Grzejniki - końcowe odbiorniki ciepła w systemie centralnego ogrzewania

Grzejniki jako urządzenia techniczne nie są zbyt skomplikowane. Zasada ich pracy polega na przekazywaniu ciepła dostarczanego za pośrednictwem czynnika grzewczego (roboczego) do pomieszczenia. Są to najczęściej przeponowe wymienniki ciepła. Czynnikiem grzewczym w tradycyjnych urządzeniach jest woda lub para wodna, chociaż bywają też tzw. powietrzne rozwiązania grzejników.

Jako twórcę współczesnych grzejników uważa się Franza San Galli. Ten, pochodzący z Niemiec, inżynier i przemysłowiec, o włoskich korzeniach, urodził się w Kamieniu Pomorskim (wówczas zabór pruski), a w Szczecinie zdobywał pierwszą wiedzę w szkole gimnazjalnej, a następnie trochę pracował. Jednak w wieku 19 lat wyemigrował do Rosji do Sankt Petersburga, gdzie ożenił się i założył przedsiębiorstwo, które świadczyło usługi nawet dla carskiej rodziny. W 1855 r. wynalazł system doprowadzania ciepła ze źródła do oddalonych od niego, pomieszczeń- ogrzewanie centralne, który oparty był na układzie rur i elementów grzejnych- właśnie grzejników, w którym krążyła gorąca para wodna. Wielu uważa, że najbardziej innowacyjnym rozwiązaniem tego systemu był właśnie grzejnik, czyli urządzenie przekazujące dostarczone do niego ciepło pomieszczeniu. Swój wynalazek Galii nazwał „ciepłą skrzynką”. Pomimo wielu udoskonaleń, które dokonywały się na przestrzeni 150 lat, sama idea grzejnika pozostała niezmienna. Jako ciekawostkę można podać fakt, że urządzenie to doczekało się nawet pomnika, który znajduje się przed elektrociepłownią w Samarze (obecnie Rosja) [3]. Wynalazek Franza San Galli szybko upowszechnił się Niemczech a następnie w USA. W Polsce grzejniki zaczęto budować w miejscowości Strąporków (zwanej też stolicą polskich grzejników woj. świętokrzyskie) w tamtejszej odlewni żeliwa „Niekłań”, były to ciężkie żeliwne grzejniki o małej wydajności.

Porównując tradycyjne grzejniki cieczowe, stosowane w ogrzewaniu centralnym, do urządzeń ogrzewania miejscowego (np. pieców kaflowych) można powiedzieć, że część grzejna grzejnika odpowiada zewnętrznej obudowie pieca kaflowego. Różni je natomiast przede wszystkim wkład, którym w przypadku grzejnika jest dostarczona gorąca woda, ogrzewająca jego ścianki, a w przypadku pieca kaflowego palenisko, w którym to płomień ogrzewa ściany pieca.

 Obecnie, ze względu na sposób wymiany ciepła, grzejniki klasyfikuje się jako konwekcyjne oraz promieniujące (promiennikowe). Zasada działania grzejników konwekcyjnych polega na przekazywaniu ciepła powietrzu opływającemu elementy grzejne grzejnika. Wykorzystuje się do tego zjawisko konwekcji, czyli ruchu cząsteczek w gazie, związanego z różnicami temperatury. Ruch powietrza wokół elementów grzejnych grzejnika może być samoistny (konwekcja naturalna) lub wymuszony (np. wentylatorem- konwekcja wymuszona). Obecnie spotyka się dużą mnogość i różnorodność rozwiązań zarówno grzejników wykorzystujących zjawisko konwekcji naturalnej, jak również wymuszonej. Grzejniki promieniujące przekazują natomiast ciepło do pomieszczenia wykorzystując zjawisko promieniowania, czyli wysyłania strumieni ciepła do pomieszczenia. Można również spotkać grzejniki wysyłające promieniowanie podczerwone.

Najpopularniejsze i najczęściej stosowane to grzejniki płytowe, ponieważ cała powierzchnia grzewcza kontaktująca się z pomieszczeniem ma możliwość przekazywania ciepła w drodze promieniowania – ok. 50%. Pomimo tego grzejniki te zaliczane są do grupy grzejników konwekcyjnych. Ich popularność w Polsce rozpoczęła się w latach 90 – tych, kiedy to zaczęły się upowszechniać, powoli wypierając ciężkie i nieestetyczne grzejniki żeliwne. Wydaje się, że grzejniki płytowe, są najchętniej realizowane w systemach centralnego ogrzewania, zarówno w budownictwie wielorodzinnym jak i indywidualnym i wszystko wskazuje, że nieprędko to zmieni się. Tym bardziej, że są one w dalszym ciągu udoskonalane.Innym i równie interesującym rozwiązaniem są grzejniki wykonane z płyt ceramicznych lub kamiennych stosowane w szpitalach i żłobkach przychodniach lekarskich w celach higienicznych.

Ze względu na użyte materiały grzejniki można podzielić na: stalowe, żeliwne, miedziane, aluminiowe lub zbudowane z kilku materiałów np. stal, miedź, aluminium- grzejniki konwektorowe.

Grzejniki najczęściej lokalizuje się przy ścianach zewnętrznych lub pod oknami, co ma na celu ograniczenie dostawania się zimnego powietrza do pomieszczenia i zapewnienie prawidłowej cyrkulacji powietrza w pomieszczeniu. Innymi słowy zlokalizowanie grzejnika pod oknem, a więc w miejscu, w którym do pomieszczenia przedostaje się zimne powietrze (przede wszystkim ze względu na nieszczelności) umożliwia jego podgrzanie, dzięki czemu do dalszej części pomieszczenia przedostaje się już nie powietrze zimne, ale cieplejsze. Dzięki temu rozkład temperatur w pomieszczeniu wykazuje stabilność i równomierność. Korzystne jest również lokalizowanie grzejnika przy ścianach zewnętrznych, ponieważ eliminuje to niekorzystny wpływ chłodu na organizm człowieka.

Obecnie grzejniki zaczęły też spełniać funkcje dekoracyjne, np. eleganckie grzejniki łazienkowe, które mogą służyć nie tylko ogrzewaniu, ale można na nich suszyć ubrania, a przy okazji są ciekawym elementem wystroju wnętrza. Wszystkie przedstawione powyżej grzejniki charakteryzują się stosunkowo małymi rozmiarami w porównaniu do rozmiarów pomieszczeń ogrzewanych oraz wysoką temperaturą powierzchni (zwykle znacznie wyższą od temperatury średniej w pomieszczeniu).

Opracowanie: mgr inż. Joanna Kopica, mgr inż. Radosław Turski.

Materiał objęty prawem autorskim. Publikacja w części lub w całości wyłącznie za zgodą redakcji.

Foto: Zehnder