Właściwy dobór i wymiana grzejników przy modernizacji instalacji c.o.

Aby system ogrzewania działał poprawnie, należy go regularnie konserwować, poddawać przeglądom, a co pewien czas również modernizować, co może być związane np. ze zmianą charakterystyki cieplnej budynku po jego ociepleniu czy wymianą źródła ciepła. Jednym z elementów tej modernizacji jest wymiana grzejników, którą należy przeprowadzić na podstawie projektu bądź odpowiednich obliczeń.

Spis treści

1. Charakterystyka grzejników stosowanych przy modernizacji instalacji c.o.
2. Dobór grzejników do nowej instalacji c.o.
3. Prace instalacyjne

Modernizacja instalacji ogrzewania może polegać na wymianie, doposażeniu bądź konserwacji jej niektórych elementów, np. zakupie nowych lub płukaniu starych grzejników, zainstalowaniu zaworów termostatycznych, wymianie poziomych przewodów rozprowadzających lub uzupełnieniu ich izolacji. W każdym przypadku po zakończeniu prac należy opracować i zrealizować projekt regulacji instalacji, inaczej wprowadzone zmiany nie przyniosą oczekiwanego efektu w postaci poprawy komfortu użytkowania i obniżenia zużycia energii.

Modernizacja instalacji c.o. może mieć następujące cele:

• dostosowanie układu instalacji do współczesnych wymagań i standardów technicznych (wymiana wyeksploatowanych elementów lub niespełniających swoich funkcji urządzeń),
• poprawienie komfortu cieplnego w budynku, usunięcie istotnych wad instalacji (niedogrzewanie lub przegrzewanie pomieszczeń, zapowietrzanie się grzejników),
• podniesienie efektywności energetycznej instalacji, a w konsekwencji obniżenie kosztów eksploatacji,
• poprawę estetyki wnętrz (eliminacja połączeń rurowych prowadzonych na wierzchu ścian, wymiana grzejników na dekoracyjne),
• zwiększenie komfortu obsługi instalacji (wymiana źródła ciepła na bezobsługowe);
• zastosowanie dodatkowych, odnawialnych źródeł ciepła.

Wymianę grzejników warto rozważyć, gdy budynek zostanie ocieplony i zmieni się jego zapotrzebowanie na ciepło, ponieważ te stare mogą okazać się zbyt duże, co może powodować przegrzewanie pomieszczeń. W tym przypadku samo przymykanie zaworów i ograniczenie w ten sposób przepływu wody przez grzejnik może nie przynieść zadowalającego efektu.

Innym rozwiązaniem jest obniżenie parametrów instalacji, czyli obliczeniowej temperatury zasilania i powrotu, a następnie zmiana nastaw wstępnych zaworów grzejnikowych zgodnie z projektem regulacji. Należy mieć na uwadze, że sama wymiana grzejników nie przynosi oszczędności eksploatacyjnych, mimo iż często można spotkać się z określeniem tych elementów jako energooszczędne.

Zadaniem grzejnika jest jak najszybsze przekazanie ciepła do pomieszczenia, zatem aby zmniejszyć koszty ogrzewania, należy zainstalować nowe zawory i głowice termostatyczne, które automatycznie utrzymują nastawioną wartość temperatury w pomieszczeniu, zamykając lub otwierając dopływ wody, czyli przez realizację tzw. regulacji ilościowej. W przypadku budynku wielorodzinnego trzeba pamiętać, że z systemu c.o. korzystają także inne osoby. Samodzielne zainstalowanie nowego grzejnika może całkowicie zaburzyć przepływ ciepła w danej instalacji i znacząco zmienić parametry w innych jej miejscach.

Rozważając wymianę grzejników, należy zastanowić się, czy rzeczywiście jest ona konieczna. Przykładowo, jeżeli inwestorowi bardzo zależy na zmianie ich wyglądu, to dla niego ten argument będzie decydujący. Jednak warto zauważyć, że jeżeli grzejnik nie uległ korozji, a jego moc jest właściwie dobrana, to wymiana nie będzie opłacalna. Ponadto w kamienicach czy starszych mieszkaniach w budynkach wielorodzinnych często zamontowane są grzejniki żeliwne i ich wymiana może wiązać się ze zmianą podłączeń do pionów ze względu na inny rozstaw czy średnice przewodów poziomych, tzw. gałązek.

Charakterystyka grzejników stosowanych przy modernizacji instalacji c.o.

Obecnie jako odbiorniki ciepła najpowszechniej montowane są grzejniki stalowe płytowe z wewnętrznym ożebrowaniem, dodatkowo podwyższającym ich wydajność cieplną. Coraz częściej współpracują one na niskich parametrach (np. 55/45°C) z niskotemperaturowymi źródłami energii (kotły kondensacyjne, pompy ciepła, kotłownie hybrydowe). Dlatego też pewnym problemem projektantów jest zagadnienie pracy starych grzejników lub ich wymiana przy modernizacji źródła ciepła ze znaczącą zmianą parametrów obliczeniowych.

Grzejnik powinien oddawać do pomieszczenia maksymalną ilość ciepła, jaka do niego trafiła z instalacji. W tym sensie nie oszczędza on energii, tylko przekazuje ją dalej, najlepiej z jak najwyższą sprawnością. Określenie „grzejnik energooszczędny” może być jedynie rozumiane w szerszym znaczeniu, biorąc pod uwagę całą instalację centralnego ogrzewania, czyli z uwzględnieniem przewodów rozprowadzających, źródła ciepła oraz armatury regulacyjnej i pozostałego osprzętu. Dopiero taka instalacja, dobrana z dobrej jakości elementów i właściwie zrównoważona hydraulicznie, ze sprawną automatyką, szybko reagującą na zmiany obciążenia cieplnego budynku, zasługuje na miano energooszczędnej.

Grzejniki w dobrym stanie technicznym, które spełniały swoją funkcję w instalacjach wysokoparametrowych, mogą nadal służyć do ogrzewania pomieszczeń przy obniżonej temperaturze zasilania. Jednak jest to możliwe jedynie wówczas, kiedy modernizacja instalacji polegająca na wymianie wysokotemperaturowego źródła ciepła na niskotemperaturowe idzie w parze z ociepleniem przegród zewnętrznych oraz użyciem grzejnikowych zaworów termostatycznych.

Modernizując instalację c.o., warto sięgnąć po tzw. grzejniki renowacyjne. Są to modele nowoczesne i sprawne, ale przystosowane do istniejących przyłączy. Ich króćce przyłączeniowe usytuowano podobnie jak w starych grzejnikach, mają także identyczny rozstaw, który w przypadku rozwiązań żeliwnych wynosi 50 cm.

Przeczytaj również:

• Rozdzielacze w instalacjach grzejnikowych i ogrzewania podłogowego. Rodzaje, budowa, funkcje
• Masz problem z grzejnikiem w bloku? Kto odpowiada za jego naprawę lub wymianę?

Dobór grzejników do nowej instalacji c.o.

Rodzaj grzejników

Do niedawna w większości polskich mieszkań znajdowały się grzejniki żeliwne, których solidna konstrukcja, długa żywotność i wysoka odporność na ciśnienie wody zapewniały efektywne funkcjonowanie, nawet w niekorzystnych warunkach, przez blisko 50 lat. Miały one także swoje wady: ograniczoną powierzchnię wymiany ciepła, dużą bezwładność cieplną, znaczną masę i trudność w utrzymaniu w czystości.

Obecnie są one wypierane przez grzejniki stalowe płytowe, przekazujące do pomieszczenia więcej ciepła na drodze promieniowania, czyli w sposób bardziej korzystny dla człowieka. Ich niewielkie wymiary i kompaktowa budowa zapewniają efektywniejsze wykorzystanie energii oraz szybkie dostosowanie do zadanych parametrów, a dzięki rozbudowanym typoszeregom są bardziej przyjazne dla projektantów. Niestety łatwo korodują – zarówno na zewnątrz, jak i wewnątrz. Wymagają więc odpowiedniej ochrony widocznych powłok i utrzymania niskiego poziomu tlenu w wodzie instalacyjnej. W przypadku pomieszczeń o wysokiej i stałej wilgotności, pomimo dołożenia wszelkich starań, często pojawia się na nich rdza.

Grzejniki płytowe mogą być podłączone w tradycyjny sposób (tzw. gałązkami doprowadzonymi z boku grzejnika) lub od podłogi, co zapewnia całkowite ukrycie rur przyłączeniowych w jej warstwie. Do instalacji wykorzystuje się tzw. konsole przyłączeniowe z wbudowanymi zaworami odcinającymi na zasilaniu i powrocie. Aby uniknąć wystających rur z podłogi (kłopotliwe ułożenie posadzki i sprzątanie), montuje się konsolę kątową, a rury wyprowadza u dołu ściany. Warunkiem zastosowania takich grzejników do modernizacji jest oczywiście obecność sytemu rozprowadzenia poziomego w podłodze.

Coraz większe uznanie zyskują także grzejniki aluminiowe. Są one lżejsze od stalowych, co stanowi niewątpliwy atut podczas montażu, a ponadto cechuje je duża odporność na korozję. Bardzo dobrze przewodzą ciepło i dzięki budowie członowej mają dużo większą powierzchnię wymiany ciepła.Bardzo istotny jest sposób przekazywania ciepła przez grzejnik. Może ono następować poprzez promieniowanie lub konwekcję (unoszenie). W większości przypadków korzystniejsze jest montowanie grzejników o większym udziale ciepła oddawanego przez promieniowanie, gdyż konwekcja powoduje tworzenie się „poduszki” ciepłego powietrza pod sufitem, a jednocześnie utrzymuje dość niską temperaturę przy podłodze, co jest bardzo niekorzystne przy wysokich pomieszczeniach, np. w salonie, nad którym znajduje się antresola.

W instalacjach niskotemperaturowych duże znaczenie ma powierzchnia wymiany ciepła. Doskonale spisują się w nich grzejniki o dużych płaskich powierzchniach przekazujących ciepło na drodze promieniowania. Jeśli nowe obciążenie cieplne pomieszczenia wciąż pozostaje wyższe niż moc, którą jest w stanie dostarczyć istniejący grzejnik zasilony niskimi parametrami, pozostaje wymienić go na inny, zwykle większy model. W takich przypadkach najmniej problemów sprawia instalacja grzejników z podłączeniem środkowym. Jest ona prosta, ponieważ wykorzystuje standardowe podejście ze znormalizowanym rozstawem 50 cm w osiach króćców przyłączeniowych, a sam grzejnik zachowuje przy tym pełną symetrię względem zastępowanego. To dość istotny argument nie tylko ze względu na samą estetykę montażu, ale i techniczne możliwości, które mogą być ograniczone z powodu bliskiego sąsiedztwa prostopadłej ściany lub okna balkonowego.

Zwiększenie wymiarów nie zawsze musi oznaczać zmianę szerokości grzejnika. Wiele modeli jest produkowanych w układzie jedno-, dwu-, trzy- a nawet 4-płytowym, jeśli mówimy o najpopularniejszych obecnie grzejnikach, jak i wielokolumnowych dla rozwiązań nawiązujących swoim kształtem do klasycznych grzejników członowych. Sama zmiana głębokości grzejnika nie wpływa na jego szerokość i wysokość, co optycznie pozwala zachować efekt jak sprzed modernizacji.

Ostatnio w budownictwie wyraźnie widoczny jest trend polegający na „otwieraniu” pomieszczeń na zewnątrz, który cechują okna sięgające posadzki i kończące się przy nadprożu. Do ogrzania pomieszczenia o takiej architekturze można wykorzystać niskie grzejniki o mocno rozbudowanych elementach konwekcyjnych i wspomóc ich pracę wentylatorami lub zastosować tzw. grzejniki kanałowe, usytuowane w posadzce. Duże powierzchnie szklane są dla projektantów poważnym wyzwaniem, gdyż bez względu na ich izolacyjność cieplną oraz zaawansowanie konstrukcji nadal pozostają przegrodą, przez którą straty ciepła są większe niż przez dobrze zaizolowaną ścianę.

Oba wspomniane wyżej rozwiązania zasługują na uwagę nie tylko ze względu na zapewnienie właściwej ilości ciepła do ogrzania całej przestrzeni pomieszczenia, lecz także w znacznym stopniu ograniczają czy wręcz likwidują nieprzyjemne wrażenie dyskomfortu podczas przebywania w sąsiedztwie powierzchni o znacznie niższej temperaturze niż pozostałe. Ciepło, które emitują grzejniki, tworzy barierę chroniącą użytkowników przed wypromieniowywaniem własnej energii cieplnej w kierunku zimnej płaszczyzny okna.

Jeśli planuje się wymianę grzejników i rur, a nowy układ c.o. jest typu zamkniętego, można zastosować dowolne grzejniki. Zaś w przypadku gdy instalacja jest rodzaju otwartego, trzeba wybrać produkty żeliwne lub aluminiowe. Należy także pamiętać o tym, że jeżeli rury są miedziane, a grzejnik aluminiowy, to oba te materiały nie powinny mieć bezpośredniego kontaktu. Zachodzi bowiem zjawisko korozji elektrochemicznej. Aby temu zapobiec, zwykle stosuje się złączki o odpowiedniej konstrukcji lub przekładki izolacyjne, a do wody krążącej w instalacji należy dodać środek przeciwdziałający korozji.

Wymiary i usytuowanie grzejnika

Wybór grzejnika dopasowanego do wymagań estetycznych musi też uwzględnić jego wielkość wynikającą z wymaganej mocy grzewczej dla określonego pomieszczenia i możliwości podłączenia do istniejącej instalacji oraz układu rur. Oczywiście przy remoncie całej instalacji ich przebieg można dopasować do rodzaju czy sposobu podłączenia grzejnika oraz zmienić miejsce jego montażu, ale wymaga to dodatkowych nakładów.

Przy wyborze lokalizacji grzejnika należy kierować się zasadą, że powinien być zainstalowany w pobliżu miejsca, w którym występują największe straty ciepła, a więc pod oknami lub w sąsiedztwie drzwi zewnętrznych. Dzięki temu uzyskuje się równomierny rozkład temperatury wewnątrz pomieszczenia, wywołany korzystną cyrkulacją ciepłego powietrza.

Grzejniki produkowane są w określonych wymiarach. Najlepszym miejscem ich montażu jest przestrzeń pod parapetem okiennym, gdzie są one najbardziej wydajne. W sytuacjach, kiedy grzejnik trzeba powiesić na ścianie obok, należy przeliczyć jego moc – powinna być ona odpowiednio większa. Pod typowym oknem, gdzie parapet znajduje się na wysokości 80–85 cm od podłogi, najlepiej sprawdzi się grzejnik o wysokości 60 cm. Wówczas powstaną ok. 10-centymetrowe przestrzenie nad i pod grzejnikiem, które spowodują dobrą cyrkulację powietrza i zoptymalizują pracę urządzenia.

Długość grzejnika ma raczej wymiar estetyczny. Jeśli ma on zostać umieszczony pod oknem, powinien być krótszy o 20–30 cm od wnęki okiennej lub parapetu.

Parametry

Moc grzewcza jest wielkością podawaną w watach i określa zdolność grzejnika do oddawania ciepła do pomieszczenia. Parametr ten określa się dla różnych wartości temperatury zasilania i powrotu czynnika grzejnego oraz temperatury w pomieszczeniu, w którym grzejnik będzie zamontowany. Wyroby żeliwne w starych instalacjach pracowały najczęściej przy parametrach 90/70/20°C, określających temperaturę wody w instalacji (na zasileniu i powrocie) oraz powietrza w pomieszczeniu.

Dobór grzejników powinien uwzględniać nie tylko projektowe obciążenie cieplne, ale również pozwalać na uzyskanie możliwie jednakowej temperatury powietrza w całym pomieszczeniu i parametrów pracy instalacji grzewczej.

Jeśli nie przeprowadzono żadnych prac termomodernizacyjnych (ocieplenia ścian, wymiany okien) ani wymiany źródła ciepła, to nowy grzejnik może mieć moc zbliżoną do istniejącego. W przypadku starych produktów żeliwnych można przyjąć, że jedno żeberko o wysokości 60 cm odpowiadało mocy ok. 100 W (dla parametrów 90/70/20°C). Jeśli budynek został ocieplony i ma nowe okna, to potrzebną moc grzewczą można oszacować na poziomie 40–50 W/m² powierzchni pomieszczenia.

W przypadku wymiany źródła na niskotemperaturowe przy doborze wielkości grzejnika trzeba uwzględnić korektę mocy przy innych parametrach pracy niż katalogowe. Producenci grzejników publikują tabele przeliczeniowe dotyczące konkretnych typowymiarów, ale lepiej skorzystać z kalkulatorów lub specjalistycznych programów wspomagających projektowanie instalacji. Przykładowo grzejnik, który przy parametrach 90/70/20°C uzyskuje moc 1000 W, w instalacji 70/60/20°C będzie to niecałe 700 W, a w trybie niskotemperaturowym 40/35/20°C już tylko 200 W.

Prace instalacyjne

Przystępując do wymiany grzejnika, przed odłączeniem go od instalacji należy spuścić wodę z całego obiegu. Odprowadza się ją przez specjalny zawór spustowy zlokalizowany w źródle ciepła. Opróżnianie instalacji można znacząco przyśpieszyć przez poluzowanie najwyżej położonych odpowietrzników. Przed okręceniem podłączeń warto dokładnie zabezpieczyć podłogę przed zalaniem. Aby odłączyć grzejnik, należy rozkręcić oba śrubunki.

Większość urządzeń jest zawieszonych na zwykłych hakach, dzięki czemu można je szybko zdjąć, a jeżeli nowe nie będą do nich pasować, trzeba je usunąć. Stan oraz rodzaj starych końcówek rur w dużej mierze decyduje o sposobie zamontowania nowych grzejników.

W nowszych budynkach ciepło jest rozprowadzane przewodami ułożonymi na stropie w warstwach podłogi, wyprowadzonymi z rozdzielacza znajdującego się w mieszkaniu albo na klatce schodowej. Żeby wymienić taki grzejnik, nie trzeba zamykać dopływu i powrotu ciepła w rozdzielaczu, zazwyczaj wystarczy zakręcić jedynie zawory przyłączeniowe, które znajdują się od spodu grzejnika.

Inaczej to wygląda w starszych domach – tam ciepło do grzejników jest dostarczane z prowadzonych przez wszystkie kondygnacje pionów składających się z dwóch rur – zasilającej i powrotnej, które mogą być ukryte w ścianie lub prowadzone po jej wierzchu. Wtedy podczas wymiany grzejników bardzo często trzeba skrócić gałązki doprowadzające wodę grzewczą, nagwintować ich końce i nałożyć na nie zawory. By było to możliwe bez zalania mieszkania, najczęściej spuszcza się wodę z całej instalacji grzewczej, a przynajmniej z poszczególnych pionów, do których podłączone są wymieniane grzejniki.

To nie jest dobre rozwiązanie ponieważ, jeśli dzieje się to zimą, pozbawiamy sąsiadów ogrzewania, lecz także dlatego, że każda wymiana wody w instalacji grzewczej wykonanej z rur stalowych przyspiesza jej korozję, co biorąc pod uwagę długoletnią eksploatację, może się skończyć poważną awarią. Dlatego zdecydowanie lepszym rozwiązaniem jest wymiana grzejników bez opróżniania instalacji z wody. Można tego dokonać, zamrażając wodę w górnej i dolnej gałązce na kilkucentymetrowych, prostych i oczyszczonych z farby odcinkach. Zimą nie przerwiemy krążenia wody w instalacji, jeśli zamrozimy gałązki w odległości 5 cm od pionu. Należy najpierw zamknąć zawór przy grzejniku, a następnie zamrozić wodę w gałązkach za pomocą specjalnej zamrażarki do rur.

dr inż. Paweł Kędzierski