ENERGETIKA-NET, Klimatizacija, grijanje, ventilacija

Ogrjevna tijela

Ogrjevna tijela su dijelovi sustava grijanja koji služe za izmjenu topline s prostorijom (tj. zrakom, osobama i objektima u njoj), kako bi se u njoj ostvarili uvjeti toplinske ugodnosti, odnosno zadovoljile potrebe radnog procesa. Kod centralnih su sustava grijanja izvedena kao zasebni elementi i do njih se pomoću cijevnog razvoda dovodi prikladan ogrjevni medij zagrijan u izvoru topline smještenom na jednom mjestu za cijelu zgradu, odnosno za više prostorija. Za razliku od toga, kod lokalnih su sustava grijanja s izvorom topline objedinjena u jedinstveni element, pri čemu dodatni prijenosnik topline i njegov razvod nisu potrebni jer se toplina izmijenjuje izravno.

S obzirom na izvedbu, način izmjene topline i korišteni ogrjevni medij, postoji nekoliko osnovnih vrsta ogrjevnih tijela:

radijatori (npr. člankasti, pločasti, cijevni i sl)
konvektori
kaloriferi i zračeći paneli
površinski sustavi grijanja (podno, zidno i stropno grijanje)
toplozračna
s izravnom izmjenom topline (peći, grijalice, kamini i sl)
u posebnim izvedbama.

Potreban toplinski učin ogrjevnog tijela je osnovna značajka prema kojoj se ona odabire. Određuje se na osnovi proračuna potreba prostorije za toplinom (npr. prema HRN EN 12 832), a mogu se koristiti i razni računalni programi koje daju proizvođači ili približni postupci.

Temperature ogrjevnog medija u ogrjevnim tijelima centralnog toplovodnog grijanja značajka je o kojoj ovisi izvedba sustava. Pri odabiru temperatura treba se rukovoditi potrebama prostorije za toplinom i zahtjevima za toplinskom ugodnosti u njoj, a ne izvedbom izvora topline. Ogrjevni medij može imati tzv. standardne (90/70 °C) ili snižene temperature (75/65, 70/60, 70/55, 55/45 °C itd) koje su danas sve češće, što treba zahvaliti sve većoj primjeni suvremenih izvora topline kao što su niskotemperaturni i kondenzacijski kotlovi, solarni sustavi ili toplinske crpke, a i tome što se time ostvaruje mnogo bolji temperaturni profil (raspored temperaturnih slojeva) po visini prostorije.

Mjesto ugradnje ogrjevnog tijela u prostoriji vrlo je utjecajan čimbenik i njegov je pravilan odabir jedan od osnovnih preduvjeta njegovog ispravnog rada, odnosno ostvarivanja osjećaja ugodnosti za osobe koje borave u prostoriji. Taj se utjecaj ponajviše ogleda u tome kako su ostvareni izmjena topline, strujanje toplog zraka po prostoriji i raspored temperaturnih slojeva po njezinoj visini. U većini se slučajeva najprikladnijim mjestom za ugradnju ogrjevnog tijela smatra područje u kojemu su toplinski gubici najveći, a to je prostor ispod ostakljenih ploha ili u njihovoj neposrednoj blizini. Primjerice, radijatori se gotovo redovito postavljaju u područje ispod prozora (tzv. parapet), konvektori se najčešće ugrađuju u pod ispod velikih ostakljenih ploha (npr. izloga i sl), dok se cijevi ili električni grijači podnog grijanja u području blizu ostakljenih ploha u pravilu gušće raspoređuju. Uz to, pri postavljanju ogrjevnih tijela u prostoriju, treba omogućiti njihov ispravan rad, rukovanje, održavanje i čišćenje pa njihove ogrjevne plohe i oprema (npr. priključci, regulacijski elementi i sl) ne smiju biti zaklonjeni građevinskim elementima i dijelovima pokućstva.

Radijatori su ogrjevna tijela sustava grijanja kod kojih se izmjena topline odvija zračenjem i konvekcijom, a građena su od jedne ili više ogrjevnih ploha različitog oblika, izvedbe i veličine. Kod radijatora koji se koriste u centralnim sustavima grijanja tijelo je šuplje i kroz njega struji odgovarajući radni medij (topla ili vrela voda ili niskotlačna para), dok radijatori za lokalne sustave grijanja mogu imati tijelo punog poprečnog presjeka u koje su ugrađeni električni grijači (tzv. mramorni radijatori) ili je šuplje i ispunjeno nekim medijem koji se zagrijava električnim grijačima (tzv. uljni radijatori). Ipak, pod pojmom radijatori danas se uglavnom podrazumijevaju oni koji se koriste u centralnim sustavima toplovodnog grijanja. Radijatori se mogu podijeliti na dva osnovna načina:

a) prema materijalu izrade:: lijevanoželjezni; čelični; aluminijski; od posebnih materijala
b) prema izvedbi ogrjevnih ploha:: člankasti; pločasti; cijevni (tzv. kupaonički); u raznim posebnim izvedbama.

Člankasti ili rebrasti radijatori sastoje se od više članaka izrađenih od tlačno lijevanog aluminija, lijevanog željeza ili čelika koji su međusobno povezani spojnicama s lijevim i desnim navojem dimenzija R 32, pri čemu se njihov broj mijenja ovisno o potrebnom toplinskom učinu radijatora. Ukupne dimenzije i učin radijatora jednake su zbroju dimenzija i učina svakog članka.
Pločasti radijatori sastoje se od tijela koje čini ogrjevna ploha, odnosno ploča s ravnom i glatkom vanjskom površinom koja je izrađena od čeličnog lima i koja je najvećim dijelom svoje unutarnje površine u doticaju s ogrjevnim medijem. Ploče se mogu postaviti u više redova, a za poboljšanje izmjene topline na njih se postavljaju tzv. konvekcijske lamele. Odabiru se s obzirom na učin koji se uobičajeno izražava po duljini. U odnosu na člankaste imaju nekoliko osnovnih prednosti:

razmjerno male ugradbene dimenzije (posebice dubina)
glatka površina za izmjenu topline čime se olakšava održavanje i čišćenje pa se ostvaruje mnogo veća higijenska razina uporabe
kompaktna izvedba što olakšava odabir, isporuku i ugradnju.

Cijevni radijatori se sastoje od dvije ili više čeličnih cijevi postavljenih vodoravno ili okomito koje su na odgovarajući način spojene na krajevima, pri čemu se spojevi u pravilu izvode zavarivanjem. S obzirom na to da se vrlo često koriste u kupaonicama i drugim sanitarnim prostorijama, nazivaju se i kupaoničkim radijatorima. U posljednje vrijeme takvi radijatori u pravilu imaju lijep dizajn i za njihovu se površinsku zaštitu koriste visokokvalitetni materijali koji daju boju i sjaj. Konvektori su ogrjevna tijela za centralne sustave grijanja (toplovodne, vrelovodne ili parne) kod kojih se toplina gotovo isključivo izmijenjuje konvekcijom. Sastoje se od jednog ili više izmjenjivača topline u obliku cijevi na koju su ugrađene gusto raspoređene lamele za izmjenu topline. Mogu se podijeliti na dva osnovna načina:

a) prema mjestu ugradnje: zidni ili za ugradnju u niše; podni; s pokrovom
b) prema ostvarenju strujanja zraka: s prirodnom konvekcijom; s prisilnom konvekcijom ili ventilatorski

Uglavnom se koriste za grijanje velikih prostora s velikim ostakljenim plohama (npr. izloga, automobilskih salona i sl), a mogu se izvesti i tako da se do njih dovodi svježi zrak izvana, odnosno mogu se povezati sa sustavom ventilacije. Ipak, u odnosu na radijatore, imaju nekoliko nedostataka, među kojima su najveći složena izvedba i ugradnja, otežano održavanje i čišćenje, odnosno razmjerno niža higijenska razina uporabe. Odabiru se s obzirom na dimenzije (ugradbenu visinu i dubinu) i učin koji se izražava po duljini.

Zidni kaloriferi su ogrjevna tijela sustava grijanja koja se uglavnom viješaju na zid, pri čemu se toplina gotovo isključivo izmjenjuje konvekcijom, a u pravilu su namijenjeni za grijanje velikih prostorija kao što su proizvodni pogoni, sportske dvorane, skladišta i sl.
Ako su dio centralnog sustava grijanja (npr. toplovodnog, vrelovodnog ili parnog), predstavljaju zaseban element, a ako su dio lokalnog sustava, ujedno su i izvori topline pri čemu se kao energent može koristiti plin ili električna energija. U njihove se osnovne dijelove ubrajaju:

kućišta s elementima za vješanje na zid
priključci za spajanje na cijevni razvod ogrjevnog medija (kod toplovodnih, vrelovodnih i parnih izvedbi)
priključci za dovod energenta i odvod produkata izgaranja (kod plinskih izvedbi)
izmjenjivača topline (izravno ili izvedenog kao cijevni registar)
ventilatora kojim se omogućava strujanje zagrijanog zraka po prostoriji
ulaznih i istrujnih rešetki, odnosno otvora sa zaklopkama.

Postavljaju se na zid prostorije, na visinu najmanje 2,5 m iznad poda, pri čemu se otvor za ulazak zraka mora nalaziti najmanje 1,5 m od područja u kojemu treba ostvariti uvjete toplinske ugodnosti. Način rada je sljedeći: u kućište se usisava zrak iz prostorije koji se zagrijava prolaskom preko izmjenjivačkih ploha i zbog djelovanja ventilatora preko usmjerivačkih žaluzina istrujava u prostoriju. Pri tome također postoji mogućnost miješanja s vanjskim, svježim zrakom koji se dovodi posebnim ventilacijskim kanalom, a vrlo često i filtracije čime se, uz grijanje, ostvaruje i ventilacija prostorije.

Zračeći paneli su ogrjevna tijela sustava centralnog (toplovodnog, vrelovodnog ili parnog) grijanja velikih prostora kao što su proizvodni pogoni, sportske dvorane, skladišta i sl, a kod kojih se najveći dio topline izmjenjuje zračenjem (radijacijski udio iznosi oko 80%). Sastoje se od nosive ploče s metalnim plohama koje imaju velik emisijski koeficijent i u koje su ugrađene cijevi kroz koje struji ogrjevni medij. Kako se izmjena topline odvija zračenjem, a izmjenjuje se posredno, odnosno uz primjenu prijenosnika energije, zračeći paneli predstavljaju dobro rješenje u slučajevima kada se zagrijavanje određenih dijelova prostorije treba ostvariti zračenjem, a zbog raznih razloga nije moguće koristiti izravne zagrijače kao što su, npr. plinske IC grijalice.

Sustavi površinskog grijanja kao ogrjevna tijela koriste građevinske elemente, odnosno plohe prostorije: pod, zidove i strop, pri čemu se toplina izmijenjuje zračenjem i konvekcijom, a s obzirom na ogrjevnu plohu dijele se na:

podne
zidne
stropne

Mogu biti izvedeni kao električni ili toplovodni, pri čemu se koriste snižene temperature ogrjevnog medija (npr. 55/45, 40/30 °C), a kao izvori topline služe niskotemperaturni i kondenzacijski kotlovi, solarni sustavi i toplinske crpke.
Za primjenu sustava površinskog grijanja nužno je provesti konstrukcijsku prilagodbu građevinskih elemenata, odnosno ploha prostorije kako bi se u njih mogle ugraditi cijevi, odnosno grijači i ostali elementi sustava, a često je potrebno i postavljanje toplinske izolacije na vanjskoj strani ploha (tj. prema okolici) kako bi se smanjili toplinski gubici. Uz to, potrebno je pridržavati se smjernica o dopuštenim površinskim temperaturama ogrjevnih ploha čime se ograničava učin.

Pri dimenzioniranju i izvođenju sustava i pri odabiru odgovarajućeg modela ogrjevne plohe valja obratiti pozornost na izvedbu i značajke pokrovnih slojeva, odnosno podnih, zidnih i stopnih obloga. S obzirom na pokrovne slojeve plohe, postoje četiri osnovne izvedbe sustava površinskog grijanja:

u mokrom estrihu
u suhom estrihu
u suhom estrihu u sloju toplinske izolacije
u suhom podu (samo za podno grijanje).

Cijevni razvod sustava površinskog toplovodnog grijanja sastoji se od primarnog i sekundarnog kruga. Primarni dio čine polazni i povratni vodovi od izvora topline do razdjelnika, odnosno razdjelnog ormarića smještenog u prostoriji, a sekundarni dio polazni i povratni vodovi ugrađeni u ogrjevnu plohu prostorije, koji zapravo predstavljaju ogrjevno tijelo. Za izradu cijevi sekundarnog, odnosno ogrjevnog kruga danas se u pravilu koriste polimerni materijali kao što su polipropilen, polibuten i polietilen. Dimenzije cijevi i duljine krugova pri tome se određuju uz ograničenja, kako se u njima ne bi pojavili ekstremni padovi tlaka, pri čemu okvirne vrijednosti iznose 25 - 35 kPa.
Prijenos topline s ogrjevne plohe u prostoriju ovisi o protoku ogrjevnog medija i razlici temperatura polaznog i povratnog voda, dimenziji i razmaku cijevi, duljini ogrjevnog kruga, površini ogrjevne plohe, modelu koji je korišten u proračunu i temperaturi zraka u prostoriji.

Broj ogrjevnih krugova ovisi o potrebnom toplinskom opterećenju, veličini i obliku prostorije te tehničkim mogućnostima. Pri tome se sekundarni, odnosno ogrjevni krug uobičajeno razvodi na četiri osnovnih načina:

usporedno s jednakim smjerovima strujanja
usporedno sa suprotnim smjerovima strujanja
spiralno s jednom cijevi
spiralno s dvije cijevi.

Uz to, kod spiralnog razvođenja cijevi za sustave podnog grijanja postoje četiri mogućnosti za izvedbu kruga s obzirom raspored cijevi u boravišnoj i obrubnoj površini (il. 8.15). Pri tome se priključci na polazni i povratni vod primarnog cijevnog razvoda, bez obzira na način razvođenja sekundarnog kruga, moraju nalaziti na istom mjestu, u razdjelniku, odnosno u razdjelnom ormariću.

Želim znati više: