Nagrzewnica - sposób na duże budynki

Przy ogrzewaniu budynków przemysłowych pojawiają się dwa problemy. Po pierwsze, nagrzewanie średniego lub dużego pomieszczenia zajmuje dużo czasu, a po drugie problematyczne jest utrzymanie w pomieszczeniu stałej, żądanej temperatury. Zupełnie nie sprawdzają się typowe grzejniki. Rozwiązaniem są urządzenia ogrzewania powietrznego – nagrzewnice.

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 · V_B ^·(t_wew -  t_zew) · 0,001 [kW]

q_v – jednostkowa moc cieplna [W/m³·K] dobierana z wykresu zależnie od kubatury budynku oraz klasy izolacyjności przegród budowlanych
V_B – kubatura budynku [m³]
t_wew– wymagana temperatura wewnętrzna
t_zew – 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 q_v = 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.