Jak uzyskać optymalną temperaturę w mieszkaniu?

Optymalny zakres temperatur w pomieszczeniach

Przy analizowaniu mechanizmu tworzącego komfortowe warunki pobytu w mieszkaniu, trzeba brać pod uwagę zjawisko zróżnicowania temperatury mierzalnej (odczytywanej na termometrze, ustawionej na termostacie) i odczuwalnej.

Wpływa na nią głównie wilgotność powietrza i jego ruch (np. nawiew), ale również efekt promieniowania zwłaszcza wysokotemperaturowych źródeł ciepła (kominka, promienników IR, gorących grzejników).

W praktyce wszelkie powierzchnie znajdujące się w pobliżu osób o temperaturze powyżej 40 stopni Celsjusza odczuwalne są jako kierunkowe źródło ciepła i traktowane, zarówno jako oddziaływania korzystne („błogie ciepełko”), jak i negatywne (miejscowe przegrzewanie).

Również powierzchnie o znacznie niższej temperaturze, np. duże okna „promieniują chłodem”, choć w rzeczywistości odbierają ciepło od blisko przebywających ludzi.

Odczucie zimna lub gorąca - przy stałej temperaturze - zmienia się również w wyniku wzrostu lub spadku wilgotności powietrza. Wysoka wilgotność potęguje odczucie przegrzania, a odczucie chłodu może być spowodowane zmniejszeniem ciepłochronności noszonej odzieży.

Bezwładność cieplna domu

Niezwykle istotny wpływ na utrzymywanie optymalnej temperatury w pomieszczeniach ma konstrukcja ścian, podłóg, sufitu i sposób przekazywania energii cieplnej z systemu grzewczego. Warunki te wpływają na bezwładność cieplną, od której zależy zdolność do akumulacji i stabilizacji temperatury w wyniku zmian pogodowych czy stanu użytkowania pomieszczeń.

Zdolność do akumulacji ciepła uzależniona jest przede wszystkim od tzw. masy izolowanej przegród, a więc grubości i materiału murów, stropów oraz przenikalności cieplnej termoizolacji.

Ściany wewnętrzne automatycznie pełnią funkcję „magazynu ciepła”, natomiast przegrody zewnętrzne magazynują je, ale też i przepuszczają energię cieplną.

W praktyce najwyższą zdolnością do akumulacji ciepła charakteryzują się ściany stawiane z ciężkich materiałów (betonu, silikatów, pełnej cegły), z grubą warstwą termoizolacji.

Gorsze własności mają ściany jednowarstwowe, w których temperatura pokojowa utrzymuje się tylko w niewielkiej grubości muru, a sam materiał ma małą gęstość objętościową.

Znikomą akumulacyjnością charakteryzują się konstrukcje szkieletowe, w których masę izolowaną tworzy w zasadzie jedynie płyta gipsowo-kartonowa poszycia, zatem pomieszczenia bardzo szybko nagrzewają się, ale i wystudzają. Orientacyjne sprawdzenie akumulacyjności cieplnej domu/pomieszczeń można przeprowadzić, mierząc czas wychłodzenia się wnętrza w określonych warunkach temperaturowych.

Przykładowo dom o wysokiej akumulacyjności wychłodzi się z 22 do 20 stopni Celsjusza (spadek o dwa stopnie) przy temperaturze zewnętrznej 0 stopni Celsjusza w czasie nie krótszym niż 5 godzin. Przeprowadzone pomiary przydadzą się też do ustalenia nastaw, np. programatorów sterujących okresowymi zmianami temperatury pomieszczeń.

Ciepło a wilgotność powietrza

Utrzymanie odpowiedniej wilgotności powietrza w pomieszczeniu wpływa pozytywnie na zdrowie mieszkańców. Fot. Pixabay.com.

Za utrzymanie pożądanej wilgotności względnej powietrza odpowiada w zasadzie system wentylacyjny, ale istnieje też ścisła korelacji między temperaturą nawiewanego powietrza a poziomem jego wilgotności w pomieszczeniach.

Przy niskich temperaturach zewnętrznych i intensywnej wentylacji może dochodzić do nadmiernego wysuszenia powietrza, co źle wpływa na zdrowie i samopoczucie mieszkańców.

Oczywiście w zależności od systemu wentylacyjnego można mniej lub bardziej skutecznie regulować intensywność wymiany powietrza, a pewną rolę stabilizującą ma również zdolność do absorpcji i oddawania wilgoci przez przegrody domu.

Dobre własności w tym zakresie mają, np. tynki gipsowe i płyty g-k oraz bloczki silikatowe, ale rzeczywista efektywność regulowania wilgotności zależy w znacznym stopniu od rodzaju wierzchnich warstw pokryciowych - paroszczelne powłoki czy farby zniweczą tę zdolność podłoża.

W przypadku funkcjonowania intensywnej wentylacji działających często ponad rzeczywiste potrzeby, niezbędne będzie zapewnienie nawilżania powietrza poprzez indywidualne urządzenia mechaniczne bądź ultradźwiękowe albo zainstalowanie centralnego nawilżacza w przypadku mechanicznej wentylacji nawiewno-wywiewnej.

Niekiedy - zwłaszcza w nowych domach z utrzymującą się wilgocią technologiczną - uzyskanie pożądanej jakości powietrza może wymagać zamontowania osuszaczy powietrza, gdyż np. intensywna wentylacja spowodowałaby znaczne straty ciepła.

Dorywczo, obniżenie wilgotności powietrza umożliwiają przenośne osuszacze lub klimatyzatory wyposażone w taką funkcję. W przypadku dużych obiektów, rolę osuszacza może pełnić pompa ciepła, a przechodzące przez nią powietrze kierowane jest do rekuperatora. Z kolei strumień świeżego powietrze po wstępnym podgrzaniu w rekuperatorze zostaje dodatkowo dogrzany poprzez przepływ przez skraplacz pompy ciepła.

Sterowanie temperaturą w pomieszczeniach

Na uzyskanie optymalnych warunków cieplno-wilgotnościowych wpływa wiele czynników, w tym związanych z systemem ogrzewania, z których największe znaczenie mają:

• źródło ciepła i jego sterowalność,
• system przekazywania ciepła,
• lokalizacja urządzeń grzewczych,
• sposób regulacji całego systemu.

Uwarunkowania te są najczęściej ściśle ze sobą powiązane, a wybór korzystnego wariantu wymaga niekiedy sięgnięcia do kompromisowych rozwiązań.

Przy dostępie do sieci gazowej z reguły instalowane są kotły gazowe obecnie - głównie kondensacyjne - które doskonale współpracują z nawet rozbudowaną instalacją sterującą.

Nieco większą inercję na sygnały regulacyjne wykazują coraz popularniejsze pompy ciepła - gruntowe i powietrzne - ale dołączenie do nich zbiornika buforowego znacznie podnosi skuteczność sterowania.

Również kotły na paliwo stałe powinny być podłączone do zbiornika buforowego, który pozwoli nie tylko na efektywną regulację ogrzewania, ale również zapewni wysokotemperaturową prace kotła i rozdzielenie obiegów - kotłowego oraz grzejnego. Oczywiście kotły te muszą być wyposażone w automatykę sterującą i samoczynny system dostarczania paliwa (zasobnik z podajnikiem).

Galaxia - ekologiczny kocioł 5 klasy z podajnikiem na ekogroszek. Fot. Galmet.

Wodne instalacje grzewcze wykonywane są w systemie grzejnikowym, ogrzewania podłogowego lub mieszanym. Wybór sposobu ogrzewania uzależniony jest m.in. od wykorzystywanego źródła ciepła (ze względu na zakres optymalnych temperatur jego działania) i wymaganej funkcjonalności oraz estetyki pomieszczeń.

Popularne ogrzewanie podłogowe charakteryzuje się dużą bezwładnością cieplną - bardzo wolno nagrzewa się i schładza (do kilku godzin) - zatem reaguje na zmiany potrzebnej mocy grzewczej z dużym opóźnieniem. Jednak przy stosunkowo niewielkich wahaniach temperatury stabilną ciepłotę uzyskuje się dzięki dużej zdolności do samoregulacji.

Przykładowo przy stałych parametrach zasilania obniżenie temperatury wnętrza z 22 do 20 stopni Celsjusza powoduje samoczynny wzrost oddawanej mocy grzewczej o 10-12%, co znacząco spowalnia wychładzanie pomieszczenia (bez reakcji w systemie grzewczym poprzez np. wzrost temp. zasilania). Podobne zjawisko występuje również przy ogrzewaniu grzejnikowym, ale zmiany mocy nie przekroczą 5-6%.

Uzyskanie równomiernej temperatury w pomieszczeniu przy ogrzewaniu podłogowym zależy przede wszystkim od starannego zaprojektowania rozmieszczenia rur grzewczych np. zagęszczając je odpowiednio w rejonach o największych stratach ciepła.

W przypadku pomieszczeń z dużymi oknami tarasowymi korzystnym rozwiązaniem będzie zainstalowanie pod nimi grzejników kanałowych, które wytworzą izolacyjną kurtynę ciepłego powietrza.

Grzejniki kanałowe sprawdzą się przy oknach tarasowych. Fot. REGULUS-system.

Przy instalacji grzejników naściennych należy przestrzegać zasady umieszczania ich przede wszystkim pod oknami w pobliżu drzwi wejściowych, a w przypadku grzejników o konwekcyjnym rozprowadzaniu ciepła wyposażenie ich w kierownice odchylające strumień powietrza.

Systemy regulacji temperatury pozwalające na utrzymywanie jej na optymalnym poziomie opierają się obecnie na różnego typu sterownikach mikroprocesorowych i elektrycznych urządzeniach wykonawczych, a konfiguracja i zaprogramowanie układu z reguły wymaga dość pracochłonnych obserwacji i regulacji.

Dostosowanie mocy grzewczej do aktualnych potrzeb odbywa się z reguły na kilku poziomach np. poprzez wbudowany w kocioł sterownik podstawowy, programator pogodowy, nastawnik temperatury pomieszczeń i termostat przygrzejnikowy.

Głowica termostatyczna HALO ze skalą temperatury. Fot. IMI Hydronic.

Autor: Redakcja BudownicwaB2B
Opracowanie: Martyna Nowak-Ciupa, Aleksander Rembisz
Zdjęcie otwierające: Viessmann
Zdjęcia w tekście: Projekt_Kaffeebart/Pixabay.com, Galmet, REGULUS-system, Imi Hydronic
Filmy w tekście: Rettig Heating, TV Budujemy Dom