Treść artykułu
- Historia ogrzewania listew przypodłogowych
- Jak działa system ogrzewania listwy przypodłogowej
- Zasada działania ogrzewania listwy przypodłogowej
- Charakterystyka ogrzewania listwy – wady i zalety
W tym artykule: początki ogrzewania listew; instalacja systemu ogrzewania listwy przypodłogowej; grzejniki wodne i elektryczne do listew przypodłogowych; zasada działania ogrzewania cokołu; dlaczego do budowy grzejników listwowych używa się tylko miedzi i aluminium; zalety i wady ogrzewania cokołu.
Wraz z nadejściem chłodów i do połowy wiosny, pomimo regularnie pracujących urządzeń grzewczych, zmuszeni jesteśmy do dodatkowego ogrzania organizmu. W końcu jak to jest, że grzejniki instalacji grzewczej i grzejniki elektryczne nagrzewają się na maksa, ale nogi wciąż są zimne? Chodzi o konwekcję powietrza – najcieplejsze powietrze, które odbiera ciepło z kaloryferów i grzejników, unosi się do sufitu, a zimne jest zawsze blisko podłogi. Aby rozwiązać problem nagrzewania i mrozu stóp siłami systemu „ciepłego cokołu”, a właściwie pomieszczenia ogrzewane są nie przez jego grzejniki, ale przez promieniujące ciepło pochodzące z ogrzewanych przez nie ścian.
Historia ogrzewania listew przypodłogowych
Bez wątpienia za twórcę tej metody ogrzewania można uznać rosyjskiego inżyniera ogrzewania, profesora Wiaczesława Awgustowicza Jakimowicza. Na początku ubiegłego wieku opracował i opatentował system ogrzewania parowo-betonowego – rury, przez które przepływała gorąca para, aw niektórych przypadkach przez ściany i wzdłuż nich prowadzona była woda, pokryta od góry płytami gipsowymi, betonowymi lub drewnianymi. Ogrzewanie parowo-betonowe Yakhimovicha miało wiele zalet w stosunku do zyskującego wówczas na popularności ogrzewania wody naturalnego obiegu – ciepło było przenoszone z chłodziwa na warstwę gipsu lub betonu wykończenia, a materiały te dobrze go utrzymywały i dawały je do pomieszczeń w postaci ciepła promieniowania przez długi czas, co umożliwiło radzenie sobie z częstymi awarie systemów grzewczych. Wady ogrzewania parowo-betonowego, a mianowicie konieczność generalnego remontu ścian w przypadku ewentualnego przecieku rur grzewczych, skomplikowany montaż systemu rur, wymagający wielodniowej pracy przy sztukaterii oraz duża utrata ciepła samych budynków, uniemożliwiły jego rozprzestrzenienie się w Rosji. Tymczasem w Europie dużą popularnością w XX wieku cieszyło się ogrzewanie płytowe lub promiennikowe, wzorowane na opracowaniach Jachimowicza..
Jednak w ZSRR nadal istniały podobne systemy grzewcze – rury grzewcze ze stali lub żeliwa układano wzdłuż ścian wzdłuż linii listwy przypodłogowej, wierzch pokryto betonem, z którego utworzono listwę przypodłogową. Takie ogrzewanie listew było używane w połowie ubiegłego wieku w placówkach dziecięcych i medycznych Związku Radzieckiego..
W Europie cokołowe systemy grzewcze rozwinęły się bardziej – powstały pustaki w formie klasycznej listwy przypodłogowej, obejmujące rury grzewcze wyposażone w pionowe użebrowanie na całej długości. Żebra pozwoliły zwiększyć przenikanie ciepła grzejników listwowych o ponad 60% w porównaniu z płaskimi i okrągłymi płytami grzewczymi bez żeber.
Jak działa system ogrzewania listwy przypodłogowej
Ogrzewanie cokołów dzieli się na ogrzewanie wodne i elektryczne. Głównymi elementami systemu chłodzonego wodą jest blok chłodnicy do ciepłej listwy przypodłogowej, kolektor dystrybucyjny oraz tlenoszczelne rurki z tworzywa sztucznego umieszczone wewnątrz rury karbowanej z XLPE.
Blok grzejnika składa się z wymiennika ciepła i aluminiowej skrzynki. Wymiennik ciepła zbudowany jest z dwóch rurek miedzianych o średnicy zewnętrznej 13 mm i grubości ścianki 2 mm, do których przymocowane są pionowe lamele aluminiowe lub mosiężne. Skrzynia aluminiowa składa się z trzech listew, wyprofilowanych metodą wytłaczania na gorąco – suportu, pokrywy górnej i przedniej. Szerokość skrzynki – 28 mm, wysokość – 140 mm. Montaż wymiennika ciepła wewnątrz skrzynki odbywa się za pomocą uchwytów o specjalnej konstrukcji.
Rozdzielacz składa się z dwóch równoległych rur stalowych wyposażonych w wyloty, wloty, odpowietrzniki, termozawory odcinające i spustowe – górna rura przeznaczona jest do podłączenia do źródła zasilania nośnika ciepła, a jej dalsze okablowanie rurami z tworzywa sztucznego do grzejników, przez dolną zawraca schłodzony nośnik ciepła do kotła grzewczego lub w przypadku c.o. do rury powrotnej.
Podczas budowy ogrzewania listwowego, plastikowa rura, za pomocą której chłodziwo jest dostarczane i usuwane z grzejników, jest umieszczana w rurze falistej. Ponieważ część obwodu grzewczego będzie musiała zostać położona w podłodze i przepuszczona przez ściany, zewnętrzna rura karbowana pozwoli na wymianę wewnętrznej bez otwierania podłogi – po prostu wyjmując ją z falistego kanału i wkładając do niej nową rurę PEX. Jednak całkowity brak powietrza wewnątrz systemu grzewczego listwy przypodłogowej oraz odporność rur z tworzywa sztucznego na sole zawarte w wodzie pozwolą jej działać bez wypadku przez długi czas.
Najwyższa temperatura wody lub płynu niezamarzającego zastosowanego w systemie ogrzewania listwy przypodłogowej jako nośnika ciepła nie powinna przekraczać 85 ° C, ciśnienie robocze nie powinno przekraczać 3 atmosfer, w przeciwnym razie usieciowane rurki plastikowe stracą wytrzymałość. Ponieważ temperatura wody w instalacji c.o. może przekraczać 85 ° C, a ciśnienie robocze może przekroczyć 9 atmosfer (podczas testowania instalacji grzewczej uderzeniem wodnym), wymagane są dodatkowe środki. Zamiast rur plastikowych można zastosować rury metalowo-plastikowe lub miedziane, łączone ze sobą poprzez lutowanie, opcjonalnie – zastosować wymiennik ciepła, wbudowany jako odbiornik energii cieplnej z sieci c.o., przekazując ją do chłodziwa do systemu ogrzewania listwy przypodłogowej poprzez miedziane płytki. Ten ostatni środek jest szczególnie skuteczny, gdyż pozwala zachować wysokie parametry eksploatacyjne ogrzewania listwy przypodłogowej i całkowicie zabezpieczyć go przed temperaturą i efektami hydraulicznymi centralnego ogrzewania.
W przypadku montażu systemu ogrzewania listwowego konieczne może być wyposażenie go w dodatkowe wyposażenie, takie jak: termostaty termomechaniczne lub termoelektryczne dla każdej grupy grzejników, serwonapęd na rozdzielaczu, pompę cyrkulacyjną, manometr i termometr na wlocie chłodziwa do kolektora.
Elektryczne ogrzewanie listwowe opiera się na blokach grzejników z wbudowanymi elementami grzewczymi powietrza, to znaczy jego instalacja jest znacznie łatwiejsza niż w systemach z płynnym nośnikiem ciepła. Wygląd elektrycznych grzejników listwowych jest całkowicie identyczny z płynnymi, różnica polega na braku rur doprowadzających chłodziwo, element grzejny jest wbudowany w dolną miedzianą rurkę grzejnika, a kabel zasilający ułożony jest w górnej w żaroodpornej izolacji silikonowej. Moc elementów grzejnych wynosi 200 W na każdy metr bieżący, źródłem zasilania dla nich jest zwykła domowa sieć elektryczna. Pomimo wysokiego poziomu ochrony przed wilgocią, elektryczne grzejniki listwowe nie są przeznaczone do montażu w pomieszczeniach o dużej wilgotności powietrza.
Zasada działania ogrzewania listwy przypodłogowej
Grzejniki cokołowe nie są w stanie ogrzać atmosfery pomieszczenia przez konwekcję powietrza, ponieważ znajdują się blisko płaszczyzn ścian i na wypływający z nich przepływ powietrza konwekcyjnego ma wpływ efekt Coandy.
Dziwne zachowanie strumienia gorącego powietrza z zapalonej świecy – jego aspiracja do pobliskiej powierzchni – zostało zauważone przez angielskiego fizyka Thomasa Junga, który wspomniał o tym w raporcie, który wydał w Royal Society of London w 1800 roku..
Szczegółowe badanie efektu „przyklejania” strumienia powietrza do pobliskich powierzchni przeprowadził rumuński naukowiec Henry Coanda, który przypadkowo odkrył go na początku XX wieku, jeden z pierwszych badaczy aerodynamiki. Podczas eksperymentów z turbiną odrzutową stworzoną według jego projektu Coanda odkrył ten sam efekt fizyczny, co Jung 100 lat temu – przepływ płynu z działającej turbiny pędził do ściany znajdującej się z boku i zdawał się przyklejać do jej powierzchni. Po przeprowadzeniu dodatkowych eksperymentów naukowiec odkrył, że przepływ powietrza zachowuje się w ten sam sposób. W 1934 roku Henry Coanda nazwał efekt, który odkrył na jego cześć, wyjaśniając go następująco – strefa obniżonego ciśnienia w pobliżu powierzchni, spowodowana ich nieprzepuszczalnością i swobodnym dostępem powietrza tylko z jednej strony. Jednocześnie strumień powietrza pokrywającego rozprzestrzenia się na dużym obszarze, rozwijając się tylko wzdłuż otaczającej powierzchni.
Grzejniki systemu ciepłego cokołu montowane są wzdłuż ścian zewnętrznych (jednostronnie skierowanych na zewnątrz budynku). Skrzynka utworzona z listew aluminiowych posiada na całej swojej długości dwie poziome szczeliny – jedną w podłodze, w panelu przednim, drugą w górnej części, bliżej ściany. Zimne powietrze wnika do wnętrza skrzynki, nagrzewa się i unosi, jak w przypadku każdego urządzenia grzewczego, którego zasada grzania opiera się na konwekcji powietrza, ale w tym przypadku strumień powietrza podlega efektowi Coandy i rozchodzi się tylko po powierzchni ściany. Dzięki temu ciepło z powietrza nie jest przekazywane do atmosfery pomieszczenia, ale do materiału konstrukcyjnego ściany, który podobnie jak promienniki podczerwieni, podczas nagrzewania emituje równomierne ciepło w postaci promieni podczerwonych.
Ponieważ pomieszczenie jest ogrzewane nie z powodu konwekcji, nie ma potrzeby wysokiego ogrzewania chłodziwa – przy projektowaniu grzejników konieczne jest jedynie stosowanie materiałów o wysokim współczynniku przewodności cieplnej. Wyjaśnia to zastosowanie miedzi i aluminium, których przewodność cieplna wynosi odpowiednio 390 i 236 W / mK. Na przykład dla żelaza współczynnik ten wynosi tylko 92 W / m.
Maksymalna temperatura skrzynki aluminiowej ciepłego cokołu podczas pracy tego systemu grzewczego wyniesie nie więcej niż 40 ° C, a powierzchnia ściany, obok której zainstalowany jest grzejnik, nie zostanie nagrzana powyżej 37 ° C – nie będzie można spalić się o nie z całym pragnieniem.
Charakterystyka ogrzewania listwy – wady i zalety
Pozytywne właściwości systemu grzewczego opartego na grzejnikach listwowych:
- brak ruchu powietrza konwekcyjnego, któremu towarzyszy ważenie pyłu;
- ciepło podczerwone pozytywnie odbierane przez organizm ludzki;
- równomierne rozprowadzenie ciepła w całym pomieszczeniu, tylko nieprzezroczyste przedmioty w pomieszczeniu narażone są na ogrzewanie podczerwienią;
- Ciepłe powietrze nie gromadzi się pod sufitem, co zwykle ma miejsce w przypadku ogrzewania konwekcyjnego. Ta sama temperatura jest ustalana w całej objętości powietrza w pomieszczeniu;
- powierzchnie otaczające pomieszczenie mają dopuszczalną dla człowieka temperaturę, to znaczy nie kradną ciepła z ludzkich ciał;
- problem osadzania się wilgoci na powierzchniach ścian i sufitów jest całkowicie rozwiązany – zawsze będą one suche, co oznacza, że nie zagraża im już pleśń ani otulina materiałów wykończeniowych;
- instalacja systemu ogrzewania listwy przypodłogowej odbywa się szybko, niezależnie od wieku budynku. Grzejniki cokołowe, chociaż są nieco większe niż drewniana listwa przypodłogowa, nie rzucają się w oczy tak wyraźnie, jak grzejniki żeliwne lub bimetaliczne, zwykle instalowane pod otworem okiennym;
- brak konieczności stosowania wysokiej temperatury chłodziwa może znacznie obniżyć zużycie paliwa zużywanego na jego podgrzanie – oszczędność wyniesie ok. 30–40% w stosunku do potrzeb klasycznych systemów grzewczych. Dodatkowo oszczędność paliwa uzyskuje się poprzez obniżenie temperatury powietrza w pomieszczeniach – jeśli ściany są nagrzane do +22 ° C to komfortowa temperatura powietrza wyniesie +16 ° C, w porównaniu do +20 ° C powietrza i ścian o temperaturze +18 ° C, które pobierają ciepło od członków gospodarstwa domowego;
- wysoka konserwacyjność elementów systemu, co pozwala obejść się bez demontażu powłok wykończeniowych w przypadku konieczności naprawy;
- wyposażenie w termostaty pozwala na regulację optymalnej temperatury w każdym pomieszczeniu wyposażonym w listwy przypodłogowe oddzielnie.
Należy zaznaczyć, że system ogrzewania listwy przypodłogowej może służyć także do chłodzenia pomieszczeń, jeśli jest wypełniony zimnym nośnikiem cieczy – efekt Coandy zadziała w tym przypadku tylko z mniejszą wydajnością. Podczas używania układu do chłodzenia ważne jest, aby utrzymywać temperaturę cieczy w układzie na poziomie wyższym niż punkt rosy w tych warunkach (w zależności od wilgotności powietrza i jego temperatury), w przeciwnym razie na powierzchniach obwodu powstanie kondensacja, którą należy gdzieś usunąć.
Wady systemu obejmują:
- wysoki koszt – około 3000 rubli. na metr instalacji grzewczej wraz z jego montażem. Jednak ta cena wynika z drogich materiałów, które są niezwykle potrzebne do ogrzewania listew przypodłogowych;
- montaż systemu wykonywany jest wyłącznie przez fachowców posiadających odpowiednie certyfikaty producentów listew przypodłogowych. Amatorskie podejście do instalacji nie pozwoli na osiągnięcie wymaganych właściwości termofizycznych, znacznie skróci żywotność;
- maksymalna długość jednego obwodu grzewczego nie powinna przekraczać 15 mb – jeden z powodów, dla których system musi być wyposażony w rozdzielacz. Przy większej długości obwodu wydajność grzewcza znacznie spada;
- montaż różnych ozdobnych nakładek na skrzynce grzejnika jest niedozwolony, ponieważ zmniejszają one przenikanie ciepła;
- ściślejsze dopasowanie grzejników listwowych do powierzchni ściany, co pozwala na pełne wykorzystanie efektu Coandy, ostatecznie prowadzi do wypaczenia foliowej dekoracji ściennej;
- wymagane jest, aby pomieszczenie ogrzewane grzejnikami listwowymi było możliwie wolne, bez blokowania powierzchni listew przypodłogowych i ścian meblami szafkowymi, ponieważ zapobiega to konwekcji i promieniowaniu podczerwonemu, zniekształcając przepływ powietrza i pochłaniając ciepło IR emitowane przez ściany.
W ubiegłym stuleciu ogrzewanie listwowe, podobnie jak ogrzewanie promiennikowe w ogóle, nie było zbyt popularne ze względu na duże straty ciepła materiałów budowlanych – łatwiej było ogrzewać powietrze konwekcyjnie, co umożliwiało szybką kompensację strat ciepła, mimo oczywistych wad takiego ogrzewania. Nawiasem mówiąc, z tego powodu grzejniki zostały zamontowane pod otworami okiennymi – przez pęknięcia w ościeżnicach i obszar przeszklenia szczególnie szybko przenikało zimno.
Obecnie istnieją materiały budowlane i wykończeniowe elewacji, które mogą znacznie zmniejszyć straty ciepła przez otaczające je konstrukcje, a nowoczesne ramy okienne wyposażone w szyby termoizolacyjne w ogóle nie przepuszczają powietrza. Wszystko to pozwala odejść od klasycznych systemów ogrzewania konwekcyjnego na rzecz wydajniejszego ogrzewania promiennikowego, jednocześnie znacząco poprawiając jakość życia w naszych domach i mieszkaniach. W najbliższych latach z naszych domów znikną rury i grzejniki, które zwykle są stosowane w układach z wymuszoną i naturalną (grawitacyjną) cyrkulacją chłodziwa – zastąpią je bardziej zaawansowane urządzenia grzewcze.
Bądź pierwszy, który skomentuje ten wpis