ogrzewanie powietrzne domu - przeglad korzysci i wad
TRANSCRIPT
Ogrzewanie powietrzne domu - przegląd korzyści i wad
Budowa i funkcjonowanie ogrzewania powietrznego domu
W jakich budynkach korzystne jest stosowanie ogrzewania powietrznego?
Ogrzewanie powietrzne, a dobór źródła ciepła
Wydanie 1/2016
28.02.2016
www.eko-blog.pl www.vaillant.pl
2
Rodzaje systemów ogrzewania
Istnieje szereg podziałów na rodzaje systemów ogrzewania. Rozróżnia się np. system
ogrzewania grzejnikowego lub płaszczyznowego (najczęściej jako ogrzewanie podłogowe).
Można także dzielić systemy na nisko- i wysokotemperaturowe, a także dzielić je względu
na rodzaj źródła ciepła (kocioł gazowy, na drewno, pompa ciepła itd.). Systemy grzewcze
różnią się także sposobem regulacji wydajności – zastosowaniem regulatora pokojowego
lub pogodowego. Rzadziej spotykanym obecnie podziałem
jest podział ze względu na sposób wymuszenia obiegu
wody grzewczej: grawitacyjny (bardzo rzadko spotykany
obecnie) lub pompowy (współczesny standard).
Podobnie jest z podziałem ze względu na układ otwarty
instalacji grzewczej (rzadko spotykany, jedynie dla kotłów
stałopalnych) oraz zamknięty (z przeponowym naczyniem
wzbiorczym, obecnie standardowy).
Ważny podział systemów grzewczych wynika z rodzaju
czynnika grzewczego. Najczęściej spotykany system
korzysta z wody jako czynnika, rzadziej z powietrza,
a jeszcze rzadziej z pary wodnej (zwykle stare
kilkudziesięcioletnie instalacje w większych obiektach).
3
System ogrzewania wodnego i powietrznego
Jednym z podstawowych podziałów systemów
ogrzewania jest podział na system ogrzewania
wodnego i powietrznego. Zdecydowana większość
systemów spotykanych obecnie jest typu wodnego.
Woda grzewcza podgrzewana w kotle grzewczym
lub pompie ciepła zasila odbiorniki ciepła, którymi
są najczęściej grzejniki lub ogrzewanie podłogowe.
System ogrzewania powietrzem może być oparty
o rożną zasadę działania. W klasycznym układzie
powietrze jest podgrzewane bezpośrednio w źródle
ciepła i przesyłane przewodami wentylacyjnymi
do nawiewników. W innym układzie powietrze
może być podgrzewane w nagrzewnicach albo
bezpośrednio (np. elektrycznie), albo zasilanych
wodą grzewczą. Jeszcze innym wariantem jest
zastosowanie pompy ciepła typu powietrze/powietrze
pełniącego często funkcję klimatyzacji (chłodzenia)
w okresie letnim i ogrzewania w sezonie zimowym.
4
Rodzaje ogrzewania powietrznego
Ogrzewanie powietrzem pomieszczeń może występować w różnych odmianach, zależnie
od rodzaju źródła ciepła, rodzaju budynku, a także funkcji jaką ma spełniać system.
(1) Ogrzewanie powietrza
i dystrybucja kanałami
wentylacyjnymi
Powietrze jest podgrzewane przez nagrzewnicę w centrali wentylacyjnej
lub specjalnej konstrukcji piecu grzewczym. Kanałami wentylacyjnymi
powietrze jest kierowane do pomieszczeń. Układ spełnia najczęściej
funkcję wentylacji mechanicznej budynku.
(2) Nagrzewnice powietrza
wewnętrznego
w pomieszczeniu
Nagrzewnice umieszczone zostają np. pod stropem hali, są zasilane
elektrycznie lub zasilane wodą grzewczą. Podgrzewane jest powietrze
wewnętrzne. Niektóre rodzaje nagrzewnic przewidują dodatkowo
podłączenie do powietrza zewnętrznego (powietrze świeże).
(3) Pompa ciepła typu
powietrze/powietrze
Zwykle typowy klimatyzator składający się z jednostki zewnętrznej
i wewnętrznej (typu Split), którego główną funkcją w naszym klimacie
jest chłodzenie pomieszczeń, a w sezonie zimowym dodatkowe
dogrzewanie pomieszczenia. Pracują na powietrzu wewnętrznym.
(4) Kominek w układzie
DGP (Dystrybucja
Gorącego Powietrza)
Popularny rodzaj kominka, gdzie ciepło z korpusu odbierane jest przez
powietrze. Przepływ powietrza jest zwykle wymuszany przez wentylator,
dzięki czemu kanałami wentylacyjnymi można je dostarczać do kilku
pomieszczeń w budynku.
5
Ogrzewanie powietrzem jest dość popularnym
rozwiązaniem w przypadku obiektów o dużej kubaturze,
często o lekkiej konstrukcji i dużej wysokości. Wówczas
do zalet ogrzewania powietrznego należą:
o mała bezwładność cieplna i szybki wzrost temperatury
w dużej kubaturze hali ogrzewanej okresowo
o możliwość równomiernego rozmieszczenia nawiewów
powietrza np. sufitowych, co pozwala na wyrównanie
temperatury na powierzchni hali
o dogodna możliwość połączenia ogrzewania hali
z wentylacją i dostarczaniem świeżego powietrza
o dogodna możliwość zastosowania dodatkowych funkcji,
np. nawilżania, chłodzenia powietrza nawiewanego
(1) Ogrzewanie powietrza i dystrybucja
kanałami wentylacyjnymi
Samodzielne ogrzewanie powietrzem jest spotykane
także w budynkach pasywnych, gdzie występują na
tyle niskie potrzeby grzewcze, że układ wentylacji
mechanicznej z rekuperatorem zawiera nagrzewnicę
powietrza uruchamianą okresowo w razie potrzeby.
6
Nagrzewnice powietrza wewnętrznego stosowane
są w halach produkcyjnych, sportowych, magazynach,
sklepach itp. Zwykle są zasilane wodą grzewczą
np. z własnej kotłowni. Mogą posiadać także własne
źródło ciepła, np. grzałki elektryczne lub palnik na olej
opałowy.
Nagrzewnice są stosowane w pomieszczeniach
wysokich, gdzie nie wymagania dla prędkości przepływu
powietrza oraz poziomu głośności są niższe niż
w pomieszczeniach mieszkalnych, biurowych itp.
Brak potrzeby prowadzenia kanałów wentylacyjnych
daje większą elastyczność w rozmieszczeniu
nagrzewnic i oszczędza miejsce zabudowy.
Niektóre rodzaje nagrzewnic są przewidziane do
częściowego poboru powietrza świeżego z zewnątrz
budynku, które może być mieszane z wewnętrznym
przed podgrzaniem.
(2) Nagrzewnice powietrza wewnętrznego
w pomieszczeniu
7
(3) Pompa ciepła typu powietrze/powietrze
Do zalet takiego rozwiązania należą stosunkowo
niskie koszty inwestycji, brak instalacji wodnej
i grzejników, brak konieczności budowy kotłowni.
Zastosowanie pompy ciepła powietrze/powietrze
jest jednak ograniczone do budynków o wysokim
standardzie energetycznym (co najmniej budynki
niskoenergetyczne), ze względu na stosunkowo
niską wydajność grzewczą tego rodzaju systemu
ogrzewania. W warunkach polskiego klimatu takie
rozwiązanie jest stosowane częściej jako dodatkowe
dogrzewanie pomieszczeń, w których zastosowano
tradycyjny układ ogrzewania wodnego.
Pompy ciepła typu powietrze/powietrze stanowią
popularne rozwiązanie w krajach o łagodnym klimacie
jak np. Włochy, Francja. Spełniają rolę samodzielnego
ogrzewania domu w najchłodniejszych dniach roku,
a w sezonie letnim – klimatyzacji pomieszczeń.
8
(4) Kominek w układzie DGP
(Dystrybucja Gorącego Powietrza)
Ogrzewanie powietrzem jest stosowane także w połączeniu z kominkiem w tzw. systemie
DGP, gdzie ciepło odbierane z korpusu kominka jest przekazywane układem przewodów do
ogrzewanych pomieszczeń. Zaletą jest możliwość ogrzewania z kominka większej liczby
pomieszczeń, jednak system ma ograniczoną wydajność i jest przewidywany raczej do
dogrzewania budynku lub ogrzewania wybranych pomieszczeń. Należy wykonać starannie
cały system, aby ograniczyć do minimum szumy podczas pracy i unoszenie kurzu.
Ze względu na zastosowanie wentylatora, system ogrzewania nie zapewni działania przy
braku zasilania elektrycznego. Nie jest także łatwa do uzyskania precyzyjna regulacja
temperatury w poszczególnych pomieszczeniach.
9
Kiedy można stosować ogrzewanie budynku
powietrzem?
Zastosowanie ogrzewania powietrznego jako
samodzielnego systemu grzewczego, w warunkach
klimatu polskiego jest ograniczone w zasadzie
do budynków przemysłowych, magazynowych,
handlowych, sportowych itp.
W budynkach mieszkalnych nawet pasywnych,
jest najczęściej stosowany system ogrzewania
wodnego z pompą ciepła, względnie kotłem
grzewczym lub kominkiem z płaszczem wodnym.
Systemy ogrzewania powietrznego nie powinny
być stosowane w budynkach o masywnej
konstrukcji. Stanowią stosunkowo popularne
rozwiązanie w budynkach o konstrukcji tzw.
szkieletowej w Kanadzie lub USA. Budynki tego
rodzaju cechują się małą akumulacją ciepła, przez
co ogrzewanie powietrzne może szybko podnosić
temperaturę wewnętrzną.
10
Porównanie powietrza i wody jako
nośników ciepła
Woda jest nośnikiem ciepła
o korzystniejszych własnościach,
posiada znacznie większą gęstość
i jednocześnie ponad 4-krotnie
wyższe ciepło właściwe (4,19
wobec 1,005 kJ/kgK dla powietrza).
Oznacza to, że kg wody obniżając
temperaturę o 1 oC (1 K) oddaje
4,19 kJ ciepła (powietrze 1,005 kJ)
Dla przenoszenia tej samej ilości
ciepła woda wymaga znacznie
mniejszych średnic przewodów,
w porównaniu do kanałów
wentylacyjnych. Różnica w polu
powierzchni przekroju jest około
20-30 krotna, a więc instalacja
wodna wymaga mniejszego
miejsca zabudowy w porównaniu
do kanałów wentylacyjnych.
Woda (różnica temperatury 10 K,
np. 55/45 oC), prędkość przepływu
0,80 m/s
Rura o średnicy 7,6 mm
Pokój 30 m2, zapotrzebowanie ciepła 1,5 kW (50 W/m2)
Powietrze (różnica temperatury
15 K, np. 50/35 oC), prędkość
przepływu 4,0 m/s
Rura o średnicy 170 mm
Woda (różnica temperatury 10 K,
np. 55/45 oC), prędkość przepływu
0,80 m/s
Rura o średnicy 5,4 mm
Pokój 30 m2, zapotrzebowanie ciepła 0,75 kW (25 W/m2)
Powietrze (różnica temperatury
15 K, np. 50/35 oC), prędkość
przepływu 4,0 m/s
Rura o średnicy 120 mm
11
Opinie przeciw zastosowaniu ogrzewaniu
powietrznego w budynkach pasywnych…
Wybór ogrzewania powietrznego musi być dokonany w pełni świadomie, a dobór i montaż
urządzeń z zachowaniem staranności i wytycznych projektowych. Wysoka wrażliwość
systemu na warunki pracy i łatwość popełnienia błędów może skutkować niezadowoleniem
mieszkańców. W jednym z badań przeprowadzonym w Austrii wśród fachowców branży
budowlanej i grzewczo-instalacyjnej, zapytano o powody nie polecania ogrzewania
powietrznego kolejnym klientom.
Dlaczego nie poleci Pan znajomym zastosowania ogrzewania powietrznego?
Źródło: „Lüften und Heizen in Passivhäusern in Österreich”,
Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie 2015
Chłodzenie
Ogrzewanie
Energia odnawialna
Kotły gazowe
Kotły olejowe
Pompy ciepła
Kolektory słoneczne
Systemy wentylacji
www.eko-blog.pl www.vaillant.pl