Nagrzewnica - sposób na duże budynki

Rozwiązanie oparte na tradycyjnych grzejnikach sprawdza się bardzo dobrze dla mniejszych pomieszczeń (mieszkania, biura). W przypadku obiektów średnich i dużych, takich jak warsztaty, magazyny, hale przemysłowe, obiekty rolno-ogrodnicze czy kościoły takie rozwiązanie nie wystarcza. Grzejniki okazują się zbyt mało wydajne, a wręcz nieekonomiczne - zużycie ciepła potrzebnego na ogrzanie dużego budynku, nie zawsze dobrze izolowanego jest bardzo wysokie. Znacznym problemem jest czas potrzebny na uzyskanie wymaganej temperatury. Trudne jest też utrzymanie temperatury na stałym, oczekiwanym przez użytkownika poziomie.

Co zamiast grzejników?
Najbardziej wydajnym i skutecznym rozwiązaniem okazują się urządzenia grzewczo-wentylacyjne, popularnie zwane nagrzewnicami. Nagrzewnice szybko nagrzewają powietrze, które za pomocą wentylatora rozprowadzane jest po całym pomieszczeniu. Konstrukcja nagrzewnicy pozwala na równomierne rozprowadzanie strumienia ciepłego powietrza lub na skierowanie go dokładnie tam, gdzie jest potrzebne. Nagrzewnice występują w kilku rozwiązaniach: mobilne (przenośne), stacjonarne (stojące) i wiszące. Powietrze może być ogrzewane przez wodę (pochodzącą z instalacji ogrzewania centralnego), olej opałowy lub gaz. Nagrzewnice mogą też być zasilane przez prąd elektryczny.

Wykorzystać centralne ogrzewanie
Jeżeli w budynku istnieje już instalacja c.o., zasilana wodą z własnej kotłowni lub wodą z miejskiej sieci ciepłowniczej, można ją  wykorzystać jako źródło zasilania nagrzewnicy. Należy wybrać nagrzewnicę wodną (wiszącą). Nagrzewnica wodna charakteryzuje się dobrymi parametrami pracy przy niewielkich rozmiarach zewnętrznych i licznych możliwościach sterowania. Dzięki temu urządzenie jest dyskretne i może być wkomponowane w praktycznie każde pomieszczenie, niezależnie od jego charakteru.

Jak działa nagrzewnica?
Powinniśmy raczej powiedzieć „urządzenie wentylacyjno-grzewcze”. Podstawowymi elementami urządzenia są: nagrzewnica, której zadaniem jest przekazywanie ciepła od czynnika grzewczego (wody z instalacji c.o.) do nagrzewanego powietrza; wentylator, który rozprowadza nagrzane powietrze równomiernie po całym pomieszczeniu oraz obudowa.

Nagrzewnica, inaczej wymiennik ciepła, to wężownica miedziano-aluminiowa, w której przepływa woda grzewcza, oddająca ciepło do powietrza. Woda dopływa z instalacji i powraca do niej poprzez miedziane króćce przyłączeniowe. Króćce mogą być montowane na bocznej ścianie obudowy, ale w nowoczesnych modelach króćce umieszcza się z tyłu urządzenia (jak na rysunku), co ułatwia montaż oraz wpływa dodatnio na wygląd samej nagrzewnicy i estetykę pomieszczenia.

Wentylator wyposażony jest w aluminiowe, optymalnie wyprofilowane łopatki, których specjalna konstrukcja nie tylko zapewnia wydajną i energooszczędną pracę, ale też sprawia, że wentylator pracuje cicho (ma to szczególne znaczenie w budynkach o wysokich wymaganiach akustycznych, np. kościołach). Wentylator zabezpieczony jest odpowiednią siatką metalową, która oddziela go od pozostałych części roboczych i zabezpiecza przed większymi zanieczyszczeniami. Można regulować prędkość obrotową, strumień nagrzewanego powietrza jest więc dostosowany do danych potrzeb.

Nagrzewnica a pomieszczenie
Pracę nagrzewnicy można dostosować do określonych wymagań w danym pomieszczeniu.

Dobór nagrzewnic
Nowoczesne nagrzewnice opisywane są przez zakresy mocy (np. 10 do 30 kW lub 30 do 60 kW), które mogą osiągać zależnie od obciążenia cieplnego danego pomieszczenia. Dzięki temu można dobrać urządzenie, które będzie pracować w sposób optymalny - wytwarzana moc nie będzie ani za duża ani za mała. Wpłynie to na komfort użytkowania pomieszczenia, ale też na zużycie energii.
O tym, jakiej nagrzewnicy należy użyć do jakiego budynku, decyduje zapotrzebowanie budynku na ciepło. Dokładne obliczenie tego parametru jest bardzo skomplikowane. Można jednak dobrać nagrzewnice, wykorzystując metodę przybliżoną.

Aby obliczyć moc grzewczą danego pomieszczenia, należy skorzystać ze wzoru:

Q = q · VB ·(twew -  tzew) · 0,001 [kW]

qv – jednostkowa moc cieplna [W/m³·K] dobierana z wykresu zależnie od kubatury budynku oraz klasy izolacyjności przegród budowlanych
VB – kubatura budynku [m³]
twew– wymagana temperatura wewnętrzna
tzew – temperatura obliczeniowa zewnętrzna dobierana zależnie od strefy klimatycznej

Przykład: myjnia samochodowa w Gdańsku, słaba izolacyjność (duża powierzchnia drzwi i okien), kubatura 1200 m³. Temperatura wymagana wewnątrz to 16°C.
Odczytujemy z wykresu (1) wartość qv = 1,5 W/m³·K. Na mapie (2) odczytujemy, że Gdańsk leży
w strefie I klimatycznej, temperatura obliczeniowa zewnętrzna wynosi  więc -16°C. Obliczamy:

Q = 1,5 · 1200 · [16 - (-16)] · 0,001 = 57,6 kW

Można dobrać jedną nagrzewnicę o mocy 60 kW lub dwie o mocy 30 kW. Lepsze wydaje się drugie rozwiązanie. Umożliwia rozmieszczenie nagrzewnic i skierowanie strumieni powietrza tak, by uzyskać najlepszą wydajność.

Kierunek strumienia powietrza

Dzięki odpowiedniej konstrukcji nagrzewnicy można ustawić przepływ strumienia powietrza w wybranym kierunku. Urządzenie wyposażone jest w specjalne kierownice powietrza (żaluzje). Ich odpowiednie ustawienie pozwala na skierowanie strumienia powietrza dokładnie w wybranym kierunku. Jest to szczególnie ważne przy zastosowaniu kilku urządzeń. Wówczas odpowiedni kierunek strumienia sprawia, że urządzenia współpracują i mają wysoką efektywność.

Oprócz tego w nowoczesnych urządzeniach istnieje możliwość nakierowania całego urządzenia w odpowiednim kierunku. Umożliwia to specjalna konsola montażowa, dzięki której możemy obrócić urządzenie o kąt od 0 do 180°. Dzięki takiemu rozwiązaniu nagrzewnicę można zamontować w praktycznie dowolnym miejscu i położeniu (zachowując oczywiście zasady podane przez producenta), a za pomocą konsoli ustawić ją w żądanym kierunku.

Automatyka pracy
Efektywność pracy i oszczędność energii jest wyraźnie poprawiona dzięki zastosowaniu układów automatyki. W przypadku nagrzewnic stosuje się:

• dwudrogowy elektromagnetyczny zawór wodny, który otwiera lub zamyka dopływ wody z instalacji c.o., zależnie od temperatury panującej w pomieszczeniu;
• termostat pomieszczeniowy, który ustawia się na żądaną temperaturę. Termostat przekazuje sygnał dotyczący wartości temperatury do zaworu wodnego. Zależnie od sygnału (temperatura za niska lub za wysoka), otwiera lub zamyka dopływ wody do nagrzewnicy;
• sterownik programowalny pozwala na ustawienie kilku cykli pracy urządzenia (np. temperatura dyżurna w nocy i w dni wolne, np. 8°C,
  a temperatura robocza podczas dnia pracy, np. 16°C);
• regulator prędkości wentylatora (kilkustopniowy) umożliwia ustawienie prędkości obrotowej
  i mocy grzewczej zależnie od potrzeb (wymagań danego pomieszczenia).

O tym też warto pamiętać

Podczas montażu trzeba pamiętać o zachowaniu właściwej odległości urządzenia od ścian lub sufitu - powinno to być nie mniej niż 40 cm;

• Wentylator wymaga zasilania elektrycznego. Montaż instalacji elektrycznej musi wykonać osoba z odpowiednimi uprawnieniami;
• Zgodnie z przepisami, nagrzewnice muszą być oznaczone znakiem CE, co oznacza, że powinny mieć deklarację zgodności z normami europejskimi przedstawioną przez producenta.