Ograniczenia stosowania systemów DGP

Na polskim rynku kominek przeżywa obecnie prawdziwy renesans, praktycznie każdy dom wyposażony jest w co najmniej jedno takie urządzenie. Oprócz niewątpliwych walorów estetycznych, kominek przynosi nam spore możliwości funkcjonalne – w zakresie ogrzewania. Wraz z budową kominka coraz częściej powstają systemy ogrzewania powietrznego, wielką popularnością cieszą się wkłady kominkowe z płaszczem wodnym, a także kominki kaflowe – instalacja wkładu lub kasety kominkowej jest już właściwie standardem. Popularność kominka jako urządzenia grzewczego wiąże się głównie z wysoką, i stale rosnąca cena najbardziej popularnego paliwa w naszym kraju – gazu. Ceny drewna (podobnie zresztą jak pellet czy wegla) są, jak na razie znacznie niższe, a na dodatek niektóre rodzaje drewna posiadają najlepsze wskazniki kosztu uzysku jednostki cieplnej sposród wszystkich dostepnych paliw (tutaj najdroższy jest oczywiście prąd, a zaraz za nim olej i gaz). Dodatkowym atutem ogrzewania kominkowego, w przeciwieństwie do węglowego, "eko-groszkiem” czy pelletami jest fakt, iż jest prawie na wyciągnięcie ręki, albowiem w dziewięcdziesięciu kilku procentach nowobudowanych domów projektuje się i buduje kominek – który staje się najważniejszym elementem dekoracyjnym wnętrza.

Dołożenie do kominka żeliwnego wkładu to już połowa drogi do skutecznego systemu grzewczego. Możliwość wykorzystywania kominka jako urządzenia grzewczego, jest jednak niekiedy mocno nadinterpretowana, zwłaszcza przez niektóre firmy instalacyjne – obiecujące skuteczne rozwiązanie problemu dogrzewania ogromnych powierzchni domu. Ogrzewanie kominkowe ma ogromne zalety, ale ma też pewne ograniczenia, o których należy mówić i które należy znać, by nie rozczarować się słabszymi, niż spodziewane efektami dogrzewania kominkiem w zimie. Wbrew pozorom, pomimo stosunkowo mało skomplikowanej zasady działania systemu, prawidłowe zaprojektowanie i wykonanie instalacji nie jest proste. Warto więc poznać kilka czynników, które system powinien spełniać by mógł prawidłowo i wydajnie działać.

Artykuł niniejszy nie ma w założeniu zniechęcać, czy odwodzić Państwa od instalowania systemów DGP – wręcz przeciwnie – pokaże duże możliwości i zalety tego typu rozwiazań. Ma on na celu pomoc w rzetelnym zaplanowaniu systemu, może również pomóc w ocenie fachowości porad instalatora, który będzie wykonywał u Państwa system DGP. Nie będę starał się przytłaczac Państwa serią wzorów, tabel i wyliczeń, które powinno się wykonać dla poprawnego oszacowania możliwości konkretnej instalacji, chcę jedynie zasygnalizować złożoność tematu i pewne ważne zasady, których należy się trzymać by poprawnie wykonać instalację.


Chciałbym ogrzać cały dom

To chyba najpopularniejszy błąd w założeniu … niestety, nie zawsze, a w zasadzie nigdy nie będzie to możliwe – skutecznie można ogrzać niezbyt dużą powierzchnię i nawet, o czym bedzie mowa w dalszej części artykułu, różne systemy kaskadowe, używanie dwóch wentylatorów, dodatkowych wentylatorów kanałowych itp. nie pomogą wiele … Lepiej wiec wychodzić z założenia, że warto skutecznie dogrzać kilka pomieszczeń, niż nieefektywnie ogrzewać wszystkie. Trudno jednoznacznie określić jaka powierzchnia jest możliwa do ogrzania, a jaka już nie, zależy to oczywiście od konkretnej instalacji (np. instalacje ogrzewające parter oraz pomieszczenia na piętrze – mogą być większe, w przeliczeniu na powierzchnię ogrzewaną, niż instalacje na jednym poziomie). Można przyjąć, w przypadku budowy systemów wymuszonych, że odległość od wentylatora do najdalszego wylotu nie powinna przekraczac 10 m. W przypadku systemów grawitacyjnych skutecznie można dogrzać pomieszczenia oddalone o około 4-5 m od kominka. Ograniczenia te powodowane sa naturą ogrzewania powietrznego – czyli koniecznością doprowadzenia ogrzanego przez wkład kominkowy powietrza do pomieszczeń w budynku, musi ono więc mieć na tyle dużą predkość, by pokonać odległość od wentylatora do wylotu, opory przepływu kształtek, nie może przy tym nadto się ochłodzić, a na dodatek nie może powodować powstawania nadmiernego hałasu. Problemy te pokrótce zostaną omówione w dalszej części artykułu.
Należy zdać sobie sprawę, że próby rozszerzania systemu (stosując się oczywiscie do wskazówek projektowych) ponad powierzchnię 200 m2 mogą być nieefektywne z innego powodu – wymagają zbyt dużych nakładów finansowych na samą instalację (odpowiedni wkład kominkowy, wentylator(y), odpowiednio duże przewody, ich
izolacja itp.)


Chciałbym grzać tylko kominkiem

Tutaj też nie ma dobrych wieści – kominek wedle polskiego prawa nie może być jedynym zródłem ciepła w budynku, musimy więc posiadać alternatywny system grzewczy (np. kocioł gazowy), jest to powodowane koniecznością zapewnienia nawet minimalnego ogrzewania w przypadku długotrwałej nieobecności domowników. Oczywiście nie przeszkadza to oszczedzać na wydatkach na ogrzewanie w zimie – praktycznie każdy kocioł wyposażany jest obecnie w automatykę, która wyłaczy go w okresach gdy palimy w kominku i uzyskujemy temperature w pomieszczeniach niższą niż nastawiona na programatorze pieca C.O.


Wkład kominkowy – ładny, wydajny i tani

Wbrew pozorom najważniejsze zródło pozyskania ciepła w systemach DGP jest jednocześnie największym ograniczeniem jego możliwosci. Potraktujmy wkład kominkowy jako urządzenie grzewcze – spoglądamy na jego moc nominalna (uwaga – nie maksymalną!! ta jest uzyskiwana na przestrzeni bardzo krótkich odcinków czasowych) tak jak na moc nominalna, chocby kotła gazowego. Wnioski są następujące – wiekszość wkładów kominkowych posiada moc nominalną na poziomie kilkunastu kilowatów, co w przypadku przeciętnej powierzchni domu na poziomie 150 – 200 m2 jest wartościa zbyt małą, dla jego skutecznego ogrzania przy bardzo niskich temperaturach zewnetrznych. Dodajmy do tego, iż sprawność cieplna wkładu kominkowego nie przekracza zazwyczaj 80% i to w przypadku poprawnego zabudowania kominka oraz używania własciwego paliwa. Na niewiele więc zda się budowa dużego układu DGP, stosowanie kilku wentylatorów, skoro wkład kominkowy nie bedzie w stanie wystarczająco ogrzać powietrze, które go opływa. Pamietajmy też, iż powietrze, które wolno opływa wkład kominkowy jest ogrzewane bardziej, niż to które jest szybko zasysane przez wentylator. Zwiększenie prędkości wentylatora (do czego służą specjalne regulatory, automatyczne lub manualne) ma powodować ograniczenie jego temperatury na wylotach, oraz stabilizację i dostosowanie do temperatury wkładu kominkowego.

Ważne jest, by wkład kominkowy, na który się decydujemy, był przeznaczony do ciagłego grzania (to znaczy by był tak zbudowany, by mógł wytrzymać długotrwałą, wysoką temperaturę – chodzi tu głównie o stosowanie, bądź nie, uszczelek, połączeń spawanych itp.), zazwyczaj tego typu wkłady oznakowywane sa litera C. Pamietajmy, iż decydując się na zakup wkładu kominkowego, warto przypatrzeć się danym podawanym przez producenta - moc kominka powinna zostać potwierdzona badaniami, warto też wyjść z założenia, iż jeśli jedynymi danymi o mocy nominalnej są informacje ustnie przekazane przez sprzedawcę, lub opisane na ulotce promocyjnej – to raczej będą one zawyżone w stosunku do rzeczywistych. Wkład kominkowy musi mieć też właściwe dopuszczenia do obrotu i montażu w naszym kraju. Warto więc przemyśleę chęć oszczędzenia kilkuset złotych przy zakupie wkładu kominkowego, na korzyść wkładu od uznanego producenta, z potwierdzonymi parametrami i ważną aprobatą techniczną.

Trzeba też wrócic do momentu decyzji o wyglądzie naszego kominka – jeśli marzymy o kominku z wkładem z dwustronną szybą, fantazyjnym kształtem, ciekawym designem – musimy pogodzić się z faktem, iż może on mieć nieco gorsze parametry, niż ten ciężki, monolityczny, nie zawsze najpiękniejszy wkład kominkowy do ciągłego palenia.


System grawitacyjny, czy wymuszony

Grawitacyjny układ dystrybucji ciepłego powietrza nie wymaga dużych nakładów finansowych, jest w pełni niezależny i niezawodny, nie pozwala jednak na ogrzewanie większych powierzchni niż pomieszczenia obok kominka oraz na sterowanie jego działaniem. Jednakże, mimo swojej prostoty posiada pewne wymagania,
których trzeba być swiadomym, bardzo ważna jest tutaj kwestia własciwej filtracji gorącego powietrza oraz konieczność umieszczania wylotów ciepłego powietrza powyżej wylotów z kominka, tak aby ruch gorącego powietrza w ogóle był możliwy. Charakterystyczną cechą tego typu układów jest bardzo wysoka temperatura nawiewu (z kratek lub anemostatów), co jest powodowane niewielką odległością nawiewów od paleniska, oraz małą prędkością przepływu powietrza, które przez to bardzo mocno ogrzewa się od wkładu kominkowego. Wysoka temperatura przy braku właściwej filtracji może powodować bardzo niekorzystne dla zdrowia zjawisko przypalania (pirolizy) kurzu. Z tego też wzgledu system ten jest coraz rzadziej stosowany i raczej nie zalecany. Wad systemu grawitacyjnego nie posiadają systemy wymuszone, oferują one dużo wieksze możliwości wykonawcze, jednakże są one nieco bardziej skomplikowane, przez co trudniejsze do prawidłowego wykonania. Schemat systemu DGP – w wersji grawitacyjnej.


System DGP – wymuszony

Sercem systemu jest aparat nawiewny, zasysający gorące powietrza ogrzane przez wkład kominkowy i tłoczący je do wszystkich odnóg systemu. Jednakże należy pamiętać, iż zwykle maksymalna odległość wylotów ciepłego powietrza od aparatu nawiewnego nie powinna przekraczać 10m (co wynika z oporów przepływu kształtek i
przewodów, o czym poniżej). Przed aparatem nawiewnym zalecane jest stosowanie specjalnego bypassu z termostatem bimetalicznym i przepustnicą, który spełnia zadanie zaworu bezpieczenstwa w przypadku braku pradu. Gorące powietrze jest wówczas wyprowadzane przez jego króciec do wydzielonego pomieszczenia. Bypass dodatkowo posiada metalowy filtr oczyszczający powietrze dostające się do aparatu. Gdy nie przewidujemy zastosowania bypassu, przed wlotem do aparatu nawiewnego powinien zostać zainstalowany filtr metalowy wychwytujacy czasteczki pyłu.


Wentylator kominkowy

Jak to zostało opisane wyżej – wentylator kominkowy to serce układu DGP – i zarazem element decydujący o jego skuteczności, wentylatory różnią się od siebie przede wszystkim wydajnością – czyli objetością powietrza, którą mogą przetransportować w ciągu godziny. Można pomyśleć - im wiecej, tym lepiej … ale nie do końca. Powinno się dobierać rodzaj aparatu do wielkości instalacji DGP, zbyt duży wentylator, nie dość, iż jest droższy, pobiera wiecej energii elektrycznej, to jeszcze obniży skuteczność grzewczą układu (powietrze tłoczone będzie miało większą prędkość i przez to mniej ogrzeje się od wkładu kominkowego – bedzie wiec miało niższą temperaturę na wylotach), zaradzić temu trzeba bedzie poprzez dokupienie regulatora obrotów i ustalenie właściwego poziomu prędkości do wielkości instalacji. Przy dużych instalacjach oczywiście konieczne jest zastosowanie wiekszego wentylatora – tak, by był on w stanie dostarczyć odpowiednią ilość powietrza do dogrzania wielu pomieszczeń. Jednakże należy pamietać, iż, tworzenie (poprzez stosowanie układów dwóch lub wiekszej ilości aparatów nawiewnych, używanie innych wentylatorów dużej mocy) rozbudowanych systemów nadmuchowych nie musi przynieść pożadanego rezultatu – to jest lepszego ogrzania budynku. Cały czas trzeba mieć bowiem na uwadze ograniczenia mocy grzewczej wkładu kominkowego, oraz cheć zachowania minimalnych możliwych wielkości przewodów rozprowadzajacych powietrze (o tym nieco wiecej poniżej).
Wentylatory umieszczane pod kominkiem, tzw. wentylatory piecowe, nie będą raczej dobrym substytutem aparatów nawiewnych, mają one na celu bowiem usprawnienie przepływu powietrza wokół kominka, a nie tłoczenia go do instalacji DGP. Tak więc tego typu wentylatory usprawnią efektywność grzewczą samego kominka, ale na pewno nie zastąpią tradycyjnych wentylatorów kominkowych stosowanych w systemach DGP.


Kanały i kształtki systemu - opory przepływu

Powietrze, transportowane przez system kanałów i kształtek z wentylatora do nawiewu w pomieszczeniu musi przebyć czasem długą i kręta drogę, a każdy zakręt, zmiana przekroju to strata ciśnienia - przy projektowaniu systemu, trzeba więc zwrócić uwagę, by nie tworzyć zbyt długich i skomplikowanych odnóg. Opór przepływu to ważne pojęcie – szczególnie w przypadku systemów ogrzewania powietrznego – oznacza stratę ciśnienia jaka nastapi po napotkaniu przez powietrze na daną kształtkę lub element systemu. Opór zależy od rodzaju powierzchni kształtki (zazwyczaj są to elementy metalowe, z blachy ocynkowanej, której porowatość nie jest wielka), pola jej poprzecznego przekroju (im mniejsze – tym większy opór), oraz przede wszystkim od kształtu elementu, im bardziej „załamany” tym większa będzie wartość oporu przepływu. Opory przepływu rur, kanałów i kształtek zawarte są w specjalnych tabelach. Idealny kształt, ze względu na opory przepływu – to okrąg, najlepsze więc rezultaty możnaby uzyskać stosując sztywne, metalowe (konieczna odporność na temperatury ponad 150 °C) rury i kształtki, elementy okrągłe mają znacznie lepsze parametry niż prostokatne bądź kwadratowe – co wynika z zaburzeń strumienia powietrza przepływającego przez te ostatnie. Elementy okrągłe są jednak niepraktyczne (dość duże, trudne w dobrym izolowaniu) dlatego też korzysta się albo z przewodów elastycznych izolowanych (stosując jedynie sztywne elementy łącznikowe – złącza, trójniki, filtry itp.), lub z kształtek prostokątnych dodatkowo powlekanych specjalną wełną lub rękawem zabezpieczajacym, oba te rozwiązania są oczywiście kompromisem między łatwością montażu i właściwościami aerodynamicznymi. Najcześciej do instalacji DGP używane są elastyczne przewody okrągłe, izolowane.


Aparat nawiewny

Dlaczego opory przepływu są tak istotne? Wentylator, który chcemy zastosować ma określone parametry, o wydajności pisałem nieco wcześniej, drugim ważnym parametrem na który należy zwrócić uwagę jest tzw. spreż. Spreż zestawiony z wartością wydajności na wykresie charakterystyki przepływu wentylatora mówi nam jakie straty ciśnienia jest w stanie pokonać okreslona ilość powietrza tłoczona przez aparat nawiewny. Wentylator może albo tłoczyć mniejszą ilość powietrza na większa odległość (pokonując większe opory przepływu) lub większą na mały dystans. Każda odnoga systemu, składająca się na przykład z kilku metrów rur izolowanych, kilku kształtek i zakończenia na suficie (kratka wentylacyjna lub anemostatem) to układ elementów o okreslonych oporach przepływu – powietrze musi pokonać je wszystkie by dotrzeć do pomieszczenia – należy więc brać pod uwagę sumę wszystkich oporów na drodze powietrza. Oczywiście znacznie lepiej jest tak dobrać wentylator, by przy zakładanej wartości wydajności znacząco przewyższał straty ciśnienia na kształtkach, możliwe jest bowiem i dość łatwe – zwiększenie oporu przepływu celem wyrównania lub ograniczenia strumienia powietrza w danej odnodze systemu (na przykład gdy jeden wylot jest dużo bliżej wentylatora od drugiego – odchodzącego z tego samego zródła) – instalując przepustnice ograniczające przepływ. Dużo gorzej wygląda sytuacja gdy straty ciśnienia przekraczają wartość spreżu wentylatora, wtedy wyjściem jest albo rezygnacja z tej odnogi (ustawienie przepustnicy kierującej powietrze do innej), zmiana jej lokalizacji (przybliżenie do wentylatora), zmiana ustawienia wentylatora (tak by był możliwie centralnie w stosunku do wszystkich wylotów – co z kolei pogorszy ciśnienie powietrza w innych pomieszczeniach), zmiana wentylatora na wiekszy (lub dołożenie drugiego). W walce o jak najniższe opory przepływu możnaby decydować się na powiększanie ich pól poprzecznego przekroju (powiększanie elementów) i na pewno odniosłoby to pożadany skutek – trzeba jednak pamiętać, iż z jednej strony wykraczanie poza elementy standardowe (dla elementów okrągłych 100, 125 i 150 [mm] a dla prostokątnych 150x50 i 200x90 [mm]) może skutkować dużo wiekszymi kosztami instalacji, a z drugiej może rodzić trudności montażowe i izolacyjne (kanały prostokątne nie zmieszczą się w wylewkach, czy pod podwieszanymi sufitami, a zostawienie ich na widoku nie będzie specjalną ozdobą).
Z drugiej strony prowadzenie powietrza przewodami okragłymi o średnicy poniżej 100mm lub prostokątnymi o podobnie małej średnicy przeliczeniowej nie ma wiekszego sensu – opory przepływu ograniczą możliwości stosowania takich układów do zaledwie kilku metrów od wentylatora, a szybko przemieszczające się powietrze wytworzy na tyle duży szum, iż domownicy zdecydują w ogóle nie używać systemu.
 

Właściwa izolacja

Dobra izolacja w przypadku systemów ogrzewania powietrznego to kwestia absolutnie kluczowa, zwłaszcza, gdy przewody systemu prowadzone są poprzez pomieszczenia
nieogrzewane (nieużytkowe poddasza). Bez właściwej izolacji ogrzane przez wkład kominkowy powietrze bardzo szybko uległoby wystudzeniu. Warto dokładnie sprawdzić, czy instalator właściwie zabezpieczył przewody i ich łączenia, czy użył właściwego materiału izolujacego (koniecznie – odpornego do 250 °C!). Na szczęście dostąpne są obecnie zarówno elastyczne przewody okrągłe w wersji izolowanej, jak i specjalne rekawy do okrywania przewodów prostokatnych. W przypadku ich użycia – warto sprawdzić, czy miejsca przerwania powłoki ochronnej (płaszcz aluminiowy) zabezpieczono specjalną taśmą aluminiową.


Paliwo

Na koniec warto przypomnieć, że uzyskanie właściwych efektów grzewczych oraz przedłużenie trwałości wkładu kominkowego i przewodów spalinowych możliwe jest tylko w przypadku używania właściwego paliwa. Drewno drzewa lisciastych, dobrze wysuszone (o wilgotności nie przekraczajacej 15%) jest gwarantem długotrwałej i bezawaryjnej pracy kominka, zapewnia również stabilizacje uzyskiwanej mocy grzewczej. Palenie złej jakości drewnem (np. zażywiczonym, mokrym), albo co gorsza opalanie produktami drewnopochodnymi (sklejka), miałem, czy weglem może, ze względu na pojawianie się bardzo wysokiej temperatury spalin doprowadzić do zniszczenia przewodów spalinowych, a także do uszkodzenia wkładu kominkowego.



Pełna treść artykułu: Ograniczenia.pdf

Szczegóły: www.systemkominkowy.com

Prezentacja interaktywna: http://www.darco.com.pl/prezentacja-interaktywna/