Grzejniki ścienne i ogrzewanie podłogowe

Decyzja o wyborze instalacji grzewczej

Kiedy należy podjąć decyzję o wyborze grzejników ściennych lub ogrzewania podłogowego? Najlepiej jeszcze przed budową, wybierając lub adaptując projekt, choć większość budujących wówczas zupełnie się jeszcze nad tym nie zastanawia. Podejmując decyzję dopiero na etapie robót instalacyjnych, utrudnimy sobie życie, a czasem będziemy musieli zadowolić się gorszymi rozwiązaniami.

Chodzi przede wszystkim o to, że grubość podłogi z najpopularniejszym wodnym ogrzewaniem podłogowym wzrasta o kilka centymetrów w stosunku do typowej podłogi bez ogrzewania. Przede wszystkim wskazane jest wykonanie grubszej izolacji cieplnej podłogi na gruncie (do 12-15 cm, a nawet więcej), ponadto grubsza jest także wylewka (np. o 3 cm, zależnie od grubości rurek).

To istotne różnice, bo podniesienie poziomu podłogi oznacza równocześnie, że parapety okien znajdą się bliżej podłogi, otwory drzwiowe będą niższe, zmieni się także wysokość skrajnych stopni schodów wewnętrznych.

Różnice między ogrzewaniem ściennym a podłogowym

Będąca dla wielu osób głównym kryterium wyboru różnica estetyczna pomiędzy klasycznym ogrzewaniem grzejnikowym i podłogowym jest oczywista - grzejniki mniej lub bardziej wyeksponowane ale jednak prawie zawsze pozostaje widoczny i stanowi element wystroju wnętrza. Dająca ciepło podłoga narzuca pewne ograniczenia w wyborze materiałów na posadzkę, ale nie przyciąga uwagi.

Różnice w szybkości reakcji ogrzewania podłogowego: (a) przewody zatopione w grubej warstwie wylewki reagują równie wolno, jak ogrzewanie wodne; (b) maty grzejne ułożone pod cienką posadzką nagrzewają się znacznie szybciej, ale i tak ich reakcja jest wolniejsza niż grzejników ściennych

Różnice czysto techniczne także są duże, jednak dla użytkownika najważniejsze jest zrozumienie, że dynamika pracy, szybkość reakcji na zmiany temperatury w pomieszczeniu jest dla tych sposobów ogrzewania zupełnie inna.

Temperatura

Typowe ogrzewanie podłogowe składa się z zatopionych w warstwie wylewki podłogowej rurek, przez które przepływa gorąca woda. Nie może być zbyt gorąca, bo ze względów zdrowotnych temperatura podłogi nie może przekraczać:

• 35°C w strefach brzegowych, np. w pobliżu drzwi tarasowych i dużych okien;
• 33°C w łazienkach;
• 29°C w pomieszczeniach mieszkalnych.

To temperatura maksymalna, a więc dopuszczalna np. bezpośrednio nad rurką z wodą, średnia temperatura podłogi powinna być 2-3°C niższa.

Temperatura grzejnika ściennego jest zaś zwykle około dwukrotnie wyższa niż podłogówki.

Im większa jest różnica temperatury pomiędzy pomieszczeniem (powietrzem w nim) a dającym ciepło elementem (podłoga, grzejnik ścienny), tym intensywniej (szybciej) przepływa pomiędzy nimi ciepło. Dlatego właśnie podłoga oddaje ciepło słabiej niż grzejnik, ale rekompensuje to jej bardzo duża powierzchnia.

Szybkość reakcji

Ogrzewanie podłogowe bardzo wolno reaguje na zmiany temperatury w pomieszczeniu. Niska temperatura wody w instalacji podłogowej oraz duża masa wylewki (1 m² wylewki betonowej o grubości 10 cm waży ok. 200 kg) sprawia, że podłogówka nie jest w stanie szybko się nagrzać i zacząć przekazywać ciepła do pomieszczeń.

Ma to także drugą stronę - ciężka wylewka akumuluje dużo ciepła, i nawet gdy odetniemy dopływ gorącej wody, to jej temperatura będzie spadać bardzo powoli, a podłoga będzie w stanie dalej ogrzewać pomieszczenie nawet przez kilka godzin.

Przed przegrzaniem pomieszczeń i związanym z tym marnowaniem energii częściowo chroni tzw. efekt samoregulacji. Gdy temperatura w pomieszczeniu wynosi zaledwie 16-18°C, podłoga, mając 26°C, grzeje dość intensywnie, bo różnica temperatury pomiędzy podłogą a powietrzem jest duża. Wraz ze wzrostem temperatury w pomieszczeniu intensywność wymiany ciepła maleje, nawet gdy temperatura podłogi pozostaje stała. Gdy temperatura powietrza osiągnie 24-26°C, wymiana ciepła ustanie.

Ten mechanizm jest ważny, gdy pojawiają się zyski ciepła, spowodowane np. silnym nasłonecznieniem przez okna, co może skutkować bardzo szybkim podniesieniem temperatury w pomieszczeniu. Warto zauważyć, że im temperatura podłogi jest niższa, tym mniejsze jest prawdopodobieństwo przegrzania pomieszczenia i marnowania ciepła.

Skuteczna moc grzejnika spadnie, jeśli znajdzie się on zbyt blisko parapetu lub za obudową

Grzejniki ścienne reagują szybko, bo ich temperatura jest wysoka w porównaniu z temperaturą podłogówki, mogą więc w krótkim czasie przekazać dużo ciepła. Ich zdolność do akumulacji jest stosunkowo niewielka, dlatego jeśli zostanie odcięty dopływ gorącej wody, to przestaną przekazywać ciepło do pomieszczenia nawet w ciągu kilku minut - zależnie od konstrukcji. W praktyce trzeba jednak pamiętać, że wychłodzenie grzejników nie oznacza wcale, że temperatura w pomieszczeniu zacznie szybko spadać.

W Polsce dominują domy murowane o stosunkowo ciężkiej konstrukcji.Ich ściany i stropy to potężne, bo ważące wiele ton, akumulatory ciepła - 1 m³ ceglanej ściany to 1600-1800 kg. Dla porównania duży grzejnik żeliwny o 10 żeberkach (członach) waży ok. 70 kg, z czego woda, mająca największą zdolność akumulacji, to zaledwie 12-13 l. Inne grzejniki (stalowe płytowe, aluminiowe członowe) są kilkakrotnie lżejsze, ale to i tak znikome różnice wobec masy budynku.

Grzejnik ścienny może więc szybko podnieść temperaturę, jednak jego wyłączenie w typowym domu odczujemy z opóźnieniem, mniejszym niż ma to miejsce przy podłogówce, ale jednak znacznym.

Sterowanie ogrzewaniem

Jak więc efektywnie sterować pracą instalacji c.o., pamiętając o odmiennych cechach podłogówki i grzejników ściennych?

Regulatory pokojowe

Sygnał do włączenia lub wyłączenia ogrzewania pochodzi z czujnika umieszczonego w jednym z pomieszczeń, zaś temperatura wody przygotowywanej przez kocioł jest zwykle stała. Taka automatyka reaguje nawet na drobne wahania temperatury w pomieszczeniu. Dobrze współpracuje z grzejnikami ściennymi - jeśli regulator zażąda ciepła, grzejniki szybko je dostarczą. Natomiast podłogówka działa z regulatorami pokojowymi źle - podany w przykładzie chwilowy zysk ciepła np. słonecznego przerwałby nagrzewanie podłogi, natomiast wzrost zachmurzenia spowodowałby jego wznowienie, ale dynamika tych zmian byłaby szybsza niż reakcja podłogówki.

Nowoczesna automatyka pozwala np. zaprogramować indywidualnie temperaturę na każdy dzień tygodnia (a), ponadto bardziej zaawansowane modele umożliwiają podział instalacji na kilka stref, w których ma panować odmienna temperatura (b)

Słabą stroną regulatorów pokojowych jest nadzorowanie czasowego, najczęściej nocnego, obniżenia temperatury. Jeśli chcemy obniżyć temperaturę w salonie np. od 23.00 do 6.00, to samo ustawienie na regulatorze pokojowym niższej o 2-3 stopnie temperatury w tych godzinach jest bardzo niedoskonałym rozwiązaniem. Pomieszczenie nie ochładza się ani nie ociepla przecież momentalnie, może być na to potrzebnych kilka godzin.

Szybkość tych zjawisk będzie zależeć od parametrów, których regulator pokojowy nie uwzględnia:

• temperatury na zewnątrz
• izolacyjności przegród
• zdolności budynku do akumulacji ciepła.

Regulatory pogodowe

Ten rodzaj automatyki opiera się na wykorzystaniu zależności pomiędzy temperaturą na zewnątrz budynku, temperaturą wody w instalacji c.o. oraz temperaturą w pomieszczeniach. Niezbędny jest oczywiście czujnik temperatury zewnętrznej, a lepsze (tzw. stacje pogodowe) uwzględniają także siłę i kierunek wiatru czy opady. Zależność obrazuje "krzywa grzewcza" i zgodnie z nią pracuje kocioł. Krzywa grzewcza może być inna nawet dla dość podobnych z pozoru budynków, dlatego dla każdego domu powinna być dobrana indywidualnie.

Siła automatyki pogodowej tkwi w wykorzystaniu informacji o tym, jak szybko budynek reaguje na zmiany temperatury na zewnątrz oraz na dostarczenie ciepła przez instalację c.o. lub jej wyłączenie. Pozwala to prognozować zapotrzebowanie na ciepło, zamiast działać dopiero wówczas, gdy temperatura w pomieszczeniu przekroczy ustaloną granicę. Jeśli np. ustawimy nocne obniżenie temperatury na 23.00, to automatyka pogodowa uwzględni czas potrzebny na ochłodzenie pomieszczenia, biorąc pod uwagę temperaturę zewnętrzną, izolacyjność ścian i zdolność domu do akumulacji.

Dzięki możliwości przewidywania regulatory pogodowe są szczególnie zalecane, gdy w domu jest ogrzewanie podłogowe, wolno reagujące na zmiany.

---

Co wybrać - grzejniki ścienne czy ogrzewanie podłogowe?

Co jest zatem lepsze: szybko reagujące grzejniki, czy powolna podłogówka? Zdolność do akumulacji oraz duża bezwładność cieplna sama w sobie nie jest ani zaletą, ani wadą. Wszystko zależy od tego, co chcemy osiągnąć oraz na co pozwala nam źródło ciepła.

Pompy ciepła i kotły kondensacyjne

Szczególnie pompy ciepła, a także kotły kondensacyjne najefektywniej pracują, gdy temperatura wody w instalacji grzewczej jest niska. Umożliwia to właśnie wodne ogrzewanie podłogowe. Obniżenie temperatury wody w instalacji grzewczej oznacza wyższą sprawność, a więc bardziej ekonomiczną pracę. Dla użytkowników pomp ciepła rozliczających się dwutaryfowo za energię elektryczną warte przemyślenia może być także pogrubienie wylewki i zwiększenie jej zdolności do magazynowania ciepła.

Gazowe i olejowe kotły niekondensacyjne

W tych urządzeniach możliwa jest regulacja temperatury wody w szerokim zakresie, praktycznie niewpływająca na ich sprawność. Wybór pomiędzy podłogówką a tradycyjnymi grzejnikami jest więc kwestią upodobań. Współpraca takiego kotła z ogrzewaniem podłogowym będzie jednak najpewniej wymagała użycia mieszacza, tak by zarówno woda zasilająca c.o. nie była zbyt gorąca, jak i żeby wymiennik ciepła w kotle nie miał kontaktu ze zbyt zimną wodą, bo prowadziłoby to do zjawiska kondensacji, na co nie jest on odporny.

Kotły na paliwa stałe

Najlepiej unikać przecięcia się rur ogrzewania podłogowego ze szczelinami dylatacyjnymi. W miejscach, gdzie jest to niemożliwe, rury trzeba zabezpieczyć peszlem

Proste kotły zasypowe nie są w stanie pracować w sposób ciągły bez obsługi. Praktycznie zawsze współpracują z grzejnikami ściennymi. Z pozoru korzystna byłaby akumulacja ciepła "na potem", jaką oferuje podłogówka. W praktyce jednak problemem eliminującym to rozwiązanie jest kłopot z kontrolowaniem temperatury wody podgrzewanej przez kocioł i trafiającej do instalacji. Ponadto taki kocioł nie ma jak współpracować z automatyką pokojową, a tym bardziej pogodową - automatyka zażąda większej ilości ciepła, ale kocioł przecież jej nie dostarczy, bo ktoś musiałby przecież dosypać do niego węgla...

Jeśli jednak decydujemy się na kocioł zasypowy, a chcielibyśmy mieć możliwość kontrolowania tego, ile ciepła jest przekazywane w danym czasie do instalacji, to rozwiązaniem może być zastosowanie zbiorników akumulacyjnych wody grzewczej. Ich pojemność musi być duża (rzędu 10 litrów na 1m² powierzchni domu). Kocioł w czasie pracy zasila te zbiorniki. Po wygaśnięciu kotła zgromadzona w nich gorąca woda jest wykorzystywana do zasilania instalacji c.o. - zwykle jednak grzejnikowej, bo tu także pojawia się problem zbyt gorącej dla podłogówki wody zasilającej.

Dodatkowa korzyść polega na tym, że może cały czas pracować ze swoją nominalną mocą i maksymalną sprawnością.

Kotły z zasobnikiem i podajnikiem paliwa mogą pracować bez dozoru od kilkunastu godzin do nawet kilku dni. Nowoczesne konstrukcje ich palników pozwalają także na regulację mocy w szerokim zakresie (np. od 30%). Kotły te wyposaża się w mieszacze pozwalające zmieniać temperaturę wody przygotowywanej przez kocioł, jak i do niego powracającej. Pozwala to na współpracę zarówno z grzejnikami ściennymi, jak i ogrzewaniem podłogowym. Pracę kotła może nadzorować automatyka pogodowa lub pokojowa.

Oczywiście nie wolno zapominać, że przy ogrzewaniu podłogowym niezbędne są mieszacze, które nie muszą być wcale elementem wyposażenia standardowego. Ponadto w przypadku kotłów na paliwo stałe, inaczej niż w przypadku kotłów kondensacyjnych, zdecydowanie się na ogrzewanie podłogowe nie przynosi oszczędności eksploatacyjnych.

Ogrzewanie elektryczne

Jeśli korzystamy z ogrzewania elektrycznego, a za prąd rozliczamy się dwutaryfowo, to przewody grzejne zatopione w grubej (10 cm lub więcej) warstwie wylewki mogą być bardzo dobrym rodzajem ogrzewania akumulacyjnego. Wówczas będziemy mogli nagrzewać podłogę nocą, gdy opłaty są niższe, a potem będzie ona oddawać ciepło w ciągu dnia.

Jeśli zaś wykorzystujemy kocioł elektryczny, jest on zwykle traktowany jako rozwiązanie tymczasowe lub uzupełnienie dla innego źródła ciepła (np. kotła węglowego). W takiej sytuacji powinniśmy przede wszystkim kierować się tym, jakie ogrzewanie jest lepsze dla źródła ciepła traktowanego jako główne.

Ponadto jeśli rozliczamy się dwutaryfowo, to ogrzewanie podłogowe będzie dobrym rozwiązaniem właśnie ze względu na dużą zdolność do akumulacji. Jeśli zaś rozliczamy się w jednej taryfie, to większą elastyczność, przede wszystkim z racji możliwości szybkiego przełączenia się z jednego źródła ciepła na drugie, daje ogrzewanie grzejnikami ściennymi.

Połączenie grzejników ściennych i podłogówki

Przykład połączenia ogrzewania podłogowego z grzejnikami ściennymi. W instalacji są dwa obiegi hydrauliczne, ale kocioł „widzi” je jako jeden obieg grzewczy, co pozwala na zastosowanie stosunkowo prostej i taniej automatyki

Dość często łączy się obecnie ogrzewanie podłogowe i grzejnikowe. W takiej sytuacji najczęściej woda zasilająca instalację c.o. ma temperaturę odpowiednią dla grzejników (a więc stosunkowo wysoką), które zasila bezpośrednio. Jest ona zbyt ciepła dla podłogówki, dlatego na jej potrzeby gorąca woda zasilająca jest mieszana z ochłodzoną powracającą z instalacji. Decyzję o zastosowaniu takiego mieszanego ogrzewania warto jednak dobrze przemyśleć:

• zawsze oznacza to skomplikowanie instalacji, którą trudniej będzie wyregulować hydraulicznie, tak by wszystkie jej elementy grzały równomiernie i z założoną mocą;
• dynamika reakcji ogrzewania podłogowego i grzejnikowego jest zupełnie inna, co komplikuje sterowanie instalacją;
• jeśli dom ogrzewa pompa ciepła, to zastosowanie grzejników i układu mieszającego może bardzo obniżyć jej efektywność - stosunek ilości pobieranej z sieci energii do ilości oddawanego ciepła pogarsza się znacznie, gdy pompa musi przygotowywać bardziej gorącą wodę;
• sprawność kotła kondensacyjnego także będzie nieco niższa, niż gdyby przygotowywał wodę tylko dla podłogówki;
• kotły na paliwo stałe, inaczej niż kondensacyjne, nie dają oszczędności dzięki obniżeniu temperatury wody.

Oczywiście te trudności można przezwyciężyć, ale jeśli decydujemy się na mieszaną instalację, to ma to sens gdy sposoby ogrzewania są inne, np. na przestrzeni całych kondygnacji, a nie warto komplikować instalacji tylko ze względu na jedno pomieszczenie.

---

Koszty ogrzewania grzejnikowego i podłogowego

Grzejniki ścienne mają ceny w większym stopniu zależne od marki niż od typu. Czy będzie to grzejnik stalowy płytowy, członowy (aluminiowy lub żeliwny) lub konwektor, to za grzejnik o mocy ok. 1000 W (dla parametrów 75/65/20°C) zapłacimy zwykle ok. 500 zł. Oczywiście bardzo wiele jest znacznie droższych - niektóre ozdobne grzejniki żeliwne kosztują nawet ponad 4000 zł.

Bardzo duża rozpiętość cen - od 300 do 1200 zł jest charakterystyczna dla grzejników elektrycznych. Pamiętajmy jednak, że cena grzejnika elektrycznego obejmuje także zintegrowany z nim regulator temperatury, a ten może być bardzo różnej jakości.

Ogrzewanie podłogowe wodne zwykle kosztuje powyżej 200 zł/m² za materiały wraz z robocizną. Cena w dużej mierze zależy od kosztów robocizny, ponadto instalator może sporo zaoszczędzić odpowiednio dobierając materiały. Systemowe płyty montażowe są bardzo wygodne, bo zapewniają izolację cieplną i ułatwiają wykonawstwo, jednak są znacznie droższe niż styropian używany do podłóg. W przypadku tego rodzaju ogrzewania nie opłaca się wykonanie go na małej powierzchni, np. kilkunastu m². Za osprzęt – mieszacz, rozdzielacz itp. zapłacimy znacznie więcej niż za same rury.

Ogrzewanie podłogowe elektryczne kosztuje zwykle ok. 150 zł/m². W tym przypadku możliwe jest zastosowanie wielu rozwiązań – przewodów umieszczanych w wylewce podłogowej, mat zatapianych w warstwie kleju do płytek, czy wreszcie cienkich folii przeznaczonych pod panele podłogowe. Trzeba kierować się nie tyle ceną, co przeznaczeniem, np. przewody grzejne są tańsze niż maty, ale jeśli wylewki już wykonano, to ich zastosowanie wymagałoby albo podniesienia poziomu podłogi albo usunięcia istniejącej wylewki.

Ogrzewanie elektryczne, inaczej niż wodne, opłaca się wykonać także na niewielkiej powierzchni, np. tylko w łazienkach. Pod warunkiem jednak, że wybierzemy stosunkowo tani regulator (można go kupić za ok. 100 zł).

Kupno działającego dokładniej, ale kilkakrotnie droższego, nie ma sensu, bo w takiej sytuacji chodzi zwykle tylko o uzyskanie ciepłej podłogi.

opr.: Jarosław Antkiewicz
zdjęcia: Zehnder, Uponor, Elektra, Tyco Thermal Controls, Vessmann, Delta Dore Polska
film: PURMO