Technologie ogrzewania budynków wielkopowierzchniowych

Wspólne dla obiektów powierzchniowych wytyczne można przyjąć w przypadku systemów ogrzewania oraz instalacji grzewczo-wentylacyjnych. Oczywiście każdy obiekt będzie wymagał szczegółowej analizy, ale pewne zasady doboru można uznać za wspólne. Przed decyzją o wyborze systemu ogrzewania dla danego budynku wielkopowierzchniowego należy uwzględnić wymagania prawne, specyfikę takich obiektów, a już w odniesieniu do konkretnego budynku jego parametry i przeznaczenie oraz możliwości i oczekiwania inwestora.

Wymagane warunki w budynkach wielkopowierzchniowych

Zadaniem stojącym przed instalacją grzewczą jest zapewnienie i utrzymanie odpowiedniej temperatury wewnętrznej przy zachowaniu właściwego wskaźnika energii pierwotnej (EP). Podobnie jak w przypadku innych budynków, zarówno wymagania wobec temperatury, jak i energii pierwotnej określone zostały w przepisach.

Warunki Techniczne [1] w § 134.1 podają temperaturę wymaganą dla poszczególnych rodzajów budynków. W tabeli 1 zestawiono przykładowe wartości dotyczące obiektów wielkopowierzchniowych przeznaczonych na stały pobyt ludzi (powyżej 4 h dla jednej osoby).

Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Socjalnej w sprawie ogólnych przepisów BHP [2] podaje, że w pomieszczeniach pracy pracodawca powinien zapewnić temperaturę [...] nie niższą niż 14°C, chyba że względy technologiczne na to nie pozwalają.

Wskazane „wymagania” lub „względy” technologiczne dotyczą przede wszystkim pomieszczeń o specyficznych warunkach przechowywania lub wytwarzania produktów, takich jak chłodnie czy mroźnie.

Urządzenia odpowiedzialne za parametry powietrza wewnętrznego (ogrzewanie i wentylacja) muszą więc zapewnić i utrzymać temperatury obliczeniowe niezależnie od warunków panujących na zewnątrz budynku.

Zgodnie z Warunkami Technicznymi [1], cząstkowa wartość wskaźnika EP na potrzeby ogrzewania, wentylacji i przygotowania ciepłej wody EP_H+W [kWh/(m²·rok)] powinna wynosić 70 kWh/(m²·rok). Jest to wartość obowiązująca od 31 grudnia 2021 roku (standard WT 2021) i dotyczy budynków nowych, które uzyskują pozwolenie na budowę po tej dacie, a także budynków remontowanych. Parametr ten wiąże się przede wszystkim ze źródłem ciepła, a nie samą instalacją ogrzewczą, jednak wybór źródła może w znaczący sposób wpłynąć na to, jaka instalacja ogrzewcza zostanie wybrana do danego obiektu.

Specyfika ogrzewania obiektów wielkopowierzchniowych

Drugą grupą kryteriów wyboru systemu grzewczego dla obiektów wielkokubaturowych jest specyfika ich użytkowania – można tu mówić zarówno o pewnych cechach wspólnych, jak i wymogach specyficznych zależących od przeznaczenia budynku oraz oczekiwań inwestorów.

Wiele hal, np. zakłady produkcyjne, obiekty logistyczne, hale sportowe czy targowe, nie wymaga ciągłego ogrzewania w normalnym trybie pracy, natomiast w dobie pandemii i zachwianej ciągłości użytkowania szczególnie uwidoczniły się cechy, które powinno mieć ogrzewanie obiektów wielkopowierzchniowych. Ważna jest zatem możliwość łatwego wyłączenia instalacji grzewczej i równie łatwego jej włączenia w momencie rozpoczęcia użytkowania budynku, szybkiego osiągania wymaganych parametrów czy ogólnie szybkiej reakcji na zmianę warunków w obiekcie. Z tego powodu ogrzewanie stosowane w halach czy obiektach wielkopowierzchniowych musi się cechować małą bezwładnością.

Instalacja grzewcza musi mieć także określone cechy użytkowe, by nie naruszać funkcjonalności i bezpieczeństwa obiektu. Przede wszystkim nie może utrudniać aranżacji pomieszczeń – przykładowo ściany powinny być wolne, ponieważ często lokalizowane jest przy nich wyposażenie niezbędne do pełnienia przez budynek jego zasadniczych funkcji. Zwykle ważne jest także, by instalacja nie stanowiła obciążenia dla konstrukcji, np. urządzenia do montażu ściennego lub dachowego powinny być dostosowane do wytrzymałości konstrukcyjnej tych przegród.

Ważnym dla specyfiki obiektów wielkopowierzchniowych zagadnieniem jest także potrzeba strefowania, częściowego wykorzystywania budynku czy okresowej lub długoterminowej zmiany jego aranżacji – dotyczy to na przykład obiektów logistycznych budowanych na wynajem czy hal targowo-wystawienniczych. Zastosowane rozwiązania grzewcze powinny oferować możliwość dostosowania się do tych zmiennych warunków np. pod względem odpowiedniego ukierunkowania strumienia ciepłego powietrza.

Biorąc pod uwagę powyższe przesłanki, w praktyce najczęściej wybierana jest technologia ogrzewania powietrznego (nawiewania strumienia powietrza o określonej temperaturze) lub poprzez promieniowanie podczerwone (IR). Spośród dostępnych rozwiązań technicznych najczęściej stosuje się aparaty grzewczo-wentylacyjne (nagrzewnice powietrza) i promienniki podczerwieni.

Podstawowe cechy nagrzewnic powietrza

Nagrzewnice powietrza (aparaty grzewczo-wentylacyjne) są urządzeniami montowanymi pod stropem lub do ścian, zapewniającymi nawiew do pomieszczenia powietrza nagrzanego. Mogą pracować w 100% na powietrzu wewnętrznym. Możliwe jest też zastosowanie czerpni i pobieranie powietrza zewnętrznego, a także wykorzystanie komory mieszania, która umożliwia recyrkulację części powietrza z pomieszczenia i wymieszanie strumieni. Na prawidłową pracę nagrzewnicy w największym stopniu wpływają:

• wymiennik ciepła, odpowiadający za wysoko skuteczną wymianę ciepła między medium grzewczym a ogrzewanym powietrzem, zapewniający odpowiednio dużą powierzchnię wymiany ciepła, a więc odpowiednią moc nagrzewnicy;
• wentylator, odpowiednio kierujący przepływ powietrza;
• obudowa, chroniąca komponenty przed wpływem środowiska i uszkodzeniami mechanicznymi, zapewniająca minimalizację strat ciepła na urządzeniu oraz szczelność przekładającą się na ochronę przede wszystkim silnika wentylatora przed wodą i zapyleniem (dla typowych wykonań stopień ochrony wynosi do IP54, a dla zastosowań specjalnych IP66).

Nagrzewnice podlegają dyrektywie Ekoprojekt [3], a szczegółowe wymagania dla tych urządzeń precyzuje rozporządzenie Komisji (UE) 2016/2281 z 30 listopada 2016 r. [4]. Wskaźnikiem efektywności energetycznej nagrzewnicy jest minimalna sezonowa efektywność energetyczna ogrzewania pomieszczeń ηs,h, która powinna wynosić:

• 72% – dla nagrzewnic z wyjątkiem urządzeń B1 o znamionowej mocy cieplnej poniżej 10 kW oraz urządzeń C2 i C4 o znamionowej mocy cieplnej poniżej 15 kW;
• 68% – dla nagrzewnic B1 (do podłączenia do komina z ciągiem naturalnym wyprowadzającym spaliny poza pomieszczenie i wykorzystujących powietrze do spalania z pomieszczenia) o znamionowej mocy cieplnej poniżej 10 kW oraz nagrzew­nic C2 i C4 (pobierających powietrze do spalania ze wspólnego systemu przewodów i odprowadzających spaliny do systemu przewodów) o znamionowej mocy cieplnej poniżej 15 kW;
• 30% – dla nagrzewnic elektrycznych [4].

Wymóg ten spełniają od 2018 roku wszystkie urządzenia dostępne na rynku. W wielu przypadkach jest on traktowany jako minimum, swego rodzaju punkt wyjścia do zdobycia przewagi konkurencyjnej – producenci dążą do udoskonalania swoich urządzeń pod względem energooszczędności.

Przystosowanie nagrzewnic do różnych warunków pracy

Jednym z ważnych zagadnień jest dobór nagrzewnic pod kątem współpracy ze źródłem ciepła umożliwiającym spełnienie standardu WT 2021, np. ze źródłami niskotemperaturowymi, takimi jak kocioł kondensacyjny pracujący w trybie odzysku ciepła ze spalin czy pompa ciepła. Nagrzewnica przystosowana do pracy ze źródłem niskotemperaturowym wyposażona jest zwykle w wymiennik dwu- lub trzyrzędowy, który zapewnia odpowiednio dużą powierzchnię wymiany ciepła, co „rekompensuje” niższą temperaturę medium grzewczego. Większa powierzchnia wymiany ciepła oznacza jednak większe opory przepływu, co przekłada się na zużycie energii przez wentylator. Dlatego wentylatory dla takich wymienników można wyposażyć w dyfuzor, który zapewnia równomierne rozprowadzenie powietrza, a dzięki temu lepsze wykorzystanie powierzchni grzewczej i zmniejszenie oporów przepływu. Warto nadmienić, że na rynku dostępne są tzw. wysokotemperaturowe pompy ciepła, które mogą zapewnić temperaturę medium grzewczego powyżej 65°C – przy przeprowadzaniu rachunku ekonomicznego można rozważyć ich współpracę z nagrzewnicami jednorzędowymi (przystosowanymi do pracy z czynnikiem wysokotemperaturowym).

Wymienniki ciepła wymagają też odpowiedniego zabezpieczenia przed środowiskowymi czynnikami korozyjnymi (tj. zapylenie, wilgotność i wysokie stężenie związków korozyjnych, np. amoniaku). Problemy takie mogą wystąpić na przykład w niektórych zakładach produkcyjnych czy budynkach inwentarskich (kurniki lub chlewnie). Środki antykorozyjne to przede wszystkim:

• pokrywanie lamel wymiennika antykorozyjną powłoką epoksydową lub akrylową;
• specjalna geometria lamel wymiennika – większa grubość (nawet o 40% w stosunku do wykonania standardowego) i większy rozstaw.

Warto dodać, że takie wykonanie specjalne zwiększa odporność mechaniczną wymiennika na intensywne czyszczenie, np. mycie wysokociśnieniowe, które może być konieczne przy dużym zapyleniu. W ofertach producentów spotyka się specjalne rozwiązania dla budynków agrarnych lub inwentarskich.

Nagrzewnice mogą też pełnić dodatkowe funkcje – najczęściej chłodzenia w okresie lata. W takim przypadku trzeba uwzględnić powstawanie kondensatu i zastosować tacę ociekową oraz zapobiegać porywaniu skroplin np. poprzez odkraplacze albo pracę na odpowiednim biegu wentylatora.

Ważnym elementem związanym z przystosowaniem nagrzewnic do różnych warunków pracy są obudowy. Tradycyjnie wykonuje się je ze stali ocynkowanej lub lakierowanej proszkowo albo z tworzywa sztucznego, a do zastosowań specjalnych często stosuje się stal nierdzewną. Stal jest materiałem lekkim i dobrze sprawdzonym, zapewniającym szczelność i wytrzymałość mechaniczną obudowy, wymaga jednak zabezpieczenia antykorozyjnego. Obudowa z tworzywa sztucznego zapewnia odporność na korozję, izolacyjność cieplną i akustyczną oraz mały ciężar, natomiast wymaga od producentów odpowiedniej uwagi pod względem wytrzymałości mechanicznej. Dlatego popularnymi materiałami na obudowy nagrzewnic są w ostatnich latach tworzywa sztuczne, głównie ABS i EPP. Tworzywa te, obok własności użytkowych, spełniają również oczekiwania inwestorów w zakresie estetyki, co może mieć znaczenie w niektórych obiektach. Obudowy z EPP czy ABS można wykonywać w ciekawych, futurystycznych kształtach oraz barwić na różne kolory.

Medium grzewcze dla nagrzewnic – możliwości i wyzwania

W budynkach przemysłowych najchętniej stosowane są nagrzewnice wodne lub gazowe, ze względu na możliwość uzyskania rozsądnych kosztów eksploatacyjnych. Wybór między nimi zależy w pierwszej kolejności od możliwości doprowadzenia czynnika grzewczego (nie wszystkie działki są podłączone do sieci gazowej). Głębsza analiza porównawcza ujawnia także inne zagadnienia, które trzeba uwzględnić przy wyborze medium grzewczego.

Istotnym problemem przy zastosowaniu nagrzewnic wodnych jest ryzyko ich zamarzania, co należy mieć na uwadze szczególnie przy okresowych wyłączeniach instalacji grzewczej. Wyłączenia te mogą być zarówno planowane (zakładane przez inwestora jako element reżimu eksploatacji), jak i wynikające z siły wyższej. Jak pokazały doświadczenia ostatniego roku, inwestor musi być przygotowany na niezależne od niego przestoje obiektu. Zamarznięcie nagrzewnicy może doprowadzić do rozsadzenia wymiennika, co oznacza nie tylko jego nieodwracalne zniszczenie, ale też uszkodzenia w budynku powodowane przez wyciek powtórnie rozmrożonego medium grzewczego.

Zagrożenie zamarznięciem występuje, kiedy czynnik grzewczy ma kontakt z powietrzem zewnętrznym o temperaturze niższej niż temperatura zamarzania czynnika. Może się to zdarzyć w przypadku:

• błędu projektowego – złego doboru (przez nagrzewnicę przepływa za dużo powietrza zimnego w stosunku do ilości czynnika grzewczego), zbyt niskiego autorytetu zaworu regulacyjnego czy zbyt dużego opóźnienia pracy automatyki;
• awarii któregokolwiek z systemów (np. dostawy ciepła, zasilania elektrycznego) lub elementu instalacji (zabezpieczenia przeciwoblodzeniowego, pompy obiegowej, siłownika itp.);
• wyłączenia instalacji grzewczej i oddziaływania niskiej temperatury.

Nagrzewnice wodne wymagają szczególnej uwagi w tym obszarze. Jedną z możliwości jest ich wyposażenie w odpowiednie zabezpieczenie przed zamarznięciem (np. zastosowanie automatyki regulowanej przez termostat zainstalowany za nagrzewnicą/wymiennikiem, zapewniającej wyłączenie przepustnic powietrza świeżego i wentylatora przy zachowaniu przepływu medium grzewczego). Drugą możliwością jest zastosowanie medium grzewczego o niskiej temperaturze zamarzania. Zwykle w tej roli występuje roztwór glikolu etylenowego – przy stężeniu 35% jego temperatura zamarzania jest niższa niż -20°C. Instalacja grzewcza z takim czynnikiem jest chroniona przed zamarzaniem, ale trzeba uwzględnić większe opory w instalacji (większa moc pompy obiegowej) czy mniejszą sprawność wymiany ciepła.

Nagrzewnice gazowe eliminują problem związany z potencjalnym zamarzaniem, ale ze względu na bezpieczną eksploatację powinny spełniać szereg dodatkowych wymogów. Przede wszystkim wymagają skutecznego odprowadzenia spalin.

W przypadku urządzeń z zamkniętą komorą spalania konieczna jest budowa przewodów powietrzno-spalinowych przechodzących przez ścianę zewnętrzną. Warto zwrócić uwagę, że zgodnie z Warunkami Technicznymi [2]: W budynkach produkcyjnych i magazynowych oraz halach sportowych i widowiskowych nie ogranicza się nominalnej mocy cieplnej urządzeń z zamkniętą komorą spalania, od których indywidualne koncentryczne przewody powietrzno-spalinowe lub oddzielne przewody powietrzne i spalinowe są wyprowadzone przez zewnętrzną ścianę budynku, jeżeli odległość tej ściany od granicy działki budowlanej wynosi co najmniej 8 m, a od ściany innego budynku z oknami nie mniej niż 12 m, a także jeżeli wyloty przewodów znajdują się wyżej niż 3 m ponad poziomem terenu. W przypadku urządzeń z komorą otwartą konieczna jest odpowiednia wentylacja hali. Dodatkowo jeśli moc zainstalowanych urządzeń przekracza 60 kW, konieczne jest zapewnienie stacjonarnej detekcji metanu.

Warto też mieć na uwadze kwestię, która nie jest bezpośrednio związana z kompetencjami projektanta czy wykonawcy, ale może determinować stawiane przed nim zadania. W przypadku instalacji opartej na nagrzewnicach gazowych dodatkowe wymagania formalne czy techniczne może postawić firma ubezpieczeniowa.

Co warto wiedzieć o doborze, montażu i współpracy nagrzewnic

Nagrzewnice dobiera się w oparciu o zapotrzebowanie budynku (ewentualnie jego stref) na ciepło. W pełni efektywne działanie nagrzewnic wymaga także zaplanowania rozmieszczenia w hali (np. pod względem wysokości) zarówno pojedynczych urządzeń, jak i wzajemnej ich lokalizacji oraz odpowiedniego ukierunkowania powietrza (za pomocą ruchomych kierownic powietrza, w które wyposażone są dobrej jakości urządzenia). Tak zaprojektowany układ pozwala korzystać z zalet nagrzewnic – dużego zasięgu oraz kierowania powietrza w określone miejsca.

Należy podkreślić konieczność starannego ulokowania urządzeń względem siebie. Zaplanowania układu dla danej hali powinien dokonać doświadczony projektant. Ważne jest bowiem, by strugi powietrza z poszczególnych urządzeń nie zakłócały swojego działania, a jednocześnie strumień powietrza „pokrywał” w sposób optymalny całą halę. W przypadku rearanżacji hali (co ma znaczenie przy budynkach na wynajem) funkcje regulowania położenia nagrzewnicy (dzięki konsoli montażowej) i ustawiania kierunku strumienia dzięki kierownicom mogą w niektórych sytuacjach umożliwić wyregulowanie nagrzewnic bez konieczności ich demontażu. Warto zwrócić jednocześnie uwagę, że nawet „przemontowanie” urządzeń w przypadku dużych zmian w użytkowaniu budynku nie będzie dużym wyzwaniem dla instalatora. Nagrzewnice są rozwiązaniem przyjaznym pod względem wykonawstwa instalacji – ich montaż nie ingeruje w konstrukcję budynku (co ma duże znaczenie przy modernizacji lub zmianie aranżacji), nie wymaga także złożonych prac instalacyjnych.

Zarówno przy optymalizacji działania pojedynczego urządzenia, jak i współpracy większej liczby nagrzewnic duże znaczenie ma prawidłowo dobrany i eksploatowany system automatyki i sterowania. Nagrzewnice wyposażone są obecnie w podzespoły lub moduły zapewniające sterowanie na różnych poziomach zaawansowania – od prostej regulacji dwupołożeniowej (włącz/wyłącz) czy trzybiegowej, poprzez sterowniki 0–10 V i regulatory PWM (pulse-width modulation), po zaawansowane wielozadaniowe sterowniki inteligentne i moduły pozwalające na wpięcie nagrzewnic do systemu BMS (Building Management System).

Zastosowanie sterownika 0–10 V oraz regulatora PWM umożliwia zoptymalizowanie ilości ciepła dostarczanego do pomieszczenia. Jest to rozwiązanie szczególnie polecane i przydatne dla obiektów, w których wymagana jest szybka reakcja urządzeń grzewczych na dużą zmienność warunków pracy. Sterowniki i regulatory, szczególnie w przypadku centralizacji zarządzania systemem grzewczym, pozwalają na sterowanie urządzeniami jako współpracującym systemem, co optymalizuje ich pracę, a także zwiększa energooszczędność instalacji.

Promienniki podczerwieni w roli ogrzewania hal

W przypadku ogrzewania zdecentralizowanego, kiedy kluczowe jest nie tylko szybkie rozpoczęcie pracy i zapewnienie parametrów cieplnych, ale też precyzja ogrzewania konkretnych obszarów, rozwiązaniem wartym rozważenia są promienniki podczerwieni, wykorzystujące promieniowanie podczerwone krótkofalowe (IR-A). W zależności od medium zasilającego występują one jako rozwiązania elektryczne lub gazowe. Pod względem powierzchni emitującej promieniowanie mogą to być żarniki kwarcowo-halogenowe (promienniki ceramiczne) lub rury stalowe uzupełnione o reflektory odbijające i odpowiednio kierujące promieniowanie cieplne (promienniki rurowe).

W wypadku tych urządzeń ogrzewanie w całości realizowane jest przez promieniowanie. Oznacza to, że głównym mechanizmem nie jest nagrzewanie powietrza, tylko ogrzewanie bezpośrednio obiektów, do których promieniowanie IR dotrze. Dzięki temu mechanizmowi straty ciepła są zminimalizowane, a efekt grzewczy niemal natychmiastowy (można go porównać do wyjścia na zewnątrz w słoneczny dzień, kiedy promienie słońca odczuwa się praktycznie natychmiast). Nie występuje efekt konwekcji, czyli „ciepło nie ucieka do góry”. Następuje z kolei efekt oddawania ciepła przez ogrzane w ten sposób obiekty (np. ściany lub przedmioty, szczególnie o odpowiednich krzywiznach, w pomieszczeniu). W konkretnych rozwiązaniach technicznych emitowane fale kierowane są w określone miejsce, np. na wybrane stanowiska pracy czy konkretne obszary (np. strefy magazynu). Odpowiednia wysokość montażu i nakierowanie promienników daje pracownikom duży komfort cieplny – ponownie odczucia osób w pomieszczeniu z promiennikami można porównać z wrażeniami związanymi z oddziaływaniem promieni słonecznych.

Promienniki dostępne są w różnych wykonaniach i łatwo je dopasować do wielkości danego budynku oraz odpowiednio rozmieścić w zależności od przeznaczenia obiektu i jego poszczególnych stref. Promienniki gazowe częściej stosuje się w budynkach nowo projektowanych ze względu na konieczność zapewnienia nie tylko dostępu do medium, ale też odpowiedniego rozwiązania odprowadzania spalin (przez wentylację naturalną lub przewody spalinowo-powietrzne). Promienniki elektryczne – pod warunkiem zapewnienia odpowiedniej mocy przez dostawcę energii – łatwiej zastosować w budynkach modernizowanych. Niezależnie od rozwiązania, urządzenia te są lekkie i łatwo bez negatywnego wpływu na konstrukcję umieścić je pod stropem lub na ścianach.

Efektywność energetyczna promienników

Promienniki gazowe podlegają wymaganiom rozporządzenia Komisji (UE) 2015/1188 [5]. Zgodnie z nim sezonowa efektywność energetyczna ogrzewania pomieszczeń przez promiennik podczerwieni gazowy (çS) powinna wynosić:

• dla promienników ceramicznych – co najmniej 85%;
• dla promienników rurowych – co najmniej 74%.

Drugim określonym w rozporządzeniu wymogiem jest emisja tlenków azotu, która dla obu rodzajów promienników powinna wynosić nie więcej niż 200 mg/kWhinput (czyli w odniesieniu do energii zapewnianej przez urządzenie).

Sezonową efektywność energetyczną ogrzewania pomieszczeń przez miejscowe ogrzewacze pomieszczeń wyznacza się inaczej dla zastosowań komercyjnych, a inaczej – dla niekomercyjnych. Zasady wyznaczania tego wskaźnika również określa rozporządzenie Komisji (UE) 2015/1188.

Warto dodać, że w przypadku gazowych promienników rurowych można wykorzystać dobrodziejstwa techniki kondensacyjnej, stosując rozwiązania umożliwiające odzysk ciepła ze spalin.

W odniesieniu do promienników elektrycznych, których powyższe rozporządzenie nie obejmuje, producenci wskazują na ich wysoką efektywność przekształcania energii elektrycznej w ciepło. Ponadto szybko rozwija się technologia instalacji fotowoltaicznych na obiektach kubaturowych i (jak na razie) korzystne są zasady wprowadzania i odbioru energii z systemu energetycznego.

Czy promienniki podczerwieni są bezpieczne?

Jedną z obaw wskazywanych przez inwestorów (a także projektantów, którzy mają mniejsze doświadczenie z tym rozwiązaniem technicznym) są kwestie zdrowotne oddziaływania promieniowania IR. Może to po części wynikać ze skojarzeń z promieniowaniem UV, którego zresztą, zgodnie z deklaracjami producentów tych urządzeń, promienniki podczerwieni nie emitują.

Producenci promienników zwracają uwagę, że promieniowanie IR stosowane jest np. w medycynie, w tym w neonatologii (do ogrzewania inkubatorów), co uświadamia, że jest ono tym bardziej neutralne pod względem zdrowotnym dla osób dorosłych. W przypadku przewlekłego wpatrywania się w bezpośrednie źródło promieniowania (czego raczej nikt nie robi) długotrwała ekspozycja może powodować podrażnienia lub uszkodzenia oka. Żarniki nagrzewają się też do wysokiej temperatury, istnieje więc potencjalne zagrożenie oparzeniem, lecz są one zabezpieczone kratkami, które niwelują ryzyko ich przypadkowego dotknięcia.

Dobór i zastosowanie promienników dla konkretnych obiektów

Promienniki podczerwieni można dobrać bardzo precyzyjnie do konkretnych potrzeb, tj. ogrzewania pomieszczenia w całości lub określonych stref czy wręcz punktów. Duża liczba dostępnych rozwiązań (w tym wielkości pod względem mocy) pozwala na dobranie liczby i wielkości promienników do danej hali oraz na dostosowanie ich lokalizacji, wysokości, ukierunkowania fali promieniowania IR i wykorzystania efektu odbicia do specyfiki obiektu i indywidualnych potrzeb osób w niej przebywających.

Dostępne są także rozwiązania o specjalnych wykonaniach (np. wodo- i pyłoszczelnych, tj. ze stopniem ochrony IP44, IP65 i IP67). Zapewniają one trwałość i bezpieczeństwo urządzeń w każdych warunkach pracy, w tym w środowiskach wysoko zapylonych czy cechujących się dużą wilgotnością powietrza. W przypadku dużych i złożonych (pod względem wymagań cieplnych) obiektów dla uzyskania i utrzymania zadanych (określonych w projekcie) warunków konieczne jest zarówno precyzyjne rozmieszczenie elementów emitujących w obszarze promiennika, jak i dokładne rozmieszczenie i ustawienie samych urządzeń. Dlatego w przypadku dużych obiektów dostawcy promienników często stosują wizualizacje w programach typu CAD.

Urządzenia uzupełniające

W obiektach wielkopowierzchniowych zdarzają się zakłócenia pracy instalacji grzewczej. Pierwszym zagadnieniem w przypadku ogrzewania powietrznego za pomocą nagrzewnic może być ucieczka ciepła do góry (konwekcja), co jest szczególnie niekorzystne w wyższych obiektach. Stosuje się wówczas destryfikatory – podsufitowe wentylatory zapewniające spychanie gromadzącego się pod stropem ciepłego powietrza do strefy przebywania ludzi. Praca destryfikatora zwykle sprzężona jest z urządzeniem grzewczym (dostępne są też nagrzewnice z funkcją destryfikacji) oraz sterowana przez dwie wartości temperatury – w strefie przebywania ludzi i pod stropem. Odpowiednio pracujący destryfikator nie powinien powodować uczucia przeciągu w strefie przebywania ludzi.

Druga ważna kwestia jest następstwem prostego faktu, że obiekt wielkopowierzchniowy nie jest układem statycznym. Na przykład w obiektach logistycznych często otwierane są bramy, co powoduje infiltrację powietrza zewnętrznego i naruszenie warunków panujących w magazynie. Takie zjawisko zwiększa zużycie energii, nie tylko na ogrzewanie (zrekompensowanie napływu zimnego powietrza) czy osuszanie powietrza w pomieszczeniach chłodniczych (wilgotne powietrze powoduje szronienie na chłodnych powierzchniach, np. na przechowywanych produktach). Dodatkowym problemem z punktu widzenia komfortu pracowników są przeciągi. Dlatego do obiektów wielkopowierzchniowych zaleca się stosowanie kurtyn powietrza – urządzeń wytwarzających strumień powietrza (na przykład nawiewany z góry i odciągany dołem) stanowiących barierę dla ruchu powietrza z i do magazynu. Najczęściej stosuje się kurtyny w wykonaniu tzw. przemysłowym – są to solidne, samonośne konstrukcje montowane albo nad otworem (poziome) albo z jego boku (pionowe).

Kurtyna jest wyposażona w wysokowydajne wentylatory nawiewne. Ponieważ odpowiadają one za większość zużycia energii przez kurtynę, powinny być płynnie regulowane, by pracę urządzenia dostosować do panujących warunków (np. rzeczywistej różnicy temperatury między wnętrzem hali a powietrzem zewnętrznym). Na tę potrzebę odpowiadają wentylatory z silnikiem elektronicznie komutowanym (EC) oraz układ sterowania i automatyki, do pracy z którym przystosowana jest większość obecnie oferowanych kurtyn. Kurtyna może pracować jako „zimna” (ekonomiczna) lub „ciepła”, z zastosowaniem wbudowanych nagrzewnic powietrza.

Przy doborze kurtyny dla konkretnego rozwiązania istotne jest zakrycie całego otworu bramowego (lub innego otworu wejściowego). Parametrem urządzenia, który o tym mówi, jest zasięg – maksymalna długość strumienia wytwarzanego przez kurtynę. Z dobrej praktyki wynika, że zasięg powinien być większy niż wysokość (szerokość) otworu bramowego – jeśli według specyfikacji dany zasięg pasuje do danej odległości na „styk”, należy sięgnąć po wyższy model.

Pewnym ograniczeniem dla pracy kurtyn są dwa aspekty. Im wyższa zabezpieczana brama, tym niższy poziom oszczędności energii – np. dla wysokości 3 m można zaoszczędzić nawet 80% energii w porównaniu do sytuacji bez zastosowania kurtyn, a już przy 8 m jest to 30%. Poza tym kurtyny przemysłowe to zwykle duże urządzenia o wysokich wydatkach, a tym samym dużej prędkości strugi powietrza – powoduje to stosunkowo duży hałas. Nie pracują one jednak w trybie ciągłym, a tylko w czasie otwarcia bram.

Najlepiej projektować kurtyny już wraz z całym budynkiem – pozwoli to uwzględnić ten aspekt przy lokalizacji bram czy włączyć kurtynę w pracę całego systemu ogrzewania i wentylacji. Kurtyna pracuje najbardziej efektywnie przy zbilansowaniu ciśnienia na zewnątrz i wewnątrz hali, co jest możliwe przy odpowiednim systemie wentylacji.

Pracę kurtyn, szczególnie zaprojektowanych wraz z całym systemem grzewczo-wentylacyjnym, można zoptymalizować poprzez ich włączenie wraz z pozostałymi urządzeniami do systemu automatyki budynkowej BMS. Wówczas cały system grzewczo-wentylacyjny działa jak całość, a urządzenia współpracują ze sobą w sposób optymalny.

Prawidłowe działanie urządzeń

Obiekty wielkopowierzchniowe podlegają corocznej kontroli okresowej, zgodnie z Prawem budowlanym [6]. Jeśli natomiast mamy do czynienia z budynkiem, którego powierzchnia zabudowy przekracza 2000 m², podlega on kontroli okresowej co najmniej dwa razy w roku – do 31 maja oraz 30 listopada [6]. Kontroli podlegają elementy budynku narażone na szkodliwe wpływy atmosferyczne i niszczące działanie czynników występujących podczas użytkowania. Na długiej liście elementów konstrukcji i wyposażenia budynków, które zaliczają się do tej grupy, znajdują się także urządzenia grzewcze. W przypadku nagrzewnic, destryfikatorów, promienników czy kurtyn ważna jest kontrola wszystkich podzespołów pod kątem prawidłowej pracy i ewentualnego zużycia części mechanicznych.

Literatura

1. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU 2019, poz. 1065, z późn. zm.)
2. Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Socjalnej z dnia 26 września 1997 r. w sprawie ogólnych przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy (DzU 1997, nr 129, poz. 844).
3. Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2012/27/UE z dnia 25 października 2012 r. w sprawie efektywności energetycznej, zmiany dyrektyw 2009/125/WE i 2010/30/UE oraz uchylenia dyrektyw 2004/8/WE i 2006/32/WE (Dz.Urz. UE L 315/1 z 14.11.2012).
4. Rozporządzenie Komisji (UE) 2016/2281 z dnia 30 listopada 2016 r. w sprawie wykonania dyrektywy Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/125/WE ustanawiającej ogólne zasady ustalania wymogów dotyczących ekoprojektu dla produktów związanych z energią w odniesieniu do wymogów dotyczących ekoprojektu dla produktów do ogrzewania powietrznego, produktów chłodzących, wysokotemperaturowych agregatów chłodniczych i klimakonwektorów wentylatorowych (Dz.Urz. UE L 346/1 z 20.12.2016).
5. Rozporządzenie Komisji (UE) 2015/1188 z dnia 28 kwietnia 2015 r. w sprawie wykonania dyrektywy Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/125/WE w odniesieniu do wymogów dotyczących ekoprojektu dla miejscowych ogrzewaczy pomieszczeń (Dzu.Urz. L 193/76 z 21.07.2015).
6. Ustawa z dnia 7 czerwca 1994 Prawo budowlane (DzU 2020, poz. 1333, 2127, 2320 oraz 2021, poz. 11, 234, 282).
7. Gil-Lopez Tomas, Gálvez Miguel Angel, Experimental analysis of energy savings and hygrothermal conditions improvement by means of air curtains in stores with intensive pedestrian traffic, „Energy and Buildings” No. 68, 2013, DOI: 10.1016/j.enbuild.2013.08.058.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!