W przypadku grzejników kanałowych możemy mówić o niemal 100% konwekcji - powietrze ogrzewa się i unosi z nad grzejnika, udział promieniowania cieplnego jest minimalny.
Taka charakterystyka - o ile zostanie umiejętnie wykorzystana - może być wielką zaletą. Grzejnik umieszczony w podłodze, tuż przed przeszkleniami (zwykle drzwiami tarasowymi) tworzy przed nimi coś w rodzaju kurtyny powietrznej, zapobiegając intensywnemu wychładzaniu się reszty pomieszczenia. Nie można bowiem zapominać, że nawet przez bardzo dobre okna ciepła ucieka kilka razy więcej, niż przez zupełnie przeciętną ścianę. Przecież spełniające obecne normy okna mają współczynnik U maksymalnie 0,9 W/(m2·K), natomiast ściany zewnętrzne zaledwie 0,2.
Istotną zaletą grzejnika kanałowego jest również fakt, że dostarcza ciepło dokładnie tam, gdzie jest ono najbardziej potrzebne - w miejsce, gdzie jego straty są największe. Dzięki temu łatwiej zapobiec powstawaniu zimnych stref w pomieszczeniach.
Główną część takiego grzejnika stanowi wymiennik ciepła, przekazujący to ciepło do powietrza. Składa się on z miedzianych rur oraz osadzonych na nich aluminiowych blaszek, tzw. lameli.
Wymiennik znajduje się w metalowej wannie, stanowiącej obudowę kanału. Ta obudowa wyposażona jest w nóżki, umożliwiające dokładne wypoziomowanie. Ponadto w jej bocznych ściankach znajdują się przepusty służące do przeprowadzenia rur wodnej instalacji c.o., przewodów elektrycznych zasilających wentylatory, przewodu czujnika temperatury, łączącej się z głowicą termostatyczną długiej kapilary z czujnikiem temperatury.
Całość od góry przykrywa kratka, czy raczej mniej lub bardziej ozdobny ruszt maskujący. Ma ona za zadanie zasłonić wnętrze kanału przed wzrokiem domowników. Równocześnie jednak musi zapewniać swobodę ruchu powietrza, a wraz z nim ciepła. Ponadto ruszt musi być na tyle solidny i trwały, żeby można było po nim chodzić. I to nie zawsze w idealnie czystych butach. Dostępne są również pełne maskownice, którymi można szczelnie zasłonić kanał poza sezonem grzewczym. Ich zastosowanie jest uzasadnione, jeżeli grzejnik znajduje się na "szlaku komunikacyjnym" - np. przed drzwiami prowadzącymi z salonu na taras.
Jak gruba musi być podłoga w przypadku instalacji grzejników kanałowych?
Najwyższe grzejniki kanałowe mają ponad 20 cm, ale dostępne są też modele o wysokości zaledwie 7,5 cm. Skąd bierze się aż takie zróżnicowanie głębokości zabudowy? Przede wszystkim producenci starają się dopasować ofertę do potrzeb użytkowników. Zwykle na parterze, w podłodze na gruncie, do dyspozycji jest od kilkunastu do ponad 20 cm grubości podłogi, np. 20 cm styropianu i 7 cm wylewki. Jednak na stropie dopuszczalna wysokość jest o wiele mniejsza, bo tam może być zaledwie 4 cm jastrychu oraz 3-5 cm styropianu (razem 7-9 cm). Wprawdzie w stropach gęstożebrowych, takich jak Teriva, można wykuć otwór w pustakach wypełniających i umieścić w nim wannę grzejnika, ale wykucie kanału w poprzek belek nośnych zwykle jest niedopuszczalne. Właśnie z myślą o takich trudnych sytuacjach, producenci oferują bardzo płytkie warianty grzejników. Zagłębianie się w grubość właściwej konstrukcji stopu albo warstwę tzw. chudziaka (poniżej izolacji cieplnej i przeciwwilgociowej) w podłodze na gruncie - traktuje się jako ostateczność i raczej unika takiego rozwiązania.
Jakie są typowe wymiary grzejników kanałowych?
Obudowę grzejnika kanałowego, czyli wykonaną z blachy wannę trzeba ukryć w dostępnej grubości podłogi. To właśnie wysokość wanny należy traktować jako wymiar podstawowy. Wynosi od ok. 7,5 do ponad 20 cm. Najczęściej wanna jest stosunkowo wąska, ale może mieć od 20 do ponad 40 cm. Natomiast długość jest znacznie bardziej zróżnicowana. Typowe wymiary wynoszą od 1,0 do 3,5 m, lecz kanały i grzejniki można ze sobą łączyć.
Im większy jest grzejnik, tym zwykle ma większą moc. Jednak tu trzeba poczynić zastrzeżenie, że w sposób ścisły odnosi się to tylko do bardzo podobnych modeli. Ponadto przyrost mocy można osiągnąć powiększając każdy z wymiarów - długość, szerokość, głębokość. Oczywiście, nie z racji zwiększenia wymiarów samego kanału, lecz umieszczonego w nim wymiennika ciepła.
Jaką rolę pełni radiator w grzejniku kanałowym?
Specyficzna budowa grzejnika kanałowego z jednej strony wynika ze sposobu w jaki przekazuje on ciepło, z tego, że jego ruch jest możliwy praktycznie tylko dzięki konwekcji. Z drugiej jednak, musi ona uwzględniać jego dość nietypową lokalizację, czyli konieczność zmieszczenia wszystkich elementów w grubości podłogi, zatem generalnie w dość ograniczonej przestrzeni.
Przez rury wymiennika ciepła, stanowiącego zasadniczą część grzejnika kanałowego, przepływa gorąca woda, krążąca w instalacji c.o. Natomiast połączone z tymi rurami dość gęsto upakowane aluminiowe blaszki pełnią rolę radiatora, wielokrotnie zwiększając powierzchnię wymiany ciepła z otaczającym całość powietrzem. To właśnie tworzące swoiste ożebrowanie lamele mają zasadniczy wpływ na uzyskiwaną moc, ale także na to, na ile podatny na zabrudzenie oraz na ile łatwy do czyszczenia jest grzejnik. Dlatego wymiar, kształt, sposób wykończenia blaszek jest u solidnych producentów rzeczą bardzo dokładnie przemyślaną.
Aby konwekcyjny ruch ogrzewanego powietrza zachodził intensywnie, wskazane byłoby użycie wymiennika wysokiego i raczej wąskiego. Wprawdzie największe grzejniki kanałowe mają ok. 20 cm wysokości, ale do domów jednorodzinnych trafiają raczej modele znacznie niższe, o wysokości ok. 10 cm. Wówczas wymienniki są zaś szersze niż wyższe. Przy takich niekorzystnych proporcjach wcale nie jest łatwo uzyskać wysoką moc, dlatego w grzejnikach kanałowych szczególnie często zakłada się wentylatory. Zwiększają one intensywność ruchu powietrza, a wraz z nim również wymiany ciepła.
Jak montuje się grzejniki kanałowe?
Podstawowa kwestia to samo doprowadzenie rur przyłączy c.o. od rozdzielacza do miejsca, w którym ma znaleźć się grzejnik. Na szczęście, nie ma tu jakichś specjalnych różnic względem innych rodzajów grzejników.
Bardzo ważne jest natomiast wyznaczenie poziomu, na którym ma się znaleźć górna krawędź wanny (obudowy). Trzeba tu uwzględnić również grubość wszystkich warstw wykończeniowych podłogi. Jeżeli nie mamy w tej kwestii pewności, lepiej jest pozostawić przynajmniej kilka milimetrów zapasu - łatwiej będzie ukryć grzejnik nieco zbyt niski, niż nadmiernie wysoki. Tym bardziej, że ostatecznej korekty można dokonać regulując wysokość nóżek wanny. Należy przy tym pamiętać, że kanał od dołu powinien być izolowany cieplnie. Inaczej, na parterze budynku, ciepło będzie uciekać z grzejnika do gruntu.
Niewielki luz montażowy, np. po 2 cm z każdej strony, niezbędny jest także po bokach. Bardzo ważne jest ustawienie wanny właściwym bokiem w kierunku okna. Grzejniki kanałowe zwykle nie są bowiem symetryczne, lecz mają tzw. kierownice powietrza, czyli elementy wymuszające jego ruch w określony sposób. Najczęściej chodzi o to, żeby strumień podgrzanego już powietrza kierowany był w kierunku okna, a zasysano je od strony pomieszczenia.
Wstępnie ustawioną wannę trzeba wypoziomować, a jej nóżki przykręcić do podłoża. Potem można podłączyć rury do przyłączy i przeprowadzić próbę szczelności. Na tym etapie trzeba też pamiętać o doprowadzeniu przewodów - zasilania wentylatorów czy czujnika temperatury. Jeżeli wszystko jest gotowe, szczelinę wokół wanny można wypełnić niskoprężną pianką, ewentualnie rzadką zaprawą. Nie można przesadzić z ilością pianki lub używać mocno pęczniejących odmian, żeby nie zdeformować blachy. Na czas dalszych robót budowlanych i remontowych, grzejnik (kanał) należy szczelnie przykryć płytą dołączoną do grzejnika, albo odpowiednio dociętą płytą drewnopochodną.
Od czego zależy moc grzejnika?
Wszystkie grzejniki wodne, w tym kanałowe, mają tak naprawdę zmienną moc.
Zależy ona bowiem od kilku zasadniczych czynników:
- temperatury wody zasilającej;
- temperatury wody powracającej z grzejnika do kotła;
- temperatury powietrza w pomieszczeniu;
- tego, czy wymiana ciepła z otoczeniem następuje w sposób swobodny.
Producenci podają moc nominalną zawsze dla określonych wartości temperatury. Na przykład 800 watów (W) dla 75/65/20°C (zasilanie/powrót/temperatura w pomieszczeniu). W katalogach udostępniają też wzory lub tabele, umożliwiające wyznaczenie mocy dla innych parametrów pracy. To ważne, bo różnice są naprawdę duże - grzejnik z naszego przykładu będzie miał przy 55/45/20°C zaledwie 300 W.
Jednak trzeba podkreślić, że wszelkie takie obliczenia mają sens tylko wówczas, gdy grzejnik pracuje w normalnych, typowych dla danej konstrukcji warunkach. Jeżeli np. częściowo zasłonimy kaloryfer, to faktycznie przekazywana moc spadnie. W przypadku grzejnika kanałowego, nawet częściowe zasłonięcie rusztu może wręcz drastycznie zmniejszyć moc oraz ilość ciepła, przekazywanego do pomieszczenia (przenosi się ono tylko wraz z powietrzem). Jednak z drugiej strony, np. dodanie wentylatorów może tę moc radykalnie zwiększyć. Omówimy to zjawisko nieco dalej.
Jakie wentylatory stosuje się w grzejnikach kanałowych?
Stosowanie wentylatorów w grzejnikach ściennych jest rzadkością. Wyjątkiem są tu wprawdzie tzw. klimakonwektory, ale to bardzo specyficzny rodzaj. One używane są również do chłodzenia wnętrz i głównie z tego względu potrzebny jest w nich wymuszony obieg powietrza.
Natomiast w grzejnikach kanałowych wentylatory stosowane są dość często. Gównie po to, żeby zwiększyć ich moc grzewczą. Z tego zadania wywiązują się zaś bardzo dobrze.
Wentylatory powinny być przede wszystkim ciche. To w praktyce warunek konieczny. O ile umiarkowany szum będzie jeszcze do przyjęcia nawet w budynku biurowym, to w sypialni stanie się cechą dyskwalifikującą. A jaki miałoby sens kupowanie wentylatora, z którego nie będziemy korzystać?
Wentylatory w grzejniku powinny być ponadto energooszczędne i trwałe. To ważne, gdyż z założenia mają przecież pracować nawet wiele godzin dziennie i zwykle nie są tanie. Prędkość ich pracy jest regulowana, co pozwala nie tylko zmieniać faktyczną moc grzejnika, ale również ograniczać szum. Najczęściej regulacja jest skokowa, np. 3 biegi, rzadziej płynna. Wentylatory mogą być zasilane prądem przemiennym 230 V, czyli bezpośrednio z sieci, lub prądem stałym (12 lub 24 V), za pośrednictwem zasilacza. Ten ostatni może być wbudowany w grzejnik, albo umieszcza się go gdzieś poza nim.
Szczególnie w grzejniku z wentylatorami bardzo ważne są tzw. kierownice powietrza. To blaszane elementy, odpowiednio kierujące przepływem strumieni powietrza do i z grzejnika.
Na ile wentylatory mogą podnieść moc?
Sygnalizowaliśmy już, że zastosowanie wentylatorów umożliwia zwiększenie mocy grzejnika. Ich wpływ jest bardzo duży, ich użycie może zwiększyć oddawaną moc nawet 10-krotnie! Prawdopodobnie zaś większość osób wybierających grzejniki nie zdaje sobie sprawy, że różnica jest aż tak ogromna.
Jako przykład posłużą nam dwa grzejniki o podobnych rozmiarach. Oba mają długość 200 cm oraz szerokość 20 cm. Oba są płytkie - ten bez wentylatora ma 9 cm, natomiast wentylatorowy zaledwie 7,5 cm. W tabeli zestawiliśmy ich przykładowe moce dla dwóch często spotykanych wariantach temperatury wody w obiegu. Dzięki temu przy okazji można się przekonać, jak bardzo temperatura wody wpływa na moc.
Od razu widać, że wariant z wentylatorami i ten bez nich dzieli niemal przepaść - moc już przy najniższym biegu jest prawie 5 razy wyższa. Warto jednak zauważyć, że ogromne znaczenie ma również temperatura wody w obiegu - nawet w wersji bez wentylatora. Co więcej, gdy zasilanie jest niskotemperaturowe (55°C), charakterystyczne dla coraz popularniejszych pomp ciepła i kotłów kondensacyjnych, to wówczas tylko użycie wentylatorów pozwala osiągnąć rozsądną moc.
Oczywiście, trzeba pamiętać, że na najwyższym biegu, nawet bardzo dobry wentylator będzie pracował dość głośno. Dlatego z założenia z ustawienia na maksimum mocy korzysta się tylko sporadycznie, np. chcąc jak najszybciej podnieść temperaturę w mocno wyziębionym wnętrzu.
Dlaczego w takich grzejnikach kanałowych nie stosuje się typowych głowic termostatycznych?
Grzejniki kanałowe wyposaża się w szczególnego rodzaju głowice termostatyczne z czujnikiem temperatury (tzw. wyniesionym), znajdującym się na końcu cienkiej i długiej rurki (kapilary). Chodzi o to, żeby pomiaru temperatury dokonywać poza kanałem, gdyż wewnątrz takiej blaszanej rynny temperatura jest przecież zupełnie inna niż w pokoju. Z tego względu stosowanie typowych głowic termostatycznych byłoby pozbawione sensu - intensywność pracy grzejnika zależałaby od kompletnie fałszywego sygnału na temat temperatury. Głowicę z kapilarą może też zastępować czujnik temperatury w pomieszczeniu, współpracujący z elektrozaworem umieszczonym na rozdzielaczu, z którego zasilany jest grzejnik.
Czy grzejnik kanałowy może służyć do chłodzenia?
W niektórych instalacjach, najczęściej zasilanych przez pompy ciepła, grzejników kanałowych używa się również do chłodzenia pomieszczeń. Po prostu przez ich wymiennik ciepła płynie wówczas nie gorąca, lecz zimna woda.
Jednak w praktyce w ten sposób można używać jedynie modeli wyposażonych w wentylatory. Tylko one są w stanie zapewnić wówczas wymianę powietrza i ciepła z pomieszczeniem. Bez wymuszenia jego ruchu wentylatorami, ochłodzone powietrze - jako cięższe - po prostu zalegałoby wewnątrz kanału.
Redaktor: Jarosław Antkiewicz