Ogrzewanie ścienne - ciepło ze ściany i sufitu

W ostatnich latach coraz więcej osób budujących domy wybiera do nich energooszczędne źródła ciepła, takie jak kotły kondensacyjne i pompy ciepła. Urządzenia te uzyskują największą sprawność wtedy, gdy współpracują z tzw. niskotemperaturowymi instalacjami grzewczymi. Ich cechą jest to, że temperatura wody grzewczej nie przekracza 55°C, podczas gdy w instalacjach tradycyjnych osiąga 75-85°C. Podgrzanie wody do niższej temperatury oznacza zużycie mniejszej ilości energii, ale też wymusza zastosowanie grzejników o znacznie większej powierzchni, na które zazwyczaj nie ma dość miejsca. Dlatego w praktyce stosuje się mniejsze grzejniki, ale podnosi temperaturę wody, co - niestety - obniża sprawność całego układu.

Tymczasem w instalacjach niskotemperaturowych najlepiej sprawdza się ogrzewanie powierzchniowe - to znaczy podłogowe, ścienne i sufitowe. To pierwsze jest już dość popularne, ale stosuje się je tylko w wybranych pomieszczeniach, gdyż ogranicza wybór materiałów do wykańczania posadzki.

Z ogrzewaniem ściennym oraz sufitowym nie ma takich problemów. Można je stosować właściwie wszędzie.

Jak to działa

Ogrzewanie ścienne i sufitowe to po prostu ściany lub sufit z wbudowanymi w nie elementami grzejnymi - najczęściej rurkami z polietylenu albo miedzi, przez które przepływa ciepła woda (o temperaturze 40-55°C). Elementy te umieszcza się pod warstwą wykończeniową ściany - tynkiem lub różnego rodzaju płytami prefabrykowanymi. Niektóre firmy oferują też gotowe płyty gipsowo-kartonowe z zamocowanymi wewnątrz rurkami.

Kiedy uruchamia się ogrzewanie, elementy grzejne przekazują ciepło przykrywającemu je materiałowi. W ten sposób powstaje duża jednolita powierzchnia o temperaturze 30-33°C, która równomiernie oddaje ciepło do pomieszczenia. Nie ma stref przegrzania i niedogrzania, nie ma wyższej temperatury pod sufitem i niższej przy podłodze. Ogrzewanie ścienne jako jedyny system grzewczy zapewnia równomierny rozkład temperatury na całej wysokości pomieszczeń.

Uwaga! W dużych pomieszczeniach, w których odległość między przeciwległymi ścianami przekracza 5 m, ogrzewanie tylko jednej ze ścian może nie wystarczyć do zapewnienia komfortu cieplnego. Wtedy ogrzewanie powinno się ułożyć także na ścianie przeciwległej.

Komfortowo i oszczędnie

Tradycyjne grzejniki większość ciepła oddają przez konwekcję, to znaczy dzięki cyrkulacji powietrza w pomieszczeniu: nagrzane powietrze unosi się, a następnie, stopniowo stygnąc, opada. Wraz z powietrzem unoszony jest kurz, co u osób wrażliwych może wywoływać reakcje alergiczne, przy czym decydująca jest nie tylko ilość cząstek, lecz także ich rodzaj - w temperaturze powyżej 55°C cząsteczki kurzu łączą się ze sobą, a gdy są większe, stają się też bardziej drażniące.

W pomieszczeniach z ogrzewaniem ściennym unoszenie się kurzu jest ograniczone do minimum, a proces suchej destylacji w ogóle nie występuje. Ogrzewana ściana aż w 90% oddaje ciepło przez promieniowanie.

Ciepłe ściany - w szczególności zewnętrzne - umożliwiają obniżenie temperatury w ogrzewanych pomieszczeniach bez uszczerbku dla komfortu cieplnego domowników. Jak to możliwe? Ponieważ człowiek wymienia ciepło przez konwekcję (z otaczającym go powietrzem) oraz na drodze promieniowania (z przegrodami budowlanymi), dlatego na odczucie komfortu cieplnego ma wpływ zarówno temperatura powietrza, jak i średnia temperatura przegród. Jeśli więc będziemy otoczeni ciepłymi ścianami, możemy mieć w pomieszczeniach nieco niższą temperaturę powietrza - zwykle o 2-3°C mniej niż w pomieszczeniach z tradycyjnymi grzejnikami.

Obniżenie temperatury o jeden stopień jest równoznaczne z około 5-procentowym zmniejszeniem zużycia energii. Ponadto obniżenie temperatury w pomieszczeniu ma istotny aspekt higieniczny - powietrze jest mniej wysuszone, dlatego mieszkańcy rzadziej odczuwają podrażnienia oczu oraz błon śluzowych i rzadziej zapadają na choroby gardła i krtani.

Konstrukcje grzejników ściennych

Z cienkich rurek polietylenowych.

Rurki o średnicy 6 mm, którymi płynie woda, mocuje się na ścianach, a rury zasilające, którymi ciepła woda dopływa z kotła bądź innego urządzenia grzewczego, oraz rury powrotne

- odprowadzające wodę wychłodzoną - są układane w podłodze tuż przy ścianie. Na rurki nakłada się dwie warstwy tynku: najpierw o grubości około 8 mm, a potem - po nałożeniu specjalnej siatki z włókna szklanego - drugą, o grubości około centymetra. Ta cienka warstwa tynku sprawia, że grzejnik ścienny ma małą bezwładność i szybko się nagrzewa.

Z rur trójwarstwowych.

W tym rozwiązaniu ciepła woda płynie rurami trójwarstwowymi PEX/AL/PEX (a więc z wkładką aluminiową zatopioną w ściance z polietylenu) o średnicy o 11,6 mm. Są to takie same rurki jak te, z których wykonuje się ogrzewanie podłogowe. Najczęściej rury te mocuje się do ściany lub sufitu za pomocą specjalnych listew montażowych. Ale są też dostępne gotowe moduły z rurkami zamocowanymi na arkuszach siatki stalowej (siatka stanowi jednocześnie ochronę tynku przed spękaniem). Moduły są dostępne w kilku wielkościach - różnej wysokości i szerokości. Montaż takiego grzejnika ściennego polega na zamocowaniu i podłączeniu modułów, a następnie nałożeniu na nie 2,5-centymetrowej warstwy tynku lub płyt gipsowo-kartonowych.

Ciepłowodowe panele grzewcze.

Są zbudowane z dwóch podstawowych elementów:

- kolektora zasilającego, czyli miedzianej rury, w której płynie ciepła woda przygotowana przez źródło ciepła (np. kocioł lub pompa ciepła);

- ciepłowodów, czyli miedzianych przewodów (stykających się w dolnej części z kolektorem), których poziome odcinki są wypełnione specjalnym płynem, tzw. czynnikiem roboczym. Płyn ogrzewa się od kolektora i już w temperaturze 30°C zaczyna wrzeć, co powoduje unoszenie się pary w pionowe, "faliste" odcinki ciepłowodów. Para w wyniku oddawania ciepła ścianie skrapla się i czynnik roboczy opada w dół. Tam znowu się nagrzewa, znowu paruje i tak proces się powtarza.

Panele ciepłowodowe można łączyć w pakiety, dobierając indywidualnie ich długość oraz liczbę. Pewnym kłopotem jest jednak to, że do zakrycia ciepłowodów potrzebna jest warstwa około 3 cm tynku.

Moduły z rur miedzianych.

Każdy moduł składa się z ułożonych poziomo dwóch rur o średnicy o 35 mm: zasilania i powrotu, połączonych ze sobą ułożonymi pionowo rurkami o średnicy o 8 mm. Rurki, którymi przepływa ciepła woda, są zamontowane na siatce stalowej. Moduły mocuje się przez wbijanie dybli (sprzedawanych w komplecie). Grubość tynku, jakim należy pokryć moduły, wynosi 3 cm.

Grzewcze płyty kartonowo-gipsowe.

Są to płyty kartonowo-gipsowe z gotowymi elementami grzejnymi z rur miedzianych bądź rur trójwarstwowych wewnątrz. Mają różną szerokość i wysokość, a ich grubość w zależności od producenta zawiera się w granicach 1,8-2,0 cm. Strona frontowa płyty jest gotowa do malowania albo tapetowania bądź położenia glazury. Płyty grzejne można łączyć szeregowo, a powierzchnię ścian między nimi wykończyć zwykłymi płytami gipsowo-kartonowymi o grubości 2 cm.

Systemy hypokaustyczne.

Ten typ ogrzewania wyróżnia to, że ciepło rozprowadzane jest przez podgrzane powietrze. Do najczęściej stosowanych należą systemy:

- bloczków z kanałami powietrznymi,

- ścian z przestrzenią powietrzną.

Pierwszy z tych systemów polega na zbudowaniu ściany ze specjalnych bloczków wapienno-piaskowych z pionowymi kanałami o średnicy o 7 cm (bloczki te spełniają wymagania wytrzymałościowe stawiane materiałom do budowy ścian nośnych). Pod kanałami powietrznymi prowadzi się specjalne rury, które ogrzewają krążące w kanałach powietrze, a przez to i całą ścianę.

Drugi system nie wymaga zastosowania specjalnych elementów budowlanych. Ściany można wznosić ze zwykłych cegieł bądź pustaków, do których za pomocą elementów dystansowych przymocowuje się płyty gipsowo-kartonowe. W ten sposób w ścianie powstaje szczelina, w której może krążyć powietrze podgrzewane przez specjalne rury grzewcze zamontowane przy podłodze.

Ogrzewanie a izolacja ścian

Jedną z zalet ogrzewania ściennego jest to, że ogranicza ono do minimum przenikanie ciepła z pomieszczenia na zewnątrz - przez ściany, które są ogrzewane. Trzeba jednak pamiętać, że choć samo pomieszczenie jest chronione przed stratami energii, na znaczne straty narażona jest sama ściana grzejna. Dlatego powinna mieć ona bardzo dobrą izolację cieplną: taką, by jej współczynnik przenikania ciepła nie przekraczał 0,30 W/(m2.K). Jeżeli jest większy, konieczne jest wykonanie dodatkowej izolacji. W przeciwnym razie, ze względu na duże straty ciepła, montowanie ogrzewania ściennego mijałoby się z celem.

Kiedy stosować ogrzewanie ścienne

Jak już było wspomniane, ogrzewanie ścienne nadaje się do zastosowania zwłaszcza w połączeniu z takimi źródłami ciepła, jak kotły kondensacyjne czy pompy ciepła. Urządzenia te osiągają wówczas sprawności wyższe niż wtedy, gdy współpracują z tradycyjnym ogrzewaniem grzejnikowym.

Ogrzewanie ścienne warto też stosować wszędzie tam, gdzie montaż grzejników jest niewskazany - ze względów estetycznych lub higienicznych, albo trudny technicznie - na przykład niełatwo znaleźć na nie odpowiednie miejsce. Zaletą ogrzewania ściennego jest bowiem to, że można je układać także tam, gdzie nie da się zamontować zwykłego grzejnika, a więc na przykład na łukach, kolumnach czy skosach dachowych, a kiedy brakuje miejsca na ścianach - również na suficie.

Ogrzewanie ścienne i sufitowe jest także niezastąpione w pomieszczeniach z basenem. Po pierwsze dlatego, że zazwyczaj mało tam miejsca na tradycyjne ogrzewanie. Po drugie, bo jest zupełnie niewrażliwe na korozję, która w warunkach panującej tam dużej wilgotności szybko niszczy tradycyjne grzejniki.