poniedziałek, marzec 25, 2019

    Najnowsze wydanie


 PI 9_10/2018
Okładka 9 10

 

Grzejniki aluminiowe – fakty i mity Cz. 2. Współczesne realizacje idei grzejnika do wodnej instalacji grzewczej

38W artykule omówiono tematykę stosowania aluminiowych grzejników członowych w wodnych instalacjach grzewczych, porównując ich cechy użytkowe z innymi typami grzejników i wskazując przewagi oraz ograniczenia. Omówiono także zagadnienie stosowania tego typu grzejników w instalacjach wykonanych z rur miedzianych, jako temat podnoszony często w praktyce i związany z pewnymi kontrowersjami oraz nieaktualnym stanem wiedzy. Druga część cyklu dotyczyć będzie grzejnika współcześnie.

Po II wojnie światowej nastąpił szybki rozwój techniki grzewczej. Niemniej ciągle w zasadzie jedynymi produkowanymi grzejnikami były żeliwne grzejniki członowe, nazywane także kolumnowymi.

Z czasem, gdy otwarte instalacje grawitacyjne zaczęły być wypierane przez instalacje pompowe systemu zamkniętego, pewne, korzystne cechy masywnych, żeliwnych grzejników członowych straciły na znaczeniu, a nawet zaczęły być traktowane jako ograniczenia. Obecnie grzejniki wykonuje się przede wszystkim ze stali i z aluminium. Ponadto ciągle spotkać można grzejniki wykonywane jako żeliwne odlewy, najrzadziej grzejniki z miedzi.
Można rozróżnić następujące typy grzejników:
a) członowe;
b) płytowe;
c) płytowo-konwektorowe;
d) konwektorowe;
e) kanałowe;
f) z rur gładkich i ożebrowanych;
g) płaszczyznowe (podłogowe, ścienne, sufitowe).
Najbardziej popularne wśród wymienionych są grzejniki członowe i płytowe, rosnący udział, zwłaszcza w nowo wznoszonych budynkach, mają także grzejniki płaszczyznowe – podłogowe. Z tego powodu analizy porównawczej warto dokonać na tych typach grzejników. W zależności od kraju jedne z nich są bardziej popularne, niż drugie. W Polsce przeważają grzejniki płytowe (popularne „blaszaki"), jednak np. we Włoszech górują aluminiowe grzejniki członowe. W Niemczech natomiast silną pozycję mają grzejniki podłogowe. Globalnie są one jednak daleko w tyle za dwoma pozostałymi typami grzejników. W Polsce jedynym producentem aluminiowych grzejników członowych jest Amatura Kraków, znana także pod nazwą kfa. Oprócz tego na Polskim rynku dostępne są produkty importowane, głównie z Włoch i Chin.

Grzejniki członowe
Grzejniki członowe, nazywane także kolumnowymi, bądź żeberkowymi, produkowane i stosowane są po dziś dzień. Obecnie najczęściej wykonuje się je z aluminium lub stali, ale również jako żeliwne odlewy. Zwykle wykonywane są w procesie odlewania ciśnieniowego. Określenie grzejnik żeberkowy jest nazwą potoczną, pochodzącą od budowy i kształtu pierwszych grzejników członowych. Ta z kolei nazwa wzięła się stąd, iż jest to urządzenie, które składa się z zestawu pojedynczych członów. Mogą być one połączone ze sobą w sposób rozłączny, poprzez śrubunek, co najczęściej ma miejsce w przypadku grzejników aluminiowych i żeliwnych. W razie konieczności można zatem zwiększyć, bądź zmniejszyć moc grzejnika, dodając lub odejmując człony. W przypadku stalowych grzejników kolumnowych najczęściej można spotkać rozwiązania, w których człony połączone są w sposób nierozłączny, poprzez spawanie. W tym przypadku bardziej właściwą nazwą jest grzejnik kolumnowy. Grzejnik kolumnowy może więc być członowym, ale nie musi. Kolumnowe grzejniki stalowe nie posiadają wiec jednej z głównych zalet grzejników członowych, chociaż nawiązują do nich stylistyką.


Grzejnik kolumnowy może więc być członowym, ale nie musi. Kolumnowe grzejniki stalowe nie posiadają więc jednej z głównych zalet grzejników członowych, chociaż nawiązują do nich stylistyką

39Jednym z najpopularniejszych grzejników członowych stosowanych w Polsce przed laty był grzejnik typu T-1. Prezentuje go rysunek 1. Oprócz tego popularnymi grzejnikami były grzejniki TA-1 i grzejniki z rodziny S-130. 
Grzejniki członowe, podobnie jak i pozostałe grzejniki konwekcyjne, omówione niżej, wykonywane mogą być w różnych wymiarach głównych, a także w różnych kształtach i kolorach. Na rysunkach 5c zaprezentowano przykłady takich grzejników.
Grzejnik członowy żeliwny posiada pewne zalety, jak i wady. Do zalet tego typu urządzeń można zaliczyć:

  • możliwość zmiany, poprzez zmianę ilości członów, wielkości grzejnika i dostosowanie jej do wymaganej mocy cieplnej pomieszczenia;
  • wysoką wytrzymałość na działanie ciśnienia wody;
  • małe opory hydrauliczne i straty ciśnienia przepływu wody;
  • dużą odporność na korozję, także zewnętrzną, umożliwiająca stosowanie w obiektach o dużym zawilgoceniu powietrza.

Do wad natomiast zaliczyć należy następujące cechy:

  • dużą masę urządzenia;
  • dużą pojemność wodną;
  • dużą bezwładność cieplną;
  • duże jednostkowe (na daną moc cieplną) wymiary geometryczne.

Wymienione wady nie są uciążliwe w przypadku rozpatrywania pracy instalacji grawitacyjnej systemu otwartego. Jednak w nowoczesnych instalacjach stanowić mogą poważne ograniczenia. Duża masa i pojemność cieplna grzejnika mogła być zaletą w przypadku instalacji grawitacyjnej, jednak jest wadą w systemie pompowym z urządzeniami automatycznej regulacji temperatury, które wymagane są dla utrzymania komfortu cieplnego i optymalizacji zużycia energii. Duża pojemność cieplna to długi czas reakcji grzejnika na zmianę parametrów wejściowych, jak temperatura lub strumień wody zasilającej, przy użyciu termoregulatorów grzejnikowych, albo innych systemów regulacji miejscowej i centralnej. Oznaczać to może przegrzewanie pomieszczeń i niepotrzebne generowanie kosztów w przypadku wystąpienia zysków ciepła, np. od ludzi, czy nasłonecznienia.
Zalety żeliwnych grzejników członowych tracą znaczenie w przypadku nowoczesnych instalacji. Odporność na działanie ciśnienia wody jest pomijalna, gdyż typowe wartości ciśnień pracy instalacji domowych są wielokrotnie mniejsze, niż dopuszczalne ciśnienie pracy każdego typu grzejnika. Ta cecha jest pożądana na przykład w bezpośrednim połączeniu wewnętrznej instalacji grzewczej z siecią ciepłowniczą, jednak rozwiązanie takie z wielu powodów nie jest korzystne i nie jest obecnie stosowane. Odporność na korozję powierzchni zewnętrznych ma znaczenie w przypadku pracy grzejnika w środowisku o dużym zawilgoceniu powietrza, np. łaźniach, basenach, pralniach, myjniach samochodowych itp. W instalacji domowej odporność na korozję zewnętrzną traci więc na znaczeniu, podobnie jak odporność na korozję wewnętrzną, gdyż nowoczesne systemy grzewcze projektuje się w zasadzie tylko jako zamknięte, odpowiednio przygotowując wodę, przez co zawartość rozpuszczonego tlenu jest relatywnie mała, minimalizując zjawisko korozji. Małe opory hydrauliczne również nie mają większego znaczenia w układach pompowych, gdzie ciśnienie czynne jest wielokrotnie wyższe, niż w instalacji grawitacyjnej, a opory hydrauliczne pozostałych elementów i urządzeń są o dwa, trzy rzędy wielkości większe, niż opór grzejnika.


Duża masa i pojemność cieplna grzejnika mogą być zaletą w przypadku instalacji grawitacyjnej, jednak są wadą w systemie pompowym z urządzeniami automatycznej regulacji temperatury, które wymagane są dla utrzymania komfortu cieplnego i optymalizacji zużycia energii

Aluminiowe (domieszkowane aluminium) grzejniki członowe powstały w celu wyeliminowania wad grzejników żeliwnych. Z uwagi na małą gęstość aluminium posiadają one małą masę jednostkową. W połączeniu z małym oporem cieplnym wynikającym z bardzo dobrego przewodnictwa cieplnego aluminium i stosunkowo małą pojemnością wodną, charakteryzują się małą bezwładnością cieplną i korzystnymi właściwościami dynamicznymi. W grupie grzejników wodnych są obecnie najkorzystniejszym rozwiązaniem z punktu widzenia właściwości dynamicznych, a także z puntu widzenia wskaźnika mocy odniesionego do 1 kg grzejnika. W tym względzie przewyższają stalowe grzejniki płytowe i płytowo-konwektorowe typowo o około 70%, a często nawet o ponad 100%. W stosunku do członowych grzejników żeliwnych i płaszczyznowych różnica ta jest naturalnie jeszcze większa. 
W przypadku więc aluminiowych grzejników członowych można wyszczególnić następujące zalety i wady:
Zalety:

  • możliwość zmiany, poprzez zmianę ilości członów, wielkości grzejnika i dostosowania jej do wymaganej mocy cieplnej pomieszczenia;
  • małe opory hydrauliczne i małe straty ciśnienia przepływu wody;
  • duża odporność na korozję, także zewnętrzną, umożliwiająca stosowanie w obiektach o dużym zawilgoceniu powietrza;
  • mała masa urządzenia;
  • duża jednostkowa (odniesiona do 1 kg masy grzejnika) moc cieplna;
  • mała bezwładność cieplna;
  • mała pojemność wodna.


Wady:

  • ?

40Czyżby grzejniki takie nie posiadały wad? Temu zagadnieniu przyjrzymy się dalej.
Aluminiowe grzejniki członowe mają długą tradycję w Polsce. Pierwsze modele powstały już w latach '70. Były to modele G-500 produkcji obecnej Armatury Kraków S.A. (wówczas Krakowskie Zakłady Armatur) oraz modele z serii KA, PKA i GA produkcji Zakładu Metali Lekkich „Kęty", zwane
w dawnych latach „słoneczkami" z uwagi na swój kolor (anodyzowanie) oraz promienisty układ żeber. Grzejniki z serii KA i PKA zaprezentowano na rysunku 2.

Grzejniki płytowe
Grzejniki płytowe i płytowo-konwektorowe najczęściej występują pod jedną nazwą, mianowicie grzejniki płytowe, bądź grzejniki panelowe. W żargonie instalacyjnym nazywa ne są czasem blaszakami. Grzejniki płytowe wykonuje się ze stali – zgrzewa się ze sobą arkusze blach, tworząc kanały,  którymi przepływa woda. W ten sposób powstaje pojedyncza płyta grzewcza. W celu zwiększenia mocy grzejnika do płyty mocowane może być ożebrowanie w postaci blachy falistej, zwiększające powierzchnię wymiany ciepła i tym samym moc grzejnika. Taki grzejnik nazywa się grzejnikiem płytowo-konwektorowym lub płytowo-konwekcyjnym. Stal, jako materiał konstrukcyjny, daje pewną swobodę obróbki i kształtowania urządzenia, w tym także precyzyjnej obróbki powierzchni. Grzejniki płytowe są najczęściej stosowane w ośrodkach zdrowia i szpitalach. W niektórych państwach europejskich, np. w Polsce, wynika to z regulacji prawnych [5], które wymagają stosowania w wymienionych obiektach grzejników, które można łatwo czyścić, o gładkich powierzchniach. W tym miejscu zastosowanie mają grzejniki płytowe bez ożebrowań. Producenci najczęściej nazywają je wówczas grzejnikami higienicznymi.
41Na rysunku 3. zaprezentowano budowę grzejników płytowych i płytowo-konwektorowych oraz typowe oznaczenia najbardziej popularnych modeli tego typu urządzeń.
Grzejniki płytowe posiadają pewne zalety. Najważniejsze z nich to:

  • możliwość dowolnego kształtowania powierzchni i kształtów;
  • małe jednostkowe (w odniesieniu do danej mocy cieplnej) wymiary geometryczne;
  • możliwość uzyskania dużego udziału mocy przekazywanej przez promieniowanie;
  • łatwy dostęp do powierzchni grzewczych i łatwość czyszczenia (dla grzejników bez ożebrowań konwekcyjnych).

Do wad należy zaliczyć:

  • brak możliwości dostosowywania wielkości i mocy grzejnika do wymagań;
  • relatywnie wysokie opory hydrauliczne;
  • podatność na rdzewienie;
  • relatywnie dużą masę jednostkową;
  • relatywnie dużą bezwładność cieplną;
  • relatywnie wysoką pojemność wodną.

***

W trzeciej części cyklu dotyczącego członowych grzejników aluminiowych autor skupi się na zaletach dla użytkowników tychże urządzeń.

Literatura:
[1] Muniak D.: Armatura regulacyjna w wodnych instalacjach grzewczych. Typy, konstrukcje, charakterystyki, zastosowania. PWN, Warszawa 2016.
[2] Muniak D.: Grzejniki w wodnych instalacjach grzewczych. Konstrukcja, dobór i charakterystyki cieplne. WNT/PWN, Warszawa 2016.
[3] Muniak D.: Radiators in hydronic heating installations. Structure, selection and thermal characteristics. Springer. Switzerland 2017.
[4] Polska Norma PN-C-04607:1993: Woda w instalacjach ogrzewania – Wymagania i badania dotyczące jakości wody.
[5] Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 roku w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie, Dz.U.02.75.690 z późniejszymi zmianami.
[6] Weber A.P.: Centralne ogrzewania wodne. Obliczanie i konstrukcja. Arkady. Warszawa 1975.
[7] Weber A.P.: Die Warmwasserheizung. Beiträge zur Berechnung und Kontruktion. R. Oldenbourg. München 1970.
[8] http://bungalow-rescue.blogspot.com/2013/02/those-were-good-old-days-traditional.html 
[9] http://pl.wikipedia.org/wiki/Hypocaustum 
[10] http://sosnowieclokalnie.pl/ogloszenie/grzejnik_kaloryfer_aluminiowy_kety_kolor_zloty,2806.html 
[11] http://www.chemia.odlew.agh.edu.pl/dydaktyka/Dokumenty/ChO_WO/Niestacjonarne/szereg_zao.pdf 
[12] http://www.hevac-heritage.org/equipment/unusual_heaters/unusual_heaters.htm 
[13] http://www.reclaimedradiators.co.uk/hx.html 
[14] http://www.zamek.malbork.pl 
[15] https://pl.wikipedia.org/wiki/Szereg_napi%C4%99ciowy_metali 
[16] www.kfa.pl 
[17] www.purmo.pl 

 

Autor: Damian Muniak

homeWyszukiwarka

homeTagi

homeWydarzenia

UWAGA! Ten serwis używa cookies i podobnych technologii.

Brak zmiany ustawienia przeglądarki oznacza zgodę na to. Czytaj więcej…

Zrozumiałem