Instalacje grzewcze - podgrzewacze, grzejniki, zawory

Podgrzewacze gazowe

• Podgrzewacze przepływowe - urządzenia wiszące, o niedużych rozmiarach oraz małym ciężarze. Są najbardziej popularnym typem podgrzewaczy, zwane częściej termami lub piecykami łazienkowymi. W momencie odkręcenia kranu zostaje zapalony gaz w palniku i woda zaczyna się podgrzewać, przepływając przez nagrzewnicę (najczęściej miedzianą). Producenci podają, jakie powinno być minimalne ciśnienie wody dopływającej do podgrzewacza oraz jaki minimalny przepływ uruchamia jego działanie. Termy mocy 17-19 kW z powodzeniem obsłużą pojedynczy prysznic lub dwa mniejsze punkty poboru wody. Natomiast jeśli jednocześnie zostaje napełniana wanna i zmywane są naczynia w zlewozmywaku terma powinna mieć moc nie mniejszą niż 23-24 kW. Od tego w jaki sposób następuje zapłon palnika głównego wyróżniamy urządzenia: z palnikiem dyżurnym, zwanym świeczką, zapłonem elektronicznym bateryjnym lub zapłonem elektronicznym zasilanym z hydrogeneratora. Regulacja temperatury wody może być ręczna lub/i automatyczna. W termach z regulacją ręczną, jeśli zwiększy się ilość wypływającej wody z kranu to jej temperatura obniży się, natomiast gdy zmniejszy - temperatura wzrośnie. W przypadku regulacji automatycznej nastawiona temperatura jest utrzymywana dla określonego przepływu strumienia wody.

• Podgrzewacze pojemnościowe charakteryzujące się dużymi gabarytami (pojemność zbiorników stosowanych najczęściej waha się od 80 do 200 litrów) i znacznym ciężarem. Podgrzewacze większej pojemności są urządzeniami stojącymi, zaś mniejsze - pionowymi, wiszącymi. W dolnej części zbiornika umieszczona jest komora spalania z palnikiem. W momencie spadku temperatury ustawionej na termostacie urządzenie włącza się - gorące spaliny, przepływające specjalnym kanałem usytuowanym w środku zbiornika, oddają ciepło otaczającej wodzie. Palnik pracuje tak długo, aż woda w zasobniku osiągnie założoną temperaturę. Podgrzewacze mają moc od 5 do 10 kW, co umożliwia komfortowe czerpanie wody z kilku punktów jednocześnie. Temperaturę wody na termostacie można ustawić od 35 do 85°C. Jednak ze względu na możliwość odkładania się kamienia kotłowego w zbiorniku, producenci nie zalecają temperatury wyższej niż 60°C. Warto pamiętać, że im wyższa temperatura tym większe straty ciepła do otoczenia, co przyczynia się do wzrostu kosztów eksploatacyjnych.
• Podgrzewacze jednoczerpalne ze względu na niewielką moc (najczęściej kilka kilowatów) nadają się do lokalnego podgrzewania niewielkich ilości wody. Obsługują jeden punkt czerpalny wody, najczęściej zlewozmywak lub umywalkę. Napełnienie wanny wymaga już większej mocy, 12-24 kW. Montuje się je tuż obok punktu czerpania (nad punktem lub pod nim, w zależności od rozwiązania). Czasami producenci wyposażają je dodatkowo w baterie umywalkowe.
• Podgrzewacze wieloczerpalne są przystosowane do obsługi kilku punktów czerpania wody, teoretycznie mogą zaopatrywać w wodę cały dom. Wymagają o wiele większej mocy (najczęściej do 24 kW). Podgrzewacz obsługujący kilka urządzeń należy zainstalować w takim miejscu, aby odległości od poszczególnych punktów czerpania były jak najmniejsze. Najlepiej, jeśli odbiorniki ciepłej wody są usytuowane na jednym poziomie, a podgrzewacz jest położony centralnie w stosunku do wszystkich punktów. Jednak korzystanie z wody w jednym punkcie, wskutek obniżenia ciśnienia, może spowodować trudności z jej poborem w innym punkcie. Podgrzewacze przepływowe najczęściej zapewniają podgrzanie wody do temperatury nie wyższej niż 60°C (maksymalny przyrost temperatury w stosunku do temperatury początkowej wynosi zwykle około 50°C). Temperaturę ciepłej wody można ustawiać za pomocą regulatora.

Podgrzewacze elektryczne

Mogą być zasilane prądem jednofazowym 230 V lub trójfazowym 400 V. W zależności od sposobu przygotowania ciepłej wody są przepływowe i pojemnościowe.

• Podgrzewacze przepływowe podgrzewają wodę tylko podczas jej poboru. Po zakręceniu kranu ogrzewanie się wyłącza. Podgrzewacze te są jedno- i wielopunktowe. Jednopunktowe współpracują tylko z jednym punktem poboru wody, to znaczy obsługują jeden kran. Montuje się je tuż przy odbiorniku. Natomiast podgrzewacze wielopunktowe, (wieloczerpalne) mogą obsługiwać kilka kranów, ale nie wszystkie jednocześnie z maksymalną wydajnością. Dlatego powinno się je montować możliwie centralnie w stosunku do wszystkich punktów poboru wody. Podgrzewacze jednopunktowe mają niewielkie rozmiary, małą moc rzędu 3,5-5 kW i są przystosowane do zasilania z instalacji jednofazowej. Montuje się je nad lub pod punktem poboru wody, a niektóre - bezpośrednio na baterii (oferowane są w zestawie z wylewką, baterią i rączką natryskową). Podgrzewacze wielopunktowe mają moc od 12 do 27 kW. Wymagają więc podłączenia do instalacji trójfazowej.
• Podgrzewacze pojemnościowe podgrzewają i magazynują ciepłą wodę, a stała jej temperatura jest utrzymywana za pomocą termostatu. Podobnie jak urządzenia przepływowe są jedno- i wielopunktowe, ale częściej stosuje się podział na bezciśnieniowe i ciśnieniowe. Pierwsze z nich mogą zasilać tylko jeden punkt poboru wody i montuje się je nad lub pod przyborem. Mają niewielką pojemność 5-15 litrów i moc 1,5-2 kW. Sprawdzają się tam, gdzie używa się wody często, ale w niewielkich ilościach. Natomiast podgrzewacze ciśnieniowe mogą zasilać jeden lub kilka punktów poboru wody. Pracują pod ciśnieniem, jakie występuje w sieci wodociągowej lub w hydroforze. Do obsługi pojedynczych punktów stosuje się podgrzewacze 10-30 litrowe. Natomiast 120-200 litrowe z reguły wystarczają, aby w sposób komfortowy korzystać z ciepłej wody w całym domu. Grzałki z termostatem służą do podgrzewania wody w łazienkowych grzejnikach drabinkowych lub bojlerach ciepłej wody użytkowej. Zasilane są napięciem 230 V i charakteryzują się mocą grzewczą od 300 W do 3 kW. Moc grzałek należy dobierać stosownie do pojemności wodnej urządzenia grzewczego.

Grzałki elektryczne

Montaż grzałki polega na wkręceniu jej do gniazda przy pomocy klucza aż do oringu uszczelniającego (w zależności od zastosowania grzałki mogą mieć gwint G 1/2 lub G 5/4 cala). Nie należy wkręcać za mocno (grozi to zniszczeniem oringu) oraz stosować dodatkowych uszczelnień (pakuły, teflon)!

Obsługa grzałki sprowadza się do ustawienia temperatury podgrzewanej wody za pomocą pokrętła na obudowie - począwszy od najniższej temperatury poprzez średnie wartości aż do najwyższej temperatury ok. 70°C. Ustawienie najniższej temperatury oznacza praktycznie grzałkę wyłączoną - włączy się tylko w bardzo niskiej temperaturze, zapobiegając zamarznięciu wody.

Grzejniki elektryczne

Grzejniki elektryczne mogą być podstawowym sposobem ogrzewania domu lub służyć jako ogrzewanie dodatkowe. W pierwszym wypadku należy uzgodnić projekt instalacji elektrycznej, uzyskać wymagany przydział mocy z Zakładu Energetycznego, zastosować odpowiednie zabezpieczenia przed porażeniem i przeciążeniem.

Dostępne są różne ich rodzaje:

• konwektory - oddają ciepło na zasadzie konwekcji, czyli ogrzewają powietrze przepływające przez grzejnik. Konwekcja może być naturalna lub wymuszona wentylatorem. Ten drugi rodzaj dobrze się sprawdza w łazienkach, gdzie często wymagane jest szybkie ogrzanie lub dogrzanie pomieszczenia. Produkowane są przeważnie w zakresie mocy od 200 do 2000 W.

• promiennikowe - działają na zasadzie promieniowania. Element grzejny osłonięty specjalną kratką rozgrzewa się do temperatury prawie 200°C, emitując fale cieplne. Fale cieplne odbijają się od ścian, sufitu i podłogi. Nie powodują ruchu powietrza i związanej z tym emisji kurzu. Najczęściej mają postać paneli, przeznaczonych do ustawienia na podłodze lub zawieszenia na ścianie albo suficie (nadają się również do sufitów podwieszanych). Elementem grzejnym jest najczęściej emaliowana płyta stalowa pokryta drukowanym obwodem, w metalowej obudowie. Spotyka się też panele z płyt kamiennych (marmurowych lub granitowych) z wtopionym elementem grzejnym. Wykorzystuje się w nich zdolność kamienia do kumulowania ciepła (do 2,5 godzin po wyłączeniu grzejnika), dzięki czemu grzejnik grzeje jeszcze przez pewien czas po odłączeniu zasilania. Są stosunkowo drogie, więc rzadziej stosowane.
• łazienkowe - mają niewielką moc od 50 do 210 W. Nie ogrzeją samodzielnie łazienki, natomiast świetnie nadają się do suszenia ręczników i garderoby. Wykonywane są ze stali lub aluminium. Niektóre mają możliwość regulacji mocy za pomocą przełącznika umieszczonego na wtyczce.
• olejowe - element grzejny zanurzony jest w oleju. Najczęściej wyglądem przypominają żeliwne grzejniki członowe lub mają postać płyty. Charakteryzują się dużą bezwładnością cieplną tj. długo się nagrzewają i długo oddają ciepło.
• piece akumulacyjne - najczęściej wymagają napięcia zasilania 380 V, są dużymi i ciężkimi urządzeniami. Praca ich przebiega w dwóch cyklach: ładowania (energia elektryczna przetwarzana jest na energię cieplną, której część jest oddawana, a część akumulowana) i rozładowania (ogrzewają pomieszczenie energią wcześniej akumulowaną). Aby praca urządzenia była ekonomiczna, piec powinno się ładować nocą, gdy obowiązuje druga taryfa.
• termowentylatory - w obudowie termowentylatora znajduje się spirala lub siatka grzejna. Zimne powietrze jest zasysane przez wentylator i kierowane na element grzejny, skąd po ogrzaniu jest wydmuchiwane przez otwór wylotowy. Strumieniowi ciepłego powietrza można nadać dowolny kierunek.
• listwy podłogowe - elektryczne listwy przypodłogowe montuje się szeregowo wzdłuż ścian, dzięki czemu uzyskuje się równomierny rozkład temperatury w pomieszczeniu. Listwy są zasilane prądem jednofazowym, nie wymagają przeróbki instalacji elektrycznej. W metalowej obudowie znajduje się grzałka kantalowa. Pracą urządzenia steruje elektroniczny regulator temperatury.

Grzejniki mogą być przenośne lub ścienne. Grzejniki przenośne wyposażone są w nóżki, kółka lub uchwyt, co umożliwia dowolne ich ustawienie w pomieszczeniu. Z reguły służą do dogrzewania pomieszczeń.

Natomiast grzejniki ścienne przeznaczone są przede wszystkim do stałego ogrzewania pomieszczeń. Sprzedawane są wraz z systemem mocowań i większość z nich można powiesić na dowolnej ścianie (oprócz olejowych i niektórych modeli promiennikowych).

Sterowanie grzejnikami

Utrzymanie żądanej temperatury w pomieszczeniu uzyskuje się dzięki wyposażeniu grzejników w regulatory temperatury. Mogą to być termostaty elektromechaniczne (bimetalowe i cieczowe) oraz elektroniczne. Szczególnie polecane są termostaty elektroniczne, ponieważ pozwalają utrzymać temperaturę w pomieszczeniu z dokładnością 0,1-0,5°C. Drugim typem sterowania jest sterowanie centralne, czyli za pomocą jednego sterownika sterujemy wszystkimi grzejnikami. Spotykane są również systemy bezprzewodowe sterowane pilotem.

Grzejniki wodne

Różnią się one konstrukcją (płytowe, członowe, rurowe), sposobami przekazywania ciepła (promieniowanie, konwekcja) oraz materiałami, z których są wykonane. Producenci oferują grzejniki żeliwne, miedziane, stalowe, aluminiowe o zróżnicowanej mocy i wielkości.

Grzejniki przekazują ciepło otoczeniu drogą konwekcji (przenoszenie ciepła wraz z przepływającym powietrzem, spowodowane różnicą gęstości zimnego i ciepłego powietrza) i promieniowania (fale cieplne, odbijające się od ścian, sufitu i sprzętów). Grzejniki, w których ponad połowa ciepła jest przekazywana drogą konwekcji, nazywa się konwekcyjnymi. Grzejniki, które przekazują ciepło wyłącznie drogą konwekcji - to konwektory.

• Grzejniki stalowe płytowe, często nazywane panelowymi, charakteryzują się małą pojemnością wodną i bezwładnością cieplną, szybko więc reagują na zmianę temperatury wody zasilającej. Można je stosować w instalacjach o niskich parametrach wody grzejnej np. z pompami ciepła lub kotłami kondensacyjnymi. Mają estetyczny wygląd, a ponadto są lekkie, co ułatwia ich transport i montaż. Mogą mieć obudowę (płytę czołową) gładką lub profilowaną. Aby określić typ grzejnika producenci stosują oznaczenie cyfrowe: 10 - jednopłytowy, 11 - jednopłytowy z ożebrowaniem konwekcyjnym, 20 - dwupłytowy bez ożebrowania, 21 - dwupłytowy z pojedynczym ożebrowaniem, 22 - dwupłytowy z podwójnym ożebrowaniem, 30 - trzypłytowy bez ożebrowania, 33 - trzypłytowy z potrójnym ożebrowaniem.
• Grzejniki członowe składają się z jednakowych elementów, zwanych ogniwami lub członami, połączonych ze sobą za pomocą złączek. Wykonuje się je z żeliwa lub aluminium. Grzejniki żeliwne charakteryzuje wysoka trwałość, odporność na korozję, uszkodzenia mechaniczne oraz zmiany ciśnienia w instalacji. Zaletą grzejników aluminiowych jest mała pojemność wodna, dobra przewodność cieplna, niewielki ciężar (co pozwala na instalowanie ich np. przy lekkich ścianach osłonowych). Liczba ogniw może być określona np. 6, 8, 10 lub dowolna, ale nie powinna przekraczać 25. Jeśli grzejnik składa się z ponad 20 członów należy zasilanie i powrót podłączyć z przeciwległych stron grzejnika.
• Grzejniki konwektorowe - oddają prawie całe ciepło na drodze konwekcji. Składają się z jednego lub kilku wymienników ciepła i obudowy. Wymiennik ciepła stanowi miedziana lub stalowa rura, na którą nałożone są tzw. lamele, czyli odpowiednio ukształtowane ożebrowanie aluminiowe lub miedziane. Stalowa obudowa o odpowiedniej wysokości (za nią schowany jest wymiennik) tworzy komin konwekcyjny. Stanowią bardzo ekonomiczne rozwiązanie, gdyż mają mniejszą pojemność wodną niż pozostałe typy grzejników.
• Grzejniki rurkowe - popularnie nazywane drabinkami zbudowane są najczęściej z dwóch pionowych przewodów (kolektorów), połączonych poziomymi rurkami, które mogą być wyginane w różne kształty. Niektóre są wyposażone w ekran, który pełni rolę dekoracyjną, maskuje podłączenia do instalacji, a ponadto poprawia efekt grzania. Drabinki wykonuje się najczęściej ze stali, chociaż można spotkać również miedziane. Producenci oferują również grzejniki wodno-elektryczne, w których dodatkowe wyposażenie stanowi grzałka elektryczna.

Zawory, pomiary, automatyka

Zawory termostatyczne

Ich zadanie polega na utrzymaniu żądanej temperatury w pomieszczeniu. Każdy składa się z zaworu (wkładki zaworowej) i głowicy termostatycznej, wewnątrz której znajduje się mieszek. Jest on wypełniony cieczą, gazem lub woskiem.

Gdy wzrasta temperatura w pomieszczeniu substancja znajdująca się w mieszku zwiększa swoją objętość. Powoduje to zamykanie zaworu, wskutek czego zmniejsza się dopływ ciepłej wody go grzejnika. Natomiast, gdy temperatura w pomieszczeniu spada, mieszek kurczy się i zawór otwiera się. Dzięki temu do grzejnika wpływa ciepła woda.

Głowica może być:

• z wbudowanym czujnikiem i nastawnikiem - jest to najczęściej spotykany i najtańszy typ głowicy. Element reagujący na zmianę temperatury, czyli czujnik jest zintegrowany z nastawnikiem, czyli pokrętłem, którym ustawiamy żądaną temperaturę. Aby jej praca przebiegała właściwie należy ją zawsze montować w pozycji poziomej, a grzejnika nie wolno zasłaniać długimi, grubymi zasłonami lub umieszczać pod szerokim parapetem;
• z czujnikiem zdalnym - montowanym na ścianie i połączonym z głowicą cienką rurką (kapilarą), której długość wynosi 2, 5 lub 8 metrów. Sprawdza się tam, gdzie tradycyjna głowica nie może dokonać właściwego odczytu temperatury. Montując czujnik zdalny należy zwrócić uwagę, aby nie oddziaływało na niego bezpośrednio nasłonecznienie lub zimne powietrze;
• z czujnikiem i nastawnikiem zdalnym - mało popularne rozwiązanie ze względu na duży koszt zakupu. Sprawdza się przy grzejnikach zabudowanych, gdzie czujnik powinien być zdalny, a temperaturę ustawia się na pokrętle umieszczonym w wygodnym miejscu;
• elektroniczna - zasilane z baterii lub prądem jednofazowym. Umożliwiają zaprogramowanie temperatury w czasie. Są dość kosztowne.

Zawór może być:

• z nastawą (regulacją) wstępną - stosuje się przede wszystkim do instalacji zamkniętych z wzbiorczym naczyniem przeponowym,
• bez nastawy wstępnej - stosuje się do instalacji grawitacyjnych typu otwartego.

Ciepłomierze

Ciepłomierze to urządzenia do pomiaru ilości zużytej energii cieplnej pobranej z wodnej sieci ciepłowniczej. W skład standardowego ciepłomierza wchodzą: dwa czujniki temperatury (mierzące temperaturę na wejściu i wyjściu), przetwornik przepływu (mierzący objętość przepływającej cieczy) i przelicznik, który na podstawie danych otrzymanych z czujników i przetwornika oblicza ilość zużytej energii cieplnej.

Modele bardziej złożone zapamiętują ilość zużytej energii na koniec miesiąca oraz szczytową wartość mocy i przepływu, a także podają datę i godzinę ich wystąpienia. Niektóre ciepłomierze umożliwiają zaprogramowanie granicznej wartości jednego z następujących parametrów: moc, wielkość przepływu, różnica temperatury, temperatura zasilania, temperatura powrotu oraz gromadzenie danych o przekroczeniu tych wartości. Mogą być dodatkowo wyposażone w moduł taryfowy pozwalający uwzględniać różne ceny energii zależnie od pory roku, tygodnia i godziny.

Podzielniki kosztów

Podzielniki kosztów centralnego ogrzewania są to urządzenia mierzące procentowy udział każdego grzejnika w ogólnym zużyciu energii cieplnej budynku (suma zużycia energii cieplnej przez wszystkie grzejniki w budynku wynosi zawsze 100%).