2022-02-20 18:08:51 
Blaski i cienie ogrzewania powietrzem
Zcentralizowany system takiego ogrzewania polega na wytworzeniu nadmuchu ciepłego powietrza przepływającego przez wymiennik w piecu, kominku czy pompie ciepła i rozprowadzeniu go do poszczególnych pomieszczeń systemem przewodów rurowych umieszczonych w konstrukcji domu lub pod zewnętrznymi osłonami.
Trzeba również zapewnić powrót powietrza do centrali grzewczej poprzez system orurowania lub przewiewów (np. dzięki otworom w drzwiach wewnętrznych) między poszczególnymi pomieszczeniami.
W efekcie powstaje obieg cyrkulacyjny - podobnie jak w wodnej instalacji grzewczej - który umożliwia jednak realizację dodatkowych funkcji - oczyszczanie powietrza wewnętrznego, wentylację, a także chłodzenie w sezonie letnim.
System ten dobrze sprawuje się w lekkich budynkach szkieletowych, umożliwiając szybkie nagrzanie wnętrza, co pozwala na wyłączenie lub ograniczenie ogrzewania na czas nieobecności mieszkańców i nie ulegnie uszkodzeniu nawet w przepadku zamrożenia.
Ponieważ ogrzewanie powietrze nie wymaga instalowania wewnątrz pomieszczeń mieszkalnych żadnych urządzeń grzewczych - nawiew odbywa się poprzez umieszczone w ścianie lub suficie wyloty ciepłego powietrza - mamy więc większa swobodę w aranżacji i wyposażeniu poszczególnych pomieszczeń.
System ogrzewania powietrznego wymaga jednak wcześniejszego przygotowania domu na etapie jego budowy do optymalnego rozprowadzenia rur o dużych przekrojach. Istotne jest również zapewnienie wysokiej ciepłochronności budynku, gdyż przy dużym zapotrzebowaniu na ciepło znacząco pogarsza się komfort ogrzewania, wynikający z konieczności utrzymywania wysokiej temperatury i intensywnego strumienia nawiewanego powietrza.
W systemie tym łatwo rozchodzą się - często nieprzyjemne - zapachy po całym domu dlatego w np. toalecie czy kuchni warto instalować odseparowany bieg wentylacyjno-grzewczy.
Wymagania funkcjonalne instalacji ogrzewania powietrznego
Przewidywane do zasilania takiego systemu źródło ciepła w postaci pieca na węgiel czy drewno lub kominka, pieca na gaz ziemny lub płynny albo olej opałowy musi dysponować wymagana mocą grzewczą dostosowana do wielkości i ciepłochronności pomieszczeń, określoną jako strumień ciepłego powietrza o wymaganej temperaturze.
Jest to istotne ze względu na ograniczenia parametrów na przesyle i nawiewie - szybkość przepływu nie powinna przekraczać 4 m/s, a temperatura powietrza nawiewanego przekraczać 45-50°C.
Uwzględniając te wymagania można dobrać odpowiednie piec sprawdzając nie tylko jego moc nominalną, ale również parametry nawiewu. Wartości te posłużą też do zaprojektowania odpowiednich przekrojów przewodów, rozdzielaczy i elementów regulacyjnych.
Przykładowo do ogrzania pomieszczenia o powierzchni 30 m2 i nominalnych jednostkowych stratach cieplnych na poziomie 40 W/m2, doprowadzana moc grzewcza (w warunkach najniższych temperatur zewnętrznych) wyniesie 1200 W.
Przy założonej temperaturze nadmuchu na poziomie 45°C i temperatury w pomieszczeniu o wysokości 20°C, wymagana ilość doprowadzanego powietrza grzewczego będzie iloczynem ciepła właściwego powietrza i różnicy temperatur nawiewu i wywiewu w odniesieniu do wymaganej mocy grzewczej.
Przyjmując ciepło właściwe Cp = 1,2 kJ/m3 K i temperaturę 25 °C (45°C- 20°C) otrzymujemy wartość energii jednostkowej E = 1,2 kJ/m3 K x 25 K = 30 kJ/m3 co dla mocy grzejnej P =1200 W, wymaga doprowadzenia strumienia powietrza o wydajności Q = P: E = 1,2 kJ/s ÷ 30 kJ/m3 = 0,04 m3/s x 3600 = 144 m3/h.
Dla zachowania zalecanej prędkości przepływy powietrza w przewodach o wartości 2m/s, ich przekrój nie powinien być mniejszy niż Sr= 0,04 m3/s : 2 m/s = 0,02 m2, co odpowiada przekrojowi np. 10x20 cm.
Wydajność wentylatora nadmuchowego zainstalowanego w źródle ciepła będzie więc sumą wynikającą z nawiewów do poszczególnych pomieszczeń, ale ze względu na opory przepływu nominalnie powinna być odpowiednio większą i określona na podstawie jego charakterystyki. Oczywiście powyższe wymagania odnoszą się do ekstremalnie niekorzystnych warunków zewnętrznych i w pewnym zakresie można je modyfikować poprzez np. podwyższenie temperatury nawiewanego powietrza
Źródła i lokalizacja pieców nadmuchowych
Najpopularniejszy system ogrzewania powietrznego wykorzystuje wkład kominkowy wbudowany w dekoracyjny kominek umieszczony najczęściej w salonie. Ze względu na dość uciążliwą obsługę, takie rozwiązanie stosowane jest głównie jako wspomagające inny system ogrzewania, choć niekiedy funkcjonuje jako podstawowe źródło ciepła.
Wkład kominkowy współpracuje z systemem DGP (dystrybucji gorącego powietrza) z wentylatorem i układem sterowania dostosowanych do mocy grzewczej kominka.
Znacznie wygodniejsze w użytkowaniu są piece nadmuchowe (głównie z importu) przystosowane do zasilania gazem ziemnym lub płynnym, z zamkniętą komora spalania i pracą w trybie kondensacyjnym, które można instalować w pomieszczeniach, np. w przedpokoju czy kuchni, ale ze względu na hałas wywoływany przez wentylator lokalizowane są najczęściej w pomieszczeniach pomocniczych.
Wydzielonej kotłowni wymaga natomiast zamontowanie pieca nadmuchowego opalanego węglem, brykietami, pelletem czy drewnem. Możliwe jest zautomatyzowanie jego funkcjonowania poprzez połączenie z podajnikiem i wyposażenie w aparaturę sterującą.
Piece na paliwa stałe stwarzają jednak zagrożenie przenikania dymu lub co gorsza trującego czadu, zatem przy rozprowadzeniu powietrza do pomieszczeń, jego dopływ w recyrkulacji powinien odbywać się przez szczelna rurą dochodząca do wlotu wentylatora nadmuchowego, co zapobiega zasysaniu powietrza z kotłowni.
System ogrzewania powietrznego może również współpracować z pompą ciepła - gruntową jak i powietrzną - gdy po stronie grzewczej zamontowany będzie wymiennik nadmuchowy zasilany pośrednio lub bezpośrednio ciepłem ze skraplacza. Wymaga to jednak utrzymywania dość wysokiej temperatury zasilania, co niekorzystnie wpływa na efektywność pracy pompy ciepła.
Konfiguracja instalacji ogrzewania, chłodzenia i wentylacji
System ogrzewania powietrzem oprócz doboru odpowiedniego źródła ciepła musi umożliwiać regulację intensywności pracy, a także bezpieczne i wygodne użytkowanie. Podstawowy system grzewczy pracuje w układzie, w którym powietrze stale krąży w obiegu między źródłem ciepła i poszczególnymi pomieszczeniami.
Obieg może pracować jako zamknięty gdy nadmuch i powrót powietrza odbywa się poprze system rur lub jako otwarty, gdy powietrze powraca przez pomieszczenia bezpośrednio do źródła ogrzewania. Stosowane są też układy mieszane, gdy np. kotłownia znajduje się w piwnicy i wymaga doprowadzenia do pieca rurą ssącą wyprowadzoną na parterze lub piętrze.
Regulację ogrzewania uzyskuje się poprzez sterowanie wydajnością wentylatora, klapami na przewodach rozprowadzających oraz regulacją anemostatów. Trzeba też zapewnić możliwość ograniczenia temperatury powietrza wylotowego, poprzez tzw. bypass - kanał, który domiesza chłodniejsze powietrze z pomieszczenia. W systemie rozprowadzenia powinny być zamontowane również filtry zatrzymujące zanieczyszczenia powietrza.
Te rodzaj ogrzewania może doskonale współpracować z systemem wentylacyjnym doprowadzając świeże powietrze zewnętrzne i i usuwając zużyte. W najprostszym rozwiązaniu będzie to wyposażenie w eżektory i przepustnice umożliwiające zasysanie określonego strumienia świeżego powietrza i wyrzut równoważnej jego ilości.
W obiegu również może być zamontowany wymiennik ciepła - rekuperator, który odzyskuje ciepło z usuwanego powietrza. Przy zasilaniu z pompy ciepła lub innego źródła chłodu instalację powietrzną można latem wykorzystać do chłodzenia pomieszczeń poprzez zimny nawiew.
Oczywiści temperatura nie może być zbyt niska - przyjmuje się dolna wartość na poziomie 15°C, a skuteczność działania uzależniona będzie od efektywności pracy pompy ciepła w trybie klimatyzacji.
Autor: Cezary Jankowski
Opracowanie: Aleksander Rembisz
Zdjęcia: Lilianna Jampolska dla budujemydom.pl, Kratki, GOODAIRE POLSKA Sp. z o.o., OEM Energy
Film: Frapol
Komentarze