6), w którym nie ma żadnej wkładki ani zaworu, a regulacja ilości przepływającego czynnika grzewczego odbywa się za pomocą bloku zaworowego „3in1”, pokazanej na rys. 7.
Głowica elektroniczna
Kolejnym krokiem w stronę zwiększenia oszczędności energii są proponowane przez producentów głowice elektroniczne (rys. 8). Pomimo sporego kosztu zakupu w porównaniu do tradycyjnej głowicy okazuje się, że za jej pomocą można zmniejszyć wydatki na centralne ogrzewanie nawet do 20%. Jest to możliwe dzięki optymalizacji procesu ogrzewania poprzez ustawianie parametrów temperatury w systemie dobowym, a także tygodniowym. Za jej pomocą, użytkownik instalacji może wybrać najbardziej odpowiadający program temperaturowy, który będzie najbliżej oddawał jego rozkład dnia. Mają one dodatkowe, automatyczne funkcje, które nie są dostępne dla standardowych rozwiązań, a mianowicie np. funkcja „otwartego okna”. Termostat zamyka przepływ wody w grzejniku, bez potrzeby podejścia do niego, w przypadku gdy korpus głowicy zostanie „omyty” przez dużą ilość zimnego powietrza.
Podział głowic termostatycznych
W zależności od rodzaju ogrzewanego pomieszczenia, lokalizacji grzejnika, rodzaju ogrzewania i stopnia zaawansowania automatyzacji można podzielić głowice termostatyczne w następujący sposób:
1. Głowica z czujnikiem wbudowanym.
Jest to typowa głowica, składająca się ze sprężyny i mieszka, za pomocą którego można ustawić żądaną wartość temperatury. Wbudowany mieszek z gazem lub cieczą służy jako czujnik temperatury. Można ją stosować w przypadku, gdy jest zamontowana w głównej masie powietrza wypełniającego pomieszczenie i nie jest narażona na bezpośrednie promieniowanie z grzejnika ani na prądy konwekcyjne ciepłego powietrza z rur, które to mogłyby negatywnie wpłynąć na pomiar temperatury. Na rys. 9 pokazana została przykładowa głowica z czujnikiem wbudowanym.
2. Głowica z czujnikiem wyniesionym.
Jest to podobna głowica do poprzedniej, jedynie z taką różnicą, że element wykonujący pomiar temperatury jest na zewnątrz a połączenie z mieszkiem odbywa się za pomocą specjalnej kapilary. Stosuje się ją w przypadku, gdy warunki cieplne w pomieszczeniu różnią się od tych w miejscu zamontowania głowicy wraz z zaworem termostatycznym, np. gdy urządzenie grzewcze jest zasłonięte firanką lub grubą kotarą lub gdy znajduje się we wnęce ściennej (rys. 10 ).
3. Element do zdalnego ustawiania temperatury.
Składa się on ze specjalnego adaptera połączonego rurką kapilarną z pokrętłem, na którym użytkownik nastawia żądaną wartość oraz znajduje się także czujnik temperatury. Stosowany jest on w momencie, gdy byłby w sposób bardzo utrudniony zwykły dostęp do głowicy, gdy grzejnik schowany jest za osłoną lub montaż urządzenia grzewczego determinuje zastosowanie elementu nastawczego na zewnątrz. Samo pokrętło montowane jest w niedalekiej odległości, która jest uzależniona od długości przewodu z kapilarą, na ścianie w łatwo dostępnym miejscu. Bardzo często taki element można spotkać przy grzejniku kanałowym bez wentylatora, w którym sterowany jest tylko i wyłącznie przepływ czynnika grzewczego w zależności od panującej temperatury (rys. 11).
4. Wzmocniona głowica.
Jest to głowica w specjalnej obudowie, która chroni ją w dużym stopniu przed wszystkimi uszkodzeniami mechanicznymi. Wyposażona jest w zabezpieczenia przed kradzieżą oraz możliwość ograniczenia lub blokowania zakresu regulacji temperatury. Przede wszystkim montowane są one w pomieszczeniach ogólnodostępnych, tj. klatki schodowe, korytarze oraz w budynkach użyteczności publicznej, tj. szkoły, przedszkola, itp. (rys. 12).
Czy każda głowica pasuje do zaworu lub wkładki termostatycznej?
Przy wyborze głowicy termostatycznej nie decyduje jedynie wygląd, brany w większości pod uwagę jako główne kryterium, choć trzeba przyznać, że bardzo istotne z uwagi na to, że jest ona widoczna „gołym” okiem.
Dodatkowo należy zwrócić szczególną uwagę na trzy następujące parametry techniczne:
a) wartość wymiaru gwintu zaworu termostatycznego lub samej wkładki. Tak aby dobrane urządzenie nastawcze można by było swobodnie nakręcić na zawór lub wkładkę termostatyczną. W przypadku gdy gwint wewnętrzny głowicy termostatycznej jest odmienny od gwintu zewnętrznego zaworu lub wkładki to jedynym wyjściem z niekorzystnej sytuacji jest dokupienie specjalnego adaptera umożliwiającego przejście z jednego gwintu na drugi (Rys. 13. Przykładowy adapter).
b) wartość wielkości skoku trzpienia zaworu lub wkładki. Jest to bardzo ważny parametr, ponieważ w przypadku dobrania złej głowicy, będzie ona albo nie domykała całkowicie przepływ czynnika grzewczego albo zamykała go zbyt wcześnie. Oznaką niedomykania będzie oczywiście ciepły grzejnik, przez który będzie przepływała woda pomimo „skręconej” głowicy, natomiast oznaką zbyt szybkiego zamykania będzie nie uzyskiwanie wymaganej temperatury w pomieszczeniu, co przełoży się na odczucie dyskomfortu cieplnego przez użytkownika.
c) jaki jest rodzaj połączenia, czyli czy zawór termostatyczny lub wkładka przystosowana jest tylko i wyłącznie dla głowicy nakręcanej z gwintem, czy też są one przystosowane dla montażu urządzenia nastawczego na tzw. click (zatrzask) (rys. 14).
Wybór a miejsce montażu głowicy termostatycznej
Liczący się producenci głowic termostatycznych, którym bardzo zależy, aby klient indywidualny miał odczucie, że wybierając ich produkt będzie usatysfakcjonowany, w swoich materiałach technicznych dbają o każdy najmniejszy szczegół. Powoduje to, że osoba dokonująca wyboru ma możliwość wzięcia pod uwagę wszystkie możliwości, o których zapewne nie myślała na samym początku. Dotyczy to np. przyszłego miejsca jej usytuowania, co rzutuje w ogromny sposób na wybierane modele, biorąc pod uwagę następujące rzeczy:
– czy nic nie będzie jej przysłaniało zarówno od góry, jak i z boku?
– jaka jest odległość między parapetem a pokrętłem?
– czy „główka” głowicy musi być zamontowana inaczej niż poziomo?
– jaka jest szerokość parapetu?
Elementy uniemożliwiające demontaż głowicy termostatycznej
Z uwagi na to, że niektóre urządzenia grzewcze są montowane w pomieszczeniach ogólnodostępnych i narażone są na kontakt z osobami nieuprawnionymi, a właściciel lub właściciele przede wszystkim bloków mieszkalnych lub obiektów użyteczności publicznej dbają na każdym kroku o oszczędzanie energii, a tym samym dążąc do obniżenia kosztów eksploatacyjnych, zabezpieczają je przed demontażem elementami dostarczanymi przez producenta. Możemy zaliczyć do tej grupy następujące rzeczy:
a) dwa półpierścienie nakładane na połączenie głowicy z zaworem termostatycznym uniemożliwiającym jej odkręcenie,
b) bolce zabezpieczające demontaż głowicy łączonej na „click”,
c) tzw. wypełniacz otworu śruby imbusowej, uniemożliwiającej zastosowanie klucza imbusowego.
Głowica termostatyczna tylko i wyłącznie na zasilaniu czy też nie?
W większości przypadków, gdy mamy przede wszystkim do czynienia z grzejnikami płytowymi to montaż głowicy termostatycznej zawsze odbywa sie na przewodzie zasilającym. Odmienną sytuacją jest grzejnik łazienkowy, na którym można zamontować urządzenie nastawcze na zasilaniu lub na powrocie w zależności od jego funkcji. Gdy jedynym źródłem ciepła jest urządzenie rurkowe, to głowica termostatyczna znajduje się na przewodzie zasilającym. Gdy oprócz niego występuje np. ogrzewanie podłogowe (i stanowi to główne źródło ciepła) to stosowany jest tzw. ogranicznik temperatury powrotu. Wtedy zawór termostatyczny wraz z głowicą jest montowany na przewodzie powrotnym, ograniczając w ten sposób temperaturę wody przepływającej przez grzejnik.
Dostępne na rynku są także rozwiązania sterowania temperaturą jednym blokiem zaworowym zarówno grzejnika, jak i pętlą ogrzewania podłogowego. Rozwiązanie tkwi w specyficznej jego konstrukcji, gdzie podłogówka i grzejnik połączone są hydrauliczne w sposób szeregowy, co powoduje, że woda wpływająca do pętli podłogowej jest obniżona przez grzejnik. Temperaturę dwóch źródeł ciepła jesteśmy w stanie regulować tylko jedną głowicą. W przypadku, gdy temperatura wody wypływającej z grzejnika ma wartość większą niż 55oC, to zintegrowane zabezpieczenie odcina automatycznie przepływ czynnika grzewczego na podłogówkę. Jest to możliwe dzięki specjalnemu obejściu (bypassowi) ukrytemu w jego konstrukcji. (Rys. 15. Blok zaworowy o specjalnej konstrukcji).
Design głowic
Na koniec nie sposób napisać o jednym z najczęściej branych pod uwagę parametrów, jakim jest sam wygląd głowicy termostatycznej. Jest to bardzo ważne z uwagi na fakt, że jest ona widoczna i najlepiej jeśli pasuje pod względem kolorystyki do pozostałego wyglądu pomieszczenia. Z dostępnych wersji na rynku można wybrać urządzenia nastawcze, które są oferowane w następującym wykonaniu: pozłacane, chromowane, lakierowane, proszkowane na biało, niklowane, piaskowane, antracytowe i ze stali nierdzewnej (inox).
Wzięcie pod uwagę nie tylko samego wyglądu głowicy termostatycznej, ale także jej parametrów technicznych dopasowania do zaworu czy też wkładki termostatycznej oraz wymogi dotyczące miejsca montażu, zagwarantują właściwą pracę układu ogrzewania. Będzie to się przekładało na wymierne korzyści w postaci mniejszych rachunków za dostarczenie ciepła, a także w znacznym stopniu przyczyni się do ochrany środowiska naturalnego.
