Instalacja grzewcza w budynkach o dużej kubaturze, powinna zapewniać warunki dla procesów przemysłowych i niezbędny komfort cieplny dla pracowników oraz spełniać określone wymogi bezpieczeństwa. Jakie są systemy ogrzewania tego typu obiektów?

Koszty ogrzewania budynków o dużej kubaturze, spędzają sen z oka niejednemu właścicielowi takich obiektów. Dobór odpowiedniego systemu ogrzewania dla budynków wielkokubaturowych, takich jak hale produkcyjne, warsztaty, magazyny, jest istotnym zagadnieniem pozwalającym na obniżenie kosztów zużycia energii. Podejmując decyzję o wyborze systemu ogrzewania dla modernizowanych obiektów lub nowych inwestycji, należy brać pod uwagę nie tylko koszty zakupu i montażu urządzeń, ale należy uwzględnić także koszty późniejszej eksploatacji i konserwacji systemu.

Ogrzewanie tradycyjne grzejnikowe

Najczęściej używanym systemem w Polsce do ogrzewania obiektów budowlanych o dużej kubaturze jest konwekcyjny system ogrzewania, gdzie instalacja grzewcza oparta jest na tradycyjnych grzejnikach, a nawet rurach stalowych. Niestety popularność tego typu ogrzewania jest niewspółmierna do jego efektywności i opłacalności podczas eksploatacji. Instalacje oparte na systemach grzejnikowych doskonale nadają się do pomieszczeń o mniejszych kubaturach, jak np. mieszkania. Ta konwencjonalna metoda ogrzewania, na zasadzie konwekcji ciepła podnosi temperaturę całej objętości powietrza, co przy dużej kubaturze pomieszczenia nie jest rozwiązaniem ekonomicznym. By osiągnąć komfort cieplny w dolnych partiach budynku, ogrzewamy masy powietrza, które kumulują się pod sufitem. Uzyskujemy nierównomierne rozmieszczenie ciepła. Duże ilości energii gromadzą się w miejscu nieprzydatnym dla użytkowników. Powoduje to również większe straty ciepła przez przegrody budowlane, co przekłada się na całkowite koszty ogrzewania pomieszczenia. Jest to system mało skuteczny, ze względu na długi okres potrzebny do uzyskania określonej temperatury wewnątrz budynku. Obiekty o dużej kubaturze wymagają bardziej wydajnych systemów, które pozwolą szybko ogrzać pomieszczenie i utrzymać wymaganą temperaturę wewnątrz.

Jak ogrzewać budynki o dużej kubaturze?

Natychmiastowa reakcja, prostota działania i ekonomika to cechy, jakimi powinno się charakteryzować dobre ogrzewanie, zwłaszcza w pomieszczeniach i obiektach o dużej kubaturze. Efekt trudny od osiągnięcia – ale nie niemożliwy.

Wśród dostępnych sposobów ogrzewania obiektów wielkokubaturowych można wyróżnić trzy podstawowe rozwiązania:

• zintegrowane ogrzewanie z wentylacją poprzez ƒƒ centrale oraz system kanałowy, ƒƒ
• zintegrowane ogrzewanie z wentylacją poprzez centrale bezkanałowe, ƒƒ
• niezależne ogrzewanie i wentylacja.

W pierwszym przypadku, centralny, kanałowy system nadmuchowy, współpracuje z centralą wentylacyjno-klimatyzacyjną, umożliwiającą odpowiednią obróbkę powietrza (także chłodzenie). W celu uzyskania odpowiedniego efektu ogrzewania, niezbędny jest prawidłowy rozdział powietrza. Aby umożliwić skuteczną dystrybucję powietrza przy dalekich odległościach i wysokościach oraz zmiennej temperaturze powietrza nawiewanego, stosowane są nawiewniki szczelinowe, czy też dysze dalekiego zasięgu. Takie rozwiązania stosowane są w obiektach, gdzie wymagane jest utrzymanie określonych parametrów powietrza w strefach.

Centrale bezkanałowe stosowane są w obiektach, które nie posiadają przeszkód wewnętrznych oraz ścian działowych, a lokalizacja pomieszczenia ogrzewanego umożliwia montaż centrali na dachu. Centrala bezkanałowa składa się z jednostki zewnętrznej montowanej na dachu obiektu oraz jednostki wewnętrznej (podstropowej) umieszczonej wewnątrz ogrzewanego i wentylowanego pomieszczenia. Ważnym elementem stosowanym w tych systemach są przepustnice regulacyjne, które umożliwiają realizację rożnych trybów pracy centrali oraz odzysk ciepła (recyrkulacja i rekuperacja).

W niezależnych systemach ogrzewania i wentylacji, wentylacja realizowana jest najczęściej grawitacyjnie, poprzez wywietrzaki dachowe, rzadziej mechanicznie. W przypadku ogrzewania, stosowane obecnie w dużych halach systemy grzewcze, możemy podzielić na systemy powietrzne i systemy radiacyjne. Jak każde instalacje, tak i te systemy ogrzewania mają zalety i wady. Stosować ogrzewanie powietrzne, czy raczej ogrzewać, wykorzystując promieniowanie cieplne – jest to trudny wybór, który dla konkretnego obiektu, po analizie energetyczno-ekonomicznej powinien podjąć projektant. Poznajmy zatem metody ogrzewania tego typu obiektów wraz z krótką charakterystyką stosowanych metod.

Rys. 1. Urządzenie grzewczo-wentylacyjne

Ogrzewanie powietrzne

Efektywną metodą dostarczania ciepła do obiektów wielkokubaturowych jest ogrzewanie powietrzne – nadmuchowe. Podstawowym elementem tego typu ogrzewania jest urządzenie grzewczo-wentylacyjne. Składa się ono z wymiennika ciepła – nagrzewnicy powietrza oraz wentylatora, umieszczonych w obudowie. Zasada działania tego systemu ogrzewania, polega na odebraniu energii cieplnej od czynnika grzewczego i przekazaniu jej do ogrzewanego otoczenia. Wentylator wymusza obieg powietrza – zasysa je i kieruje na wymiennik ciepła. Powietrze, omywając powierzchnię wymiennika ogrzewa się i następnie kierowane jest do pomieszczenia. Najprostsze z urządzeń tego typu mogą pracować, ogrzewając tylko powietrze wewnętrzne (rys. 1.). Po zamontowaniu dodatkowej komory mieszającej, mogą mieszać powietrze obiegowe i zewnętrzne lub czerpać tylko powietrze zewnętrzne. Dzięki wprawieniu powietrza w ruch oraz specjalnej budowie wymiennika, nagrzewnice powietrza mają wysokie współczynniki wymiany ciepła. Konstrukcja urządzenia grzewczo-wentylacyjnego (dyfuzory, przepustnice) pozwala na równomierne rozprowadzanie strumienia ciepłego powietrza lub na skierowanie go dokładnie tam, gdzie jest potrzebne. Urządzenia grzewczo-wentylacyjne występują w kilku rozwiązaniach: mobilne (przenośne), stacjonarne (stojące), wiszące (rys. 2.).

Rys. 2. Urządzenia grzewczo – wentylacyjne [1]: a) urządzenie grzewczo-wentylacyjne wiszące z nagrzewnicą gazową; b) urządzenie grzewczo-wentylacyjne stacjonarne z nagrzewnicą wodną 

W instalacjach tego typu wykorzystywane są różne wymienniki ciepła. Powietrze może być ogrzewane w nagrzewnicy zasilanej przez różne czynniki grzewcze. Możemy wyróżnić następujące rodzaje nagrzewnic: wodne, parowe, gazowe, olejowe i elektryczne.

W nagrzewnicach wodnych (parowych), powietrze ogrzewane jest przez gorącą wodę (parę) przepływającą przez wymiennik. W nagrzewnicach gazowych i olejowych ciepło doprowadzają do wymiennika spaliny powstające w procesie spalania. Wielką zaletą tego rodzaju ogrzewania jest możliwość natychmiastowego rozpoczęcia grzania pomieszczenia, w przeciwieństwie do nagrzewnic wodnych, w których jesteśmy ograniczeni bezwładnością układu. Dla nagrzewnic elektrycznych, źródłem ciepła jest energia elektryczna.

Aby system ogrzewania z urządzeniami grzewczo-wentylacyjnymi pracował poprawnie, niezbędny jest właściwy dobór odpowiednich urządzeń. Utrzymanie w pomieszczeniu parametrów założonych w projekcie, będzie możliwe jeżeli przeanalizowane zostaną takie aspekty, jak: ƒƒ

• odpowiednia moc, ilość i rozmieszczenie urządzeń, ƒƒ
• zasięg strumieni powietrza (rys. 3.), ƒƒ
• zastosowanie odpowiednich elementów sterujących.

Właściwa regulacja urządzenia, umożliwia podniesienie komfortu w pomieszczeniu i obniżenie zużycia energii. Ważne jest także spełnienie wymogów głośności. Połączenie funkcji grzewczych i wentylacyjnych, zastosowanie prostej instalacji oraz przystępne koszty inwestycji i eksploatacji sprawiają, że rozwiązania tego typu są wystarczające do ogrzewania wielu hal magazynowych, handlowych i produkcyjnych, warsztatów czy obiektów sportowych. Mała bezwładność systemu zapewnia szybkie osiągnięcie pożądanej temperatury oraz pozwala dostosować moc grzewczą do aktualnych potrzeb.

Rys. 3. Wytyczne producenta do rozmieszczenia urządzeń grzewczo-wentylacyjnych [4]

Ogrzewanie radiacyjne

(...)

Gazowe promienniki podczerwieni

(...)

Elektryczne promienniki podczerwieni

(...)

Zbigniew Cebulski

 LITERATURA:
[1] The heating of large spaces: http://www.mod.uk/NR/rdonlyres/605654CC-633F-4512-B520-EEFDFA38EA9C/0/dmg20.pdf
[2] Materiały informacyjne firmy Kampmann.
[3] Materiały informacyjne firmy Schwank.
[4] Materiały informacyjne firmy Wolf.
[5] Preiss M.: Ogrzewanie promiennikowe obiektów wielkokubaturowych. www.bit-info.pl