Grzałki grzejnikowe

Wstęp

Wahania klimatu i coraz częstsze nagłe spadki temperatur powodują, że nawet w środku lata zaczyna nam brakować ciepła i z utęsknieniem spoglądamy na kaloryfery. Korzystanie z grzejnika c.o. poza sezonem grzewczym jest jednak trudne. Instalacje podłączone do sieci centralnego ogrzewania uzależnione są od dostawcy ciepła (spółdzielni mieszkaniowej), która rozpoczęcie grzania bądź jego zakończenie obwarowuje szeregiem przepisów. W domkach jednorodzinnych włączanie kotła c.o. poza sezonem jest z kolei uciążliwe, lub wręcz niemożliwe z powodu braku paliwa. Wygodnym rozwiązaniem tego problemu może okazać się grzałka grzejnikowa. W artykule omówiono budowę grzałek, zasady ich montażu i regulacji oraz typowe przykłady zastosowań.

Budowa grzałki grzejnikowej

Grzałka grzejnikowa składa się jest z kilku podstawowych elementów do których należą:

– rurkowy element grzejny (zwykle w kształcie wydłużonej podkowy)

– czujnik termostatyczny

– głowica z układem sterowania i bezpiecznikiem termicznym

– kabel zasilający

Rys.1 Budowa elementu grzejnego Ozn. 1-skrętka grzejna, 2-wyprowadzenie do głowicy sterującej, 3-izolacja z tlenku magnezu, 4-rurka z miedzi lub stali nierdzewnej, 5-izolacja z ceramiki, 6-uszczelka

Rurkowe elementy grzejne wykonane są w standardowy sposób. Jako obudowę stosuje się najczęściej rurkę miedzianą lub ze stali nierdzewnej. Wewnątrz rurki umieszczony jest drut oporowy (tzw. skrętka grzejna) typu Kanthal, Akrothal (stop żelaza-chromu i aluminium) lub Nikrothal (stop niklowo-chromowy). Skrętka grzejna odizolowana jest od obudowy rurkowej izolacją z tlenku magnezu MgO, a na końcu rurki uszczelką silikonowo-gumową i izolatorem ceramicznym. Wyprowadzone dwa styki skrętki grzejnej biegną dalej do głowicy sterującej.

Trwałość rurkowych elementów grzejnych jest bardzo wysoka pod warunkiem prawidłowego użytkowania grzałek. Istotnym parametrem pracy jest np. maksymalne obciążenie powierzchniowe które mówi, ile mocy grzewczej przypada na centymetr kwadratowy grzałki. Parametr ten zmienia się w zależności od ogrzewanego medium (woda, olej, powietrze) a także od sposobu i szybkości odprowadzania ciepła (np. woda stojąca, woda w ruchu).

Głowica sterująca grzałki ma za zadanie umożliwić regulację temperatury elementu grzejnego i samoczynne wyłączenie się grzałki w przypadku:

– osiągnięcia nastawionej temperatury w grzejniku (odpowiada za to czujnik termostatyczny grzałki)

– przekroczenia przez grzałkę maksymalnego obciążenia powierzchniowego (odpowiada za to bezpiecznik termiczny).

Głowice mogą posiadać termostat sterowany ręcznie lub elektronicznie, poprzez programator. W pierwszym przypadku ręczne nastawienie termostatu powoduje automatyczne włączenie się grzałki i jej pracę do momentu osiągnięcia wymaganej temperatury. Termostaty z programatorem posiadają osobny element mocowany na ścianie w pomieszczeniu zasilany bateryjnie, który za pośrednictwem podczerwieni steruje pracą termostatu. Programatory umożliwiają zaprogramowanie czasu włączenia i wyłączenia się grzałki tak, aby uruchamiała się ona o dowolnej godzinie np. w okresie II taryfy prądowej.

Fot. Nowoczesny termostat w wersji elektronicznej sterowany bezprzewodowo

Głowice grzałek mogą mieć bardzo różne wykonania. Najtańsze, nieruchome są zintegrowane z elementem grzejnym i stanowią z nim jedną całość. Przy wkręcaniu w grzejnik należy uważać na ustawienie głowicy w odpowiedniej pozycji. Droższe modele posiadają głowice obrotowe, które po zamocowaniu grzałki w grzejniku można swobodnie obracać. Najdroższe są grzałki kompaktowe, gdzie głowica sterująca stanowi integralny element odłączny od elementu grzejnego. W tym rozwiązaniu głowice mogą być w każdej chwili zdemontowane, bez konieczności wykręcania grzałki z grzejnika. W najnowszych ofertach rynkowych dostępne są też maskownice kabla.

Oprócz grzałek z elementem rurkowym na rynku dostępne są też grzałki grzejnikowe tzw. patronowe wykonane w postaci pręta grzejnego, zwykle bez głowicy termostatycznej. Grzałki patronowe mają odmienną budowę, w rurce osłonowej metalowej umieszczony jest pręt ceramiczny owinięty drutem oporowym. Całość oddzielona jest od obudowy izolacją z MgO. Drut wyprowadzony jest z jednej strony grzałki i połączony dalej z kablem zasilającym. Grzałki patronowe mają większe maksymalne obciążenie powierzchniowe, dlatego są bardzo wydajne. Konstrukcje stosowane w grzejnikach posiadają na ogół bezpiecznik termiczny i ogranicznik temperatury (tzw. termik – element rozwierający styki po przekroczeniu maksymalnej temperatury) ustalający temperaturę w grzejniku na stałym poziomie. Grzałki patronowe zaleca się montować razem z programatorami czasowymi umieszczanymi w gniazdku elektrycznym.

Zastosowanie

Przyjazne i bezpieczne dla użytkownika ciepło grzałki umożliwia jej szerokie zastosowanie. W łazienkach grzałki służą do dogrzewania pomieszczeń w okresie jesiennym i późnowiosennym, przed lub po zakończeniu sezonu grzewczego. Grzałki umieszczone w grzejnikach drabinkowych pozwalają wykorzystywać je jako suszarki łazienkowe przez okrągły rok. Są też wygodnym rozwiązaniem w pokojach dziecięcych, w odróżnieniu do przenośnych grzejników elektrycznych nie grożą oparzeniem, czy spalaniem kurzu na spiralach grzejnych. Grzałka z termostatem jest alternatywą dla ochrony przed zamarzaniem grzejników niekorzystnie położonych, np. w holach, przedsionkach, garażach, szczególnie w instalacjach z kotłem na paliwo stałe.

Zasady montażu grzałek

Grzałki należy montować tylko w swobodnej przestrzeni grzejnika. Minimalna odległość elementu rurkowego od końca grzejnika powinna wynosi 20-30 cm, tak, aby możliwy był ruch wody wokół grzałki. Moc grzałki powinna być tak dobrana, aby stanowiła 70-80% mocy grzejnika obliczonej dla parametrów 90/70/20. Grzałki montuje się na ogół w grzejnikach łazienkowych drabinkowych w kolektorach pionowych grzejnika, ale możliwy jest także montaż:

– w grzejnikach żeliwnych, stalowych i aluminiowych członowych

– w grzejnikach łazienkowych drabinkowych w kolektorach poziomych

Grzałka powinna być zamocowana zawsze w dolnych częściach grzejnika. Montaż taki zapewnia lepszą wymianę ciepła. Pamiętajmy, że grzałka pracuje na grzejniku unieruchomionym (bez obiegu pompowego), wytwarzający się podczas ogrzewania ruch grawitacyjny wody kieruje ją zawsze do góry grzejnika a nie odwrotnie. W dolnej części grzejnika nie grozi też odsłonięcie grzałki z powodu ubytku wody w instalacji czy zapowietrzaniu się grzejnika. Poniżej kilka metod montażu:

1. Montaż pionowy.

Grzałka wkręcana jest do dolnego otworu przyłącznego pionowego kolektora grzejnika . Sposób montażu zależy od przyłączy grzejnikowych. Mamy tutaj co najmniej cztery możliwości:

a) Montaż na trójniku – stosowany w przypadku kolizji grzałki z zaworem powrotnym grzejnika. W otwór przyłączny wkręcamy najpierw trójnik i na przelocie instalujemy grzałkę, a na odgałęzieniu zawór powrotny. Zmienia się w tym wypadku rozstaw podejść pod grzejnik (jest mniejszy średnio o 7 cm)

b) Montaż bezpośrednio w grzejniku – możliwy w przypadku zastosowania na zasileniu zaworu grzejnikowego z tzw. rurką nurnikową. Zawór tego typu przyłączany jest od razu do zasilenia i powrotu, woda zasilająca grzejnik dopływa (jest wstrzykiwana do grzejnika) rurką, a powraca do instalacji szczeliną pomiędzy rurką a gniazdem zaworu. Rozwiązanie takie pozostawia swobodny dostęp do drugiego otworu przyłącznego grzejnika w którym można bezpośrednio umieścić grzałkę.

c) Montaż w kolektorze pionowym w grzejnikach 50 po osi – grzejniki zasilane w środku, tzw. „50 po osi” (nazwa pochodzi od rozstawu przyłączy w mm), o drabinkach poziomych i pionowych kolektorach nadają się doskonale do montażu grzałek. Grzałki możemy zamocować zarówno po lewej jak i po prawej stronie grzejnika w dolnym otworze przyłącznym.

d) Montaż w zaworze grzejnikowym – wymaga zastosowania specjalnego zaworu termostatycznego z przyłączem dla grzałki (np. VHX-Duo firmy Danfoss). Grzałka przechodzi przez zawór i mocowana jest w tym samym otworze przyłącznym co zawór.

2. Montaż poziomy

Dopuszczalny tylko w grzejnikach z poziomymi kolektorami ale pionowymi drabinkami (zgodnie z zasadami bezpieczeństwa grzałka musi być prostopadła do drabinek grzejnych). Montaż poziomy stosowany jest też dla grzejników członowych żeliwnych, stalowych i aluminiowych.

Przepisy bezpieczeństwa przy montażu

Grzejniki z grzałkami elektrycznymi muszą znajdować się zawsze w III strefie bezpieczeństwa łazienki, w minimalnej odległości od wanny i natrysku co najmniej 60 cm licząc od grzejnika do brzegu przyboru. Zabrania się montażu grzałek w grzejnikach zamocowanych nad wannami.

Montaż instalacji elektrycznej powinien wykonać elektryk z uprawnieniami. Grzałka powinna być podłączona do gniazdka z bolcem. Grzejnik po zamontowaniu grzałki winien mieć odcięty jeden zawór, aby nie dopuścić do krążenia wody w instalacji. Drugi zawór należy pozostawić otwarty dla zapewnienia rozszerzania się podgrzanej wody.

UWAGI KOŃCOWE

Pobór mocy przez grzałki zmienia się w czasie, największy jest na początku i związany z bezwładnością cieplną grzejnika. Po osiągnięciu parametrów zadanych na termostacie pobór prądu systematycznie spada. Grzałki opłaca się więc użytkować w dłuższym okresie czasu, najlepiej w drugiej taryfie. Do gniazdek elektrycznych warto zakupić dodatkowo programatory czasowe automatycznie wyłączające zasilanie poza II taryfą.

Temperatura grzejnika nigdy nie jest identyczna z temperaturą ustawioną na termostacie grzałki. Termostat nie bada bowiem temperatury powierzchni grzejnika ale tej jaka panuje wokół czujnika termicznego. Pamiętajmy, że grzałka umieszczona jest w dolnej części grzejnika i temperatura tam panująca, z powodu braku krążenia jest zawsze inna niż w pozostałych jego częściach. Różnice w temperaturach mogą sięgać od 5-15°C.