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