Grzejnik (ogrzewanie)

Żeliwny grzejnik domowy
Wymiana ciepła za pomocą wbudowanego grzejnika łazienkowego wykorzystuje przepływ gorącej wody przez widoczne tutaj rury ze stali nierdzewnej w celu podniesienia temperatury otaczającego powietrza. Przedstawiony tutaj grzejnik służy również jako wieszak na ręczniki i podgrzewacz.

Grzejniki i konwektory to wymienniki ciepła przeznaczone do przenoszenia energii cieplnej z jednego ośrodka do drugiego w celu ogrzewania pomieszczeń.

Denison Olmsted z New Haven w stanie Connecticut był pierwszą osobą, która użyła terminu „grzejnik” na oznaczenie urządzenia grzewczego w patencie z 1834 r. dotyczącym pieca z wymiennikiem ciepła, który następnie emitował ciepło. W patencie napisał, że jego wynalazek był „osobliwym rodzajem aparatu, który nazywam grzejnikiem”. Grzejnik wynalazł Franz San Galli w 1855 roku, urodzony w Królestwie Prus rosyjski biznesmen mieszkający w Petersburgu . Pod koniec XIX wieku firmy takie jak American Radiator Company , promowało grzejniki żeliwne w porównaniu z wcześniejszymi konstrukcjami wykonanymi ze stali, aby obniżyć koszty i poszerzyć rynek.

Promieniowanie a konwekcja

Grzejnik to urządzenie, które przekazuje ciepło do ośrodka głównie poprzez promieniowanie cieplne . W praktyce termin grzejnik jest często stosowany w odniesieniu do wielu urządzeń, w których płyn przepływa przez odsłonięte rury (często z żebrami lub w inny sposób zwiększający powierzchnię), mimo że takie urządzenia mają tendencję do przenoszenia ciepła głównie na drodze konwekcji i mogą logicznie nazywać się konwektorami .

Terminy grzejnik konwekcyjny i konwektor odnoszą się do klasy urządzeń, w których źródło ciepła nie jest bezpośrednio odsłonięte. Ponieważ bezpieczeństwo gospodarstwa domowego i zasilanie z podgrzewaczy wody utrzymują temperaturę na stosunkowo niskim poziomie, promieniowanie jest nieefektywne w porównaniu z konwekcją. [ potrzebne źródło ]

Źródło energii

Grzejnik ciepłej wody przypominający listwę przypodłogową (na górze), zakryty (po lewej) i otwarty (po prawej), widok od wewnątrz (na dole) przedstawiający aluminiowe żebra przymocowane szeregowo do miedzianej rury

Para

Grzejnik żeliwny z jednorurowym doprowadzeniem pary i odpowietrznikiem grzejnika

Para ma tę zaletę, że przepływa przez rury pod własnym ciśnieniem, bez konieczności pompowania. Z tego powodu przyjęto go wcześniej, zanim pojawiły się silniki i pompy elektryczne. Para jest również znacznie łatwiejsza do dystrybucji w dużych, wysokich budynkach, takich jak drapacze chmur , niż gorąca woda . Jednakże wyższe temperatury, w jakich działają systemy parowe, czynią je z natury mniej wydajnymi, ponieważ niepożądane straty ciepła są nieuchronnie większe. [ potrzebne źródło ]

Rury parowe i grzejniki są podatne na wydawanie dźwięków uderzeniowych, zwanych młotem parowym . Wydech powstaje, gdy część pary skrapla się w wodę w poziomej części rurociągu parowego. Następnie para zbiera wodę, tworzy „ślimak” i wrzuca ją z dużą prędkością do złączki rurowej, powodując głośny dźwięk młotkowania i znaczne naprężenie rury. Ten stan jest zwykle spowodowany złą strategią odprowadzania kondensatu i często jest spowodowany osiadaniem budynków i wynikającym z tego gromadzeniem się kondensatu w rurach i grzejnikach, które nie odchylają się już lekko do tyłu w kierunku kotła . [ potrzebne źródło ]

Gorąca woda

Grzejnik ciepłej wody składa się z zamkniętego, wydrążonego metalowego pojemnika wypełnionego gorącą wodą z kotła lub innego urządzenia grzewczego za pomocą zasilania grawitacyjnego, pompy lub konwekcji naturalnej . Oddając ciepło, gorąca woda ochładza się, opada na dno grzejnika i jest wypychana z rury na drugim końcu. Często instaluje się urządzenia zapobiegające uderzeniom , aby zapobiec lub zminimalizować stukanie w rurach grzejników ciepłej wody.

Elektryczność

W przeciwieństwie do systemów parowych lub ciepłej wody, które odbierają ciepło z kotła, grzejniki elektryczne wytwarzają ciepło z energii elektrycznej w miejscu grzejnika. Ciepło to może zostać przeniesione do płynu (takiego jak olej) znajdującego się wewnątrz chłodnicy. Olej krąży wewnątrz grzejnika na zasadzie konwekcji, która rozprowadza ciepło z elementu grzejnego na powierzchnię grzejnika. Mniejsze grzejniki elektryczne mają tę zaletę, że są przenośne, ponieważ nie trzeba ich podłączać do rurociągów. Niektóre grzejniki elektryczne mogą również wykorzystywać gorącą wodę; jest to cecha charakterystyczna dla podgrzewanych wieszaków na ręczniki , gdzie grzejnik wykorzystuje ciepłą wodę, gdy działa centralne ogrzewanie, ale przełącza się na prąd, gdy ogrzewanie całego budynku nie jest wymagane.

Kształt i design

Żeliwo

żeliwne można stosować w instalacjach ciepłej wody lub pary. Tradycyjne grzejniki żeliwne nie są już powszechne w nowym budownictwie i są zastępowane głównie grzejnikami listwowymi lub płytowymi z wymuszonym podgrzewaniem wody, ale pozostają one dostępne.

Listwa przypodłogowa z ciepłą wodą

Konwektory listwowe ciepłej wody (często nazywane „grzejnikami lamelowymi”) składają się z rur miedzianych z przymocowanymi aluminiowymi żebrami w celu zwiększenia ich powierzchni. Przewodnictwo służy do przekazywania ciepła z wody krążącej w rurach do metalowych grzejników lub konwektorów.

Konwektory listwowe służą do ogrzewania powietrza w pomieszczeniu za pomocą konwekcji w celu przekazania ciepła z grzejników do otaczającego powietrza. Robią to poprzez zasysanie chłodnego powietrza od dołu, podgrzewanie powietrza przechodzącego przez żeberka chłodnicy i odprowadzanie ogrzanego powietrza u góry. Powoduje to utworzenie konwekcyjnych pętli ruchu powietrza w pomieszczeniu. Jeżeli grzejnik zostanie zablokowany od góry lub od dołu, przepływ powietrza będzie uniemożliwiony i nagrzewnica nie będzie działać. Systemy ogrzewania listwowego są czasami wyposażone w ruchome osłony, aby umożliwić mieszkańcom precyzyjne dostosowanie ogrzewania do pomieszczenia, podobnie jak nawiewniki w centralnym systemie wentylacyjnym.

Grzejnik panelowy

Grzejniki płytowe są spawane z płaskich lub falistych paneli stalowych i zwykle są zawieszane na ścianie. Zwykle stosuje się je w instalacjach ciepłej wody, ale dostępne są również wersje elektryczne. Panele często mają dołączone lamele, co zwiększa powierzchnię, a tym samym ilość ciepła, które może zostać przekazane do powietrza. Można zestawić ze sobą kilka paneli, tworząc jeden grzejnik, a powstały grzejnik oznaczony jest dwucyfrowym numerem typu. Pierwsza cyfra to liczba paneli, a druga to liczba zestawów żeberek, np. grzejnik typu 21 ma dwa panele i jeden zestaw żeberek pomiędzy nimi. Przepływ powietrza wokół grzejnika i pomiędzy panelami odbywa się wyłącznie na zasadzie konwekcji i musi być nieograniczony, jeśli grzejnik ma osiągnąć swoje parametry projektowe. Moc cieplną grzejników płytowych reguluje się poprzez sterowanie przepływem ciepłej wody za pomocą ręcznego lub a zawór termostatyczny.

Wymiennik ciepła wspomagany wentylatorem

Konwektor wentylatorowy zawiera wymiennik ciepła zasilany gorącą wodą z instalacji grzewczej. Przełącznik termostatyczny zasila wentylator elektryczny , który wdmuchuje powietrze nad wymiennik ciepła, aby zapewnić jego cyrkulację w pomieszczeniu. Jego zaletami są niewielkie względne rozmiary i równomierne rozprowadzanie ciepła. Wadą jest hałas wentylatora i potrzeba zarówno źródła ciepła, jak i oddzielnego zasilania elektrycznego.

Podłoga

Główny artykuł: Ogrzewanie podłogowe
W przypadku ogrzewania podłogowego rury układane są na podłodze w całym pomieszczeniu, a następnie podczas budowy pokrywane warstwą betonu .

Ogrzewanie podłogowe, zwane również „ciepłem promieniującym”, wykorzystuje sieć rur, rurek lub kabli grzejnych, zakopanych w podłodze lub przymocowanych pod nią, aby umożliwić wzrost ciepła do pomieszczenia. Najlepsze wyniki osiąga się w przypadku przewodzących materiałów podłogowych, takich jak płytki. Duża powierzchnia takich grzejników pokojowych pozwala na utrzymanie ich zaledwie o kilka stopni powyżej pożądanej temperatury pokojowej, minimalizując konwekcję . Ogrzewanie podłogowe w nowym budownictwie jest droższe niż systemy mniej wydajne. Ogólnie rzecz biorąc, modernizacja istniejących budynków jest również trudna.

Podobną zasadę działania stosował rzymski hipokaust .

Ogrzewanie listwowe

Grzejniki listwowe to forma grzejnika polegająca na umieszczeniu grzejników wewnątrz listwy przypodłogowej. Ciepła woda jest dostarczana rurociągami, zwykle pobierana bezpośrednio z instalacji centralnego ogrzewania.

Wpływ klimatu wewnętrznego

Grzejniki mogą obniżyć wilgotność w pomieszczeniu , co może przyczynić się do wysuszenia skóry, obniżenia komfortu fizycznego i kurczenia się drewnianej podłogi (na przykład), jednak w celu zwiększenia wilgotności można zastosować nawilżacz .

Zobacz też

Źródła

Źródło: „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Radiator_(heating)&oldid=1141231963 ”