Ciepło, cieplej, gorąco. Gdy w domu jest centralne ogrzewanie

Centralne ogrzewanie to wciąż najpopularniejszy system grzewczy, stosowany do ogrzewania domów jednorodzinnych w naszym kraju. Jaki powinien być, aby spełnił oczekiwania domowników?

Dawniej wysoko-, dzisiaj niskotemperaturowe

W domowych instalacjach centralnego ogrzewania woda podgrzewana jest najczęściej w kotle: gazowym, olejowym lub na paliwo stałe. Zależnie od temperatury, jaką osiąga, instalację nazywa się:
- niskotemperaturową - gdy woda ma temperaturę do 60°C,
- wysokotemperaturową - gdy jej temperatura jest wyższa i wynosi do 95°C.
Z kotła woda płynie przewodami do grzejników i na drodze od kotła do grzejników nazywana jest wodą zasilającą, a jej temperatura - temperaturą zasilania. Tam oddaje ciepło, po czym ochłodzona wraca do kotła. W tej części instalacji nazywana jest wodą powrotną i ma temperaturę powrotu.

Parametry pracy instalacji wpływają na całkowity koszt wykonania instalacji i późniejsze koszty eksploatacji. Na przykład:
- jeśli dom jest wyposażony w instalację niskotemperaturową, do jego ogrzania potrzebne są większe grzejniki (a więc droższe) niż do ogrzania takiego samego domu z instalacją wysokotemperaturową;
- instalacja z rur plastikowych pracująca w niskich parametrach (woda o niższej temperaturze i niższym ciśnieniu) będzie trwalsza;
- w instalacji niskotemperaturowej można instalować kotły kondensacyjne, których sprawność przekracza 100% - wprawdzie droższe przy zakupie, ale tańsze w eksploatacji.

Grawitacyjne lub pompowe

Zależnie od sposobu wymuszania obiegu wody w instalacji ogrzewanie może być grawitacyjne lub pompowe.
W ogrzewaniu grawitacyjnym krążenie wody jest wymuszane różnicą jej gęstości na zasilaniu i powrocie na skutek zmian temperatury oraz różnicą wysokości między grzejnikami a kotłem. System ten ma wiele ograniczeń:
- przewody muszą być ułożone z odpowiednim spadkiem,
- średnice rur muszą być duże - znacznie większe niż w ogrzewaniu pompowym,
- w instalacji nie powinno się montować elementów o dużym oporze hydraulicznym (na przykład niektórych zaworów termostatycznych, grzejników płytowych),
- odległość między źródłem ciepła a grzejnikami nie powinna być duża.
W ogrzewaniu pompowym obieg wody wymuszany jest za pomocą pompy zainstalowanej na zasilaniu (za kotłem) lub powrocie z instalacji (przed kotłem). W takiej instalacji:
- średnice przewodów mogą być mniejsze niż w grawitacyjnej,
- można zainstalować większość elementów automatycznej regulacji i grzejniki płytowe o mniejszej pojemności wodnej,
- nie jest istotne wzajemne położenie grzejników i źródła ciepła oraz odległości między nimi.

Otwarte lub zamknięte
Każda instalacja centralnego ogrzewania musi być wyposażona w naczynie wzbiorcze, którego zadaniem jest przejmowanie zmian objętości wody spowodowanych zmianami jej temperatury. Zależnie od sposobu zabezpieczenia instalacji c.o. wyróżniamy instalacje otwarte (z otwartym naczyniem wzbiorczym) i zamknięte (z zamkniętym naczyniem wzbiorczym).
Otwarte naczynia wzbiorcze są źródłem ciągłych ubytków wody w instalacji (zgromadzona w nich woda paruje), co zmusza do stałego uzupełniania ubytków świeżą wodą, a więc sprzyja korozji. Otwarte naczynie trzeba przy tym koniecznie zamontować powyżej najwyższego punktu instalacji c.o. i ocieplić je lub w inny sposób zabezpieczyć przed zamarzaniem wody. Miejsce na montaż otwartego naczynia wzbiorczego trzeba przewidzieć już na etapie projektu.
Nowe instalacje centralnego ogrzewania zwykle wyposaża się w zamknięte naczynie wzbiorcze. Są to naczynia przeponowe, czyli stalowe zbiorniki ciśnieniowe z wbudowaną gumową membraną, oddzielającą zgromadzone w nich: sprężony gaz i wodę z instalacji grzewczej. Zaletą tego systemu jest możliwość zamontowania naczynia wzbiorczego w pomieszczeniu kotłowni (nie musi być ono w najwyższym punkcie instalacji) i ograniczenie do minimum ubytków wody spowodowanych jej odparowaniem.

Nowe instalacje centralnego ogrzewania zwykle wykonuje się jako zamknięte – wyposażone w pompę i przeponowe naczynie wzbiorcze. Autor: Krzysztof Zasuwik

Sposoby rozprowadzenia przewodów

Najpopularniejsze sposoby prowadzenia instalacji centralnego ogrzewania to:
- dwururowy,
- z rozdzielaczami,
- jednorurowy.
Wybór systemu zależy między innymi od rodzaju i przeznaczenia budynku. Zwykle decyduje o tym projektant instalacji, często w porozumieniu z inwestorem.
W systemie ogrzewania dwururowego z rozdziałem dolnym gorąca woda podgrzewana w kotle jest rozprowadzana przewodami poziomymi po najniższej kondygnacji, a dalej przewodami pionowymi (pionami) na poszczególne kondygnacje i do grzejników. Aby doprowadzić przewody do grzejników we wszystkich pomieszczeniach, trzeba wykonać liczne przebicia przez stropy. W domach z tak wykonaną instalacją przez większość pomieszczeń muszą przebiegać mało estetyczne pionowe przewody, chyba że poprowadzi się je w bruzdach ściennych.
Ogrzewanie dwururowe z rozdziałem górnym wykonuje się podobnie, z tą różnicą, że od kotła do pionów przewody rozprowadzone są po najwyższej (a nie jak poprzednio – najniższej) kondygnacji.
Zmodyfikowaną wersją ogrzewania dwururowego jest system rozdzielaczowy. Rozdzielacz znajduje się na każdej kondygnacji. Do niego doprowadzone są przewody, którymi czynnik grzewczy dopływa ze źródła ciepła. Z rozdzielacza poprowadzone są przewody do poszczególnych grzejników. Układa się je w warstwie podłogi w rurach osłonowych. Jedynym widocznym elementem instalacji są grzejniki.
Bardzo wygodny i estetyczny system rozdzielaczowy można jednak zastosować tylko wtedy, gdy architekt odpowiednio wcześniej tak zaprojektuje podłogę, by było można poprowadzić w niej przewody grzejne - potrzebny jest odpowiedni zapas wysokości na przewody wraz z warstwą ocieplenia, na przykład styropianu.
Ale system ten ma też swoje słabe strony: trudno jest zmienić miejsce montażu grzejników (na przykład gdy zmienia się aranżację wnętrza) czy gdy to konieczne, wymienić odcinki przewodów prowadzonych w podłodze.
W systemie jednorurowym woda powracająca z jednego grzejnika zasila następny. Łatwo jest prowadzić rury w listwach przypodłogowych, ale trzeba odpowiednio zwiększać powierzchnie grzejników wraz ze wzrostem odległości od kotła, bo woda grzewcza jest coraz chłodniejsza.
Wybór najbardziej efektywnego systemu ogrzewania jest zadaniem projektanta instalacji. Powinien on ściśle współpracować z architektem (na przykład uzgodnić z nim miejsce umieszczenia grzejników, miejsca przebić przez ściany i stropy) i z inwestorem.
Średnice rur trzeba dobrać w taki sposób, by czynnik grzewczy miał prędkość, przy której nie będzie wytrącał się kamień i nie będą wymywane cząstki materiału. Rury powinny być szczelne na dyfuzję tlenu (przedostający się do wody tlen sprzyja korozji i zapowietrzeniom) i odporne na temperaturę w instalacji.

W systemie dwururowym do każdego grzejnika doprowadzona jest jedna rura z gorącą wodą biegnąca od pionu zasilającego i druga z wodą ochłodzoną - do pionu powrotnego. Autor: Agnieszka Sternicka , Marek Sternicki

W systemie dwururowym z rozdzielaczami przewody prowadzone są w podłodze, najkrótszą drogą od rozdzielacza do każdego grzejnika i z powrotem. Autor: Agnieszka Sternicka , Marek Sternicki

W systemie jednorurowym przewód zasilający jest podłączony do kolejnych grzejników. Przewód powrotny jest poprowadzony najkrótszą drogą do pionu. Autor: Agnieszka Sternicka , Marek Sternicki

Uwaga! Każdy system do centralnego ogrzewania oraz materiały i urządzenia tego systemu powinny mieć aprobatę Centralnego Ośrodka Badawczo-Rozwojowego Techniki Instalacyjnej COBRTI INSTAL, dopuszczającą go do stosowania w instalacjach sanitarnych.

Materiały rur

Instalacje centralnego ogrzewania można wykonywać z rur stalowych, miedzianych lub plastikowych z wkładką antydyfuzyjną.
Rury stalowe czarne ze szwem używane są między innymi do systemów tradycyjnych z pionami i gałązkami, do rozprowadzenia instalacji po piwnicy oraz w instalacjach z rozdzielaczami - do zasilania szafek rozdzielczych z kotła.
Wadą tego materiału jest stosunkowo drogie i uciążliwe wykonawstwo. Instalacja z rur miedzianych powinna być napełniona wodą odpowiedniej jakości. Rury te (ze zwoju) można prowadzić w systemach dwururowych w podłodze na odcinku od rozdzielaczy do grzejników lub w systemach jednorurowych. Trzeba pamiętać  o stosowaniu przekładek dielektrycznych na styku miedzi z innymi materiałami.
Jeśli chce się zrobić instalację z rur plastikowych, trzeba wybrać takie, które nie przepuszczają tlenu. Już na etapie projektu należy przewidzieć kompensacje. Bezsprzeczną zaletą systemu z rur plastikowych jest możliwość szybkiego i czystego montażu.

Rury miedziane w zwojach można prowadzić w podłodze tak, by odcinek od rozdzielacza do grzejnika był wykonany z jednego odcinka. Autor: WIELAND		Do instalacji centralnego ogrzewania i ogrzewania podłogowego używa się rur plastikowych z PEX i wielowarstwowych. Układa się je w rurach osłonowych. Autor: IBP INSTALFITTINGS		Rury plastikowe odpowiedniej jakości można prowadzić w podłodze: od rozdzielacza do grzejników. Autor: WAVIN

Podłączenie grzejników

Sposób podłączenia grzejników jest w dużej mierze zależny od sposobu rozprowadzenia instalacji. Do instalacji prowadzonych w podłodze zwykle montuje się grzejniki zasilane od dołu (można je wtedy bez problemu opróżnić z wody w razie potrzeby), do prowadzonych w sposób tradycyjny (w ścianach lub po wierzchu) - grzejniki zasilane z boku. Lepiej unikać podłączania od góry, na tak zwanym syfonie. Rozwiązanie to pociąga za sobą niebezpieczeństwo zapowietrzeniagrzejnika (szerzej o sposobach podłączania grzejników pisaliśmy w artykule Grzejniki płytowe - przegląd, w Muratorze 3/01 s. 97-103).

Instalacje centralnego ogrzewania w nowo budowanych domach chętnie prowadzone są w podłodze. Autor: Leszek Łagoda		Do nich zwykle montuje się grzejniki zasilane od dołu... Autor: Krzysztof Zasuwik		...ale można także zamontować grzejniki zasilane z boku. Autor: COMAP

Produkowane obecnie grzejniki są fabrycznie wyposażone we wkładki termostatyczne (do zamontowania głowic termostatycznych) - zwykle z możliwością dwustopniowej regulacji.
Celowe jest zastosowanie zaworów odcinających u podstawy grzejnika, umożliwiających opróżnienie z wody pojedynczego grzejnika lub odcięcie go od instalacji.

Bardzo ważnym elementem instalacji – pozwalającym racjonalnie wykorzystać ciepło – są zawory termostatyczne. Autor: Jarosław Kąkol

Ile ciepła musi dostarczyć centralne ogrzewanie?

Instalacja c.o. powinna pokryć zapotrzebowanie domu na ciepło, czyli sumę strat ciepła. Straty ciepła powstają przez:
- przenikanie ciepła przez przegrody zewnętrzne: ściany, okna, dach;
- straty ciepła przez przegrody wewnętrzne: ściany i stropy między pomieszczeniami ogrzewanymi (pokojami, kuchnią, łazienką)i nieogrzewanymi (garażem, piwnicą);
- ogrzewanie powietrza zużywanego na wentylację (świeżego, napływającego z zewnątrz, a więc chłodnego);
- akumulację ciepła w przegrodach oddzielających ogrzewane pomieszczenia (nagrzewanie się przegród).
Ilość ciepła wytwarzana przez kocioł musi być jeszcze większa. Dodatkowo powinna bowiem uwzględniać:
- wszystkie straty ciepła występujące na drodze od kotła do grzejników (tak zwana sprawność przesyłu); można je ograniczyć, izolując przewody, zwłaszcza te prowadzone przez pomieszczenia nieogrzewane;
- sprawność wytwarzania energii - sprawność nowoczesnych kotłów niekondensacyjnych sięga 93-95%, a kondensacyjnych - powyżej 100%.

Co powinien zawierać projekt?
Projekt instalacji nie jest niezbędny do jej wykonania, ale warto go zrobić. W projekcie zostaną obliczone straty ciepła poszczególnych pomieszczeń, zaprojektowane średnice przewodów, rodzaj armatury i nastawy zaworów termostatycznych, a także dobrane wielkości grzejników. Projekt kosztuje około 1000 złotych, ale wydane na niego pieniądze z pewnością nie zostaną stracone. Instalacja wykonana zgodnie z projektem będzie dopasowana do domu i potrzeb domowników.
Projekt powinien zawierać:
- rzuty wszystkich ogrzewanych kondygnacji z wrysowanymi w nie grzejnikami, rozprowadzeniem przewodów i pionami lub szafkami rozdzielaczowymi;
- rozwinięcie instalacji (rysunek źródła ciepła, przewodów i grzejników, z pominięciem ścian budynku) z oznaczoną mocą cieplną i wielkością grzejników, średnicami przewodów, nastawami na wszystkich elementach automatycznej regulacji, zaworami odcinającymi, odwodnieniami, odpowietrzeniami etc.