Grzejniki płytowe stalowe a aluminiowe – różnice i podobieństwa

Dwa najpopularniejsze grzejniki i niuanse ich budowy, pracy, produkcji…

W momencie wyboru grzejnika najczęściej brane są uwagę dwa urządzenia. Jedno zbudowane z arkuszy blachy stalowej, czyli grzejnik stalowy płytowy (najbardziej rozpowszechniony wśród klientów) i drugi wykonany ze stopu aluminium odlewanych ciśnieniowo lub wytłaczanych, czyli grzejnik aluminiowy.

Budowa

Na rys. 1 pokazano przykładowy grzejnik aluminiowy. Pokazuje on wszystkie elementy grzejnika: przednią, czołową część widoczną przez końcowych użytkowników; dwa poziome kanały wodne; pionowe kanały wodne; ożebrowanie konwekcyjne (żeberka); wyloty powietrza skonstruowane w sposób mający za zadanie kierowanie powietrza w stronę pomieszczenia. Natomiast rys.2 przedstawiony jest przekrój przez grzejnik stalowy płytowy. Ogólnie rzecz biorąc elementy składowe są prawie takie same. Także pojawiają się części widoczne, poziome i pionowe kanały wodne, blacha konwekcyjna wspomagająca wydajność cieplną. Ale jest także mała subtelna różnica w grzejniku stalowym płytowym, a mianowicie nie ma on fabrycznego ukształtowania wylotów powietrza, tak aby ogrzane powietrze było kierowane bezpośrednio do środka pomieszczenia. Dla tych urządzeń grzewczych najczęściej spotykaną „kierownicą” jest parapet umieszczony na odpowiedniej minimalnej wysokości powyżej górnej części samego grzejnika.

Zasada działania

W prawie wszystkich urządzeniach grzewczych zasada ich działania jest bardzo podobna. Mianowicie opiera się na przekazywaniu ciepła do pomieszczenia na drodze konwekcji (czyli ogrzewaniu przepływającego powietrza) oraz na promieniowaniu (ogrzewaniu powierzchni otaczających). Stosunek konwekcji do promieniowania zmienia się w zależności od konstrukcji grzejnika i systemu ogrzewania, np. ogrzewanie powietrzne jest to bardziej ogrzewanie konwekcyjne, a ogrzewanie ścienne czy też podłogowe charakteryzuje się z kolei dużym udziałem promieniowania. Sprawia to, że dla każdego grzejnika obowiązują różne zależności mocy cieplnej od temperatury powierzchni grzejnej lub różnicy temperatury grzejnika i powietrza w pomieszczeniu.

Ta zależność jest opisywana przez charakterystykę cieplną grzejnika, w której występuje wykładnik potęgowy „n”. Mówi on o tym, jak mocno oddawanie ciepła przez grzejnik zależy od różnicy temperatury grzejnik – pomieszczenie. Im wartość jest bliższa 1,0 tym bardziej jest liniowa zależność oddawania ciepła przez powierzchnię grzejną od średniej różnicy temperatury powierzchni grzejnika i temperatury w pomieszczeniu.

W grzejnikach stalowych płytowych i aluminiowych czynnik grzewczy (najczęściej jest to woda) rozprowadzany jest po nim za pomocą poziomych i pionowych kanałów wodnych. W ten sposób ogrzewa poszczególne człony lub rozprowadza ciepło po całej płycie stalowej. Pomiędzy nimi przepływa zimne powietrze zasysane od dołu grzejnika, które po przejściu przez całą wysokość urządzenia grzewczego zwiększa swoją temperaturę (ogrzewa się) i wylatuje górą.

Proces produkcji

Istotna różnicą pomiędzy dwoma urządzeniami grzewczymi jest proces produkcji.

Elementy aluminiowe – tzw. człony (rys. 3 i 4), są wykonane ze stopu aluminium i odlewane ciśnieniowo lub wytłaczane. Sam proces ich malowania przebiega w dwóch etapach. Pierwszy polega na położeniu warstwy lakieru metodą anaforezy mającej na celu ochronę grzejnika, a drugi etap jest to malowanie lakierem proszkowym nadającym ostateczny wygląd. Większość producentów grzejników aluminiowych oferuje gotową liczbę fabrycznie skręconych członów po kilka do kilkunastu, za pomocą specjalnych nypli, tworząc tym samym jedną całość. Oczywiście podczas dalszej eksploatacji można te człony rozkręcić lub dokręcić nowe.

Grzejniki stalowe płytowe produkowane są wieloetapowo (rys.5). Pierwszy etap produkcji jest to produkcja grzejnika surowego na który to proces składa się między innymi: magazynowanie blachy, tłoczenie paneli, zgrzewanie wielopunktowe stali, zgrzewanie konwektora (jeżeli nie jest to wersja higieniczna – bez elementów konwekcyjnych), zgrzewanie krawędzi grzejnika elektrodami krążkowymi, zgrzewanie króćców przyłączeniowych, zaczepów (jeśli potrzeba) oraz elementów wzmacniających konstrukcję. Drugim etapem jest proces malowania polegający na początku na przygotowaniu powierzchni (mycie, odtłuszczanie, fosforanowanie żelazowe powierzchni, płukanie) podczas przejazdu przez myjkę z zainstalowanym układem natryskowym z użyciem specjalnych środków chemicznych. Następnie grzejnik poddawany jest malowaniu podkładowemu metodą kataforezy II generacji (tylko nieliczni stosuje taką metodę a większość używa starszej metody) przez zanurzenie całych grzejników w farbie podkładowej koloru białego, zapewniające doskonałe zabezpieczenie przed korozją. Kolejną fazą jest suszenie w komorze okapywania i tunelowej suszarce gazowej. Po tym zabiegu urządzenie jest malowane epoksydową farbą proszkową, przez napylenie jej na powierzchnię grzejnika metodą elektrostatyczną w kabinie lakierniczej. Na końcu etapu jest on poddawany polimeryzacji, czyli utwardzaniu naniesionej warstwy farby proszkowej w czasie przejazdu przez piec gazowy, w którym temperatura sięga około 190°C.

Dobieramy grzejnik, a więc…
…moc cieplna, p
ojemność wodna, ciężar, parametry pracy (maksymalne ciśnienie robocze i maksymalne temperatury robocze)

Grzejnik ma za zadanie pokryć straty ciepła w pomieszczeniu i utrzymać poziom wymaganej temperatury w pomieszczeniu. Na jego wydajność cieplną decydujący wpływ mają parametry czynnika grzejnego: temperatura zasilania (Tz) i temperatura powrotu (Tp). Większość producentów grzejników podaje moce dla parametrów 75/65˚C, 70/55˚C i 55/45˚C przy założeniu, że w pomieszczeniu temperatura jest równa 20˚C (Ti). Jeżeli mamy do czynienia z innymi parametrami musimy posłużyć się tabelką ze współczynnikami korekcyjnymi, które pozwolą nam obliczyć rzeczywistą wydajność grzejnika. Tak więc np. dla parametrów 55/45/20˚C współczynnik korekcyjny jest równy 1,96, co w rzeczywistości – zachowując tą samą wysokość oraz grubość – zwiększa nam prawie dwukrotnie długość grzejnika (tabela 1).

Natomiast wielkość start ciepła jest uzależniona od takich parametrów, jak :

  • temperatura zewnętrzna,
  • usytuowanie budynku i warunki wietrzności,
  • ochrona cieplna pomieszczeń – współczynnik przenikania ciepła, ścian, stropu i podłogi,
  • typ okien i rodzaj oszklenia,
  • ilość i usytuowanie, względem stron świata, ścian zewnętrznych w pomieszczeniu,
  • parametry czynnika grzewczego (tz – temperatura zasilania i tp – temperatura powrotu)
  • Strefa klimatyczna Polski (od –16C nad morzem do – 24C w górach).

Dla grzejników aluminiowych członowych wydajność cieplna podawana jest dla pojedynczego członu. Jej wielkość wyrażona jest w Watach [W] przy różnej ∆T. Pamiętajmy, aby podczas podejmowania decyzji porównywać różne modele przy takich samych parametrach, jak właśnie ∆T. Wzór na to jest przedstawiony poniżej:

Gdzie:
t zas. – temperatura zasilania
t pow. – temperatura powrotu
t pom. – temperatura w pomieszczeniu

Niewątpliwą zaletą grzejników aluminiowych jest ich ciężar oraz pojemność wodna pojedynczego członu. Np. urządzenie grzewcze pokazane na rys. 6 składa się z 10 elementów o wysokości całkowitej 581,5 mm. Sumaryczna pojemność wodna jest równa 3,7 dm3 (co w przeliczeniu na 1 element wychodzi w przybliżeniu 0,37 dm3). Waga całego urządzenia grzewczego (bez wody) wynosi 13,9 kg ( 1,39 kg / człon ). Wykładnik „n” dla opisywanego grzejnika jest podawany dla jednego członu i jest równy 1,3096. Wydajność cieplna przy ∆T= 50 ºC jest równa 1120 W (112 W/człon ).
Innymi bardzo ważnymi parametrami branymi pod uwagę są wartości maksymalnego ciśnienia i maksymalnej temperatury czynnika grzewczego. Większość grzejników aluminiowych pracuje przy ciśnieniu roboczym do 1,6 MPa, a maksymalna temperatura robocza nie powinna przekraczać 95ºC. Cena netto katalogowa (producenta) za cały grzejnik brany do powyższego porównania, kształtuje się w wysokości 470 zł + 29 zł netto za komplet zawieszeń.
Porównując grzejnik stalowy płytowy (rys. 7) o podobnej wydajności cieplnej, czyli w granicach 1114 W dla parametrów 75/65/20ºC znaleźć możemy grzejnik z podłączeniem z boku, dwupłytowy, o wysokości całkowitej 550 mm (co daje rozstaw w osiach przyłączy identyczny, jak w urządzeniu aluminiowym wynoszącym równo 500 mm) oraz o długości całkowitej równej 700 mm. Wydajność cieplna dokładnie wynosi 1114 W przy n=1,3314. Całkowita pojemność wodna grzejnika oraz ciężar (bez wody) wynoszą odpowiednio 4,27 litra oraz 21,42 kg. Ciśnienie robocze to 10 bar, maksymalne 13 bar. Mogą one pracować w instalacji o maksymalnej temperaturze 110ºC . Cena producenta netto, stalowego urządzenia (który brany jest do porównania), wynosi 539 zł.

Jak widać z powyższego, można śmiało stwierdzić, że pod względem parametrów technicznych, oba modele są zbliżone. Znaczącą różnicą jest tylko waga samego grzejnika oraz ciśnienie robocze. Bardziej ciężki jest oczywiście grzejnik stalowy, bo aż o 54%. A  grzejnik aluminiowy może pracować w instalacjach, w których ciśnienie robocze sięga 16 barów. Tak samo będą bardzo szybko reagowały na wymagane zmiany temperatury w pomieszczeniu, czyli czas nagrzewania i czas wychłodzenia będzie bardzo krótki.
Mając na uwadze modny ekologiczny trend w instalacjach grzewczych, jakim są niskotemperaturowe układy centralnego ogrzewania, bazujące na niezbyt wysokiej temperaturze zasilania (np. 45 lub 40ºC, a nawet mniej) śmiało można powiedzieć, że grzejniki aluminiowe i panelowe spokojnie nadają się do takiego rodzaju instalacji. Wymagają jednakże, podczas doboru, zwiększonej wielkości np. wysokości, długości czy też grubości w porównaniu do konwencjonalnych źródeł ciepła.

Wymiary grzejników

Pod względem wymiarów, jeśli chodzi o wysokość całkowitą grzejnika, to dla grzejników aluminiowych rozpiętość ta jest mniejsza niż dla grzejników stalowych płytowych (szczegóły w tabelach w prezentacjach). Dla urządzeń ze stopu możemy jedynie pójść w długość lub ewentualnie zmienić wysokość (ale w bardzo ograniczonej skali), nie mamy jednak możliwości zmiany grubości. Dlatego takie ograniczenia stanowią przeszkodę w wyborze grzejnika do montażu we wnękach lub tam, gdzie musimy dobierać konkretną jego wysokość. Na rys. 8 pokazano przykładowy standardowy grzejnik aluminiowy z boku.

Jeśli weźmiemy pod uwagę grzejniki panelowe, to dodatkowym atutem jest możliwość zwiększania jego grubości (np. z 60 mm można przejść na grubość 70, 102, 152, a nawet 202 mm) co daje nam możliwości skracania go na długości. Powoduje to bardziej elastyczną możliwość żonglowania danym grzejnikiem w przypadku, gdy mamy do czynienia z wnęką.

 Sposoby podłączania grzejników

 W większości standardowe grzejniki aluminiowe wykonane ze stopu aluminium mają podłączenie boczne z rozstawem między otworami, licząc w ich osiach równe 500 mm. Oczywiście istnieją grzejniki o mniejszej lub większej wysokości, a tym samym o mniejszym lub większym rozstawie, licząc w osiach otworów jak np. rozstaw przyłączy 350 mm a wysokość całkowita równa 407 mm (rys.9). Jednakże są także możliwe podłączanie takich grzejników od dołu z rozstawem standardowym 50 mm, licząc w osiach otworów (rys. 10). Ma to zasadnicze znaczenie z bardzo prostego powodu, a mianowicie takie samo podłączenie mają przecież grzejniki stalowe płytowe. Grzejniki aluminiowe podłączane od dołu, jak i grzejniki panelowe mają określone konkretnie, gdzie ma być przewód zasilający, jak i powrotny. W większości przypadków, w obu typach urządzeń grzewczych spotkać możemy sytuację, w której przewód zasilający jest bliżej środka grzejnika a przewód powrotny bliżej jego krawędzi.

Biorąc pod uwagę standardowe sposoby podłączenia grzejników, to dla grzejników stalowych płytowych jest możliwość jego podłączenia na środku od dołu, a dodatkową ich zaletą jest właściwość charakteryzująca się tym, że w niektórych typach jest on obracalny, czyli podczas zamawiania nie należy się zastanawiać czy będzie on miał podłączenie od dołu po prawej czy też po lewej stronie.

 Montaż grzejników do przewodów c.o.

 Warto zwrócić szczególną uwagę na warunki stosowania i warunki gwarancyjne udostępniane przez producenta danego urządzenia. Czy w tych zapisach nie ma wzmianek dotyczących mieszania elementów wykonanych z różnych materiałów, a które pracować będą w jednej instalacji. Dowiemy się także z jakiego materiału powinny być wykonane przewody ogrzewania. Należy pamiętać o tym, żeby nie łączyć bezpośrednio elementów miedzianych z aluminium. W przypadku zaś, gdy będziemy zmuszeni wykonać takie połączenie, należy zastosować tzw. przekładki dielektryczne, które eliminują procesy przyspieszonej korozji na ich styku.

W przypadku stosowania przewodów wyprodukowanych z samego tworzywa sztucznego, muszą być zaopatrzone w barierę antydyfuzyjną, która uniemożliwia przedostawanie się powietrza do wnętrza przewodu.

 Długość okresu gwarancyjnego

 Każdy z producentów urządzeń grzewczych na swoje wyroby daję określony okres gwarancyjny. W przypadku grzejników aluminiowych taka gwarancja może sięgać nawet 15 lat …lub więcej. Jednakże należy bezwzględnie czytać warunki gwarancyjne danego wytwórcy produktu, bo w nich zawarte są szczegółowe zapiski mówiące dla jakich warunków taka długoletnia gwarancja jest ważna. Można się spotkać z takimi punktami, które mówią, że gwarancja jest na 10 czy też 15 lat, ale dotyczy to tylko zmontowanych i skręconych fabrycznie 10-elementówych grzejników aluminiowych. Każde dołożenie lub odkręcenie członów powoduje, że gwarancja ulega zmianie na inne warunki.

Określony okres gwarancyjny dotyczy także grzejników panelowych, które najczęściej objęte są gwarancja wynoszącą 10 lat od daty sprzedaży. Jednakże bardzo często jest także dodatkowy zapis (niejednokrotnie pomijany przez kupujących) o tym, że gwarancja ma rzeczywiście 10 lat, jednakże nie dłużej niż 11 lat od daty produkcji.

 Dokumenty potrzebne do odbioru po wykonaniu pracy – po zmianach w 2013 r.

Od jakiegoś czasu z dokumentów obligatoryjnie potrzebnych podczas odbioru po wykonaniu robót montażowych i uruchomieniowych są jedynie deklaracje zgodności, aktualnie nazywane (od 1 lipca 2013 roku) deklaracjami właściwości użytkowych (DoP – Declaration of Performance).
Wszelkie przepisy dotyczące szczególnych wymagań dotyczących instalacji grzewczych były niegdyś zawarte w rozporządzeniach ministra zdrowia. Jednakże aktualnie cały punkt dotyczący grzejników został wyrzucony z dokumentu i nie ma wizji na przyszłość, aby te zapisy były na powrót przywrócone.
Używane w latach wcześniejszych atesty higieniczne, wydawane przez Państwowy Zakład Higieny, straciły swoją renomę i aktualnie nie są odnawiane przez producentów urządzeń grzewczych. Powód takiego stanu rzeczy jest bardzo prosty – atesty higieniczne nie są dokumentem obowiązkowym, stanowią jedynie dodatkowy atut podczas ofert przetargowych.


 

Instalnews - bezpłatny biuletyn e-czasopisma InstalReporter 6/2018 1/2018 12/2017