Moc grzewcza nagrzewnic wodnych a przyrost temperatury

Ogrzewanie nadmuchowe jest jednym z najbardziej efektywnych systemów ogrzewania pomieszczeń. Powietrze przepływające przez wymiennik ciepła (wodny, gazowy lub elektryczny) w aparacie grzewczym, odbiera od niego energię cieplną i przekazuje ją do otoczenia. Dzięki wymuszonej konwekcji system ogrzewania nadmuchowego ma małą bezwładność, zatem za jego pomocą można w krótkim czasie zwiększyć temperaturę w pomieszczeniu. Ponadto powietrze wprawione w ruch szybciej rozchodzi się po całym obiekcie, ogrzewając go w całej jego kubaturze. Poniżej omówione zostały zagadnienia związane z doborem ogrzewania nadmuchowego na przykładzie nagrzewnic wodnych.

Liczba aparatów grzewczych a straty ciepła

Podstawowym kryterium doboru liczby aparatów grzewczych dla danego obiektu są obliczeniowe straty ciepła. Jednak takie podejście do tej kwestii, choć prawidłowe z projektowego punktu widzenia, może okazać się mało komfortowe dla użytkownika. Oprócz wyznaczonych strat ciepła bardzo ważnym parametrem, szczególnie dla zachowania odpowiedniego komfortu cieplnego, jest temperatura powietrza nadmuchiwanego przez nagrzewnicę, a dokładniej różnica między temperaturą nadmuchiwanego powietrza a temperaturą powietrza w pomieszczeniu.   

Obliczeniowe straty ciepła wyznaczane są dla najbardziej niekorzystnych warunków, jakie mogą wystąpić w danym obiekcie. Jednak wartość ta jest wielkością zmienną, dlatego urządzenia powinny mieć regulowaną moc grzewczą.

Od czego zależy moc grzewcza nagrzewnic wodnych

Moc nagrzewnic wodnych również nie jest stała i zależy od:
 

• temperatury i przepływu czynnika grzewczego,
• wydajności wentylatora,
• temperatury powietrza na wlocie do aparatu.

Zatem w danym obiekcie w zależności od wymagań można zastosować różne typy nagrzewnic: o większej lub mniejszej mocy, z większą lub mniejszą wydajnością. Najczęściej stosowanym sposobem regulacji jest zmiana wydajności wentylatora. Gdy prędkość obrotowa osiąga maksimum, nagrzewnica uzyskuje najwyższą moc grzewczą, a kiedy się zmniejsza maleje moc urządzenia. Dlatego teoretycznie, np. urządzenie o nominalnej mocy 40kW może być zastosowane w pomieszczeniu o stratach ciepła w wysokości zaledwie 10kW.

Należy pamiętać, że po zmniejszeniu wydajności wentylatora znacznie wzrośnie temperatura powietrza nawiewanego. W wielu przypadkach, szczególnie w wysokich obiektach, taka sytuacja będzie niekorzystna, gdyż zbyt duża różnica temperatur między powietrzem nawiewanym a utrzymywanym w pomieszczeniu, zaburzy komfort cieplny. W pobliżu zamontowanych urządzeń powstaną strefy cieplejszego powietrza, natomiast dalsze części pomieszczenia mogą być niedogrzewane. Ponadto wzrosnąć mogą straty ciepła, ponieważ ciepłe powietrze będzie łatwiej migrowało i gromadziło się w górnych partiach obiektu. Dlatego bardzo ważne jest by przy doborze urządzeń zwracać uwagę nie tylko na straty ciepła, ale także na temperaturę powietrza nawiewanego.

Przykładowe rozmieszczenie urządzeń w obiekcie wielkokubaturowym:

• zastosowanie urządzeń o dużej mocy grzewczej,

• urządzeń o mniejszej mocy grzewczej

Dobór nagrzewnicy wodnej

Aby odpowiednio dobrać nagrzewnicę, należy rozpatrzyć wiele czynników:
 

• straty ciepła,
• charakterystykę obiektu,
• jego wymiary,
• oczekiwaną temperaturę,
• wymagania akustyczne
• sposób montażu nagrzewnic.

W przypadku wielkokubaturowych obiektów np. hal magazynowych, gdzie temperatura utrzymywana w pomieszczeniu często nie przekracza 15^oC, korzystniejsze będzie zastosowanie urządzeń o mniejszym przyroście temperatury powietrza nawiewanego. Uwzględniając dość niską oczekiwaną temperaturę, mała wartość ograniczy powstawanie dużych gradientów temperatury w pomieszczeniu oraz „uciekanie” powietrza ku górze. Ponadto większa liczba urządzeń o niższej mocy umożliwi dokładniejsze utrzymanie założonej temperatury w całym obiekcie.

Z kolei w przypadku wysokich obiektów, powyżej 7m, zastosowanie tego typu nagrzewnic zapobiegnie zbyt szybkiemu „uciekaniu” powietrza w górne strefy pomieszczenia. Alternatywnym rozwiązaniem jest dodatkowe zastosowanie destratyfikatorów, które będą przeciwdziałać gromadzeniu się ciepłego powietrza pod stropem.W niektórych obiektach, zwłaszcza w przypadku mniejszych pomieszczeń lub takich, w których utrzymywana jest temperatura komfortu cieplnego na poziomie 20–22°C lub wyższym, lepszym rozwiązaniem będzie zastosowanie nagrzewnicy o większej mocy (z większym przyrostem temperatury), która pozwoli szybciej osiągnąć wymaganą w pomieszczeniu temperaturę. Za dużo urządzeń o dużej mocy mogłoby powodować nadmierne zawirowania powietrza oraz odczuwanie przeciągu. Innym rozwiązaniem jest dobranie większej ilości nagrzewnic o małej mocy (lepsze pokrycie) ale pracujących z mniejszą prędkością, by nie powodowały wrażenia przeciągu. To rozwiązanie należy jednak bardzo wnikliwie przeanalizować, gdyż umożliwia wprawdzie skuteczniejsze osiągnięcie komfortu, ale pociąga za sobą większe koszty inwestycyjne i eksploatacyjne, nieraz na tyle duże, że staje się ono wręcz nieekonomiczne.

Rozpatrując zasięg strumienia powietrza, należy tak rozmieszczać urządzenia, by powietrze było równomiernie rozprowadzane w całym obiekcie. Szczególnie w przypadku długich obiektów nieprawidłowe będzie zastosowanie jednej nagrzewnicy o dużej mocy, która nie będzie w stanie równomiernie ogrzać całej objętości pomieszczenia. Np. w obiekcie o długości 50m, pomimo większych kosztów inwestycyjnych lepszym rozwiązaniem będzie zastosowanie dwóch, trzech urządzeń o mniejszej mocy, które zapewnią optymalny obieg powietrza i odpowiedni komfort cieplny.

Podsumowanie

Ze względu na zróżnicowane wymagania wobec żądanej temperatury powietrza w pomieszczeniu nie ma urządzenia uniwersalnego, które jednakowo dobrze będzie pełniło swoją funkcję w każdych warunkach. Dlatego każdorazowo należy rozważyć, które rozwiązanie będzie w danym wypadku najlepsze – pokryje całkowicie zapotrzebowanie na ciepło, ale również zapewni użytkownikom odpowiedni komfort.