Nagrzewnice nadmuchowe

Nagrzewnice nadmuchowe (aparaty grzewczo-wentylacyjne) stosowane są w takich obiektach, jak hale przemysłowe różnej wielkości i przeznaczenia (np. magazyny, obiekty produkcyjno-magazynowe) czy sportowe, budynki inwentarskie albo usługowe (np. warsztaty), wystawiennicze (salony sprzedaży, hale targowe), a także obiekty handlowe i sakralne.

Zastosowanie odpowiedniej liczby prawidłowo rozmieszczonych urządzeń oraz odpowiednia automatyka i system regulacji kierunku i zasięgu nawiewu umożliwiają skuteczne rozprowadzenie ciepła po takich pomieszczeniach, zapewniając komfort przebywających tam osób i eliminując duże różnice temperatury oraz przeciągi.

Najczęściej stosuje się nagrzewnice wodne, rzadziej gazowe – zależnie od możliwości doprowadzenia czynnika grzewczego.

• Nagrzewnice wodne są lokalizowane pod stropem lub przy ścianach i wymagają doprowadzenia czynnika grzewczego (wody lub pary) oraz ochrony instalacji przed zamarzaniem.

• Nagrzewnice gazowe mogą być umieszczane przy ścianach, pod stropem oraz na zewnątrz budynku i wymagają prawidłowego podłączenia do instalacji gazowej i instalacji odprowadzenia spalin.

Nagrzewnice mogą pracować zarówno jako grzewcze, jak i chłodzące (przy doprowadzeniu wody lodowej). Tryb chłodzenia wymaga zastosowania tacy ociekowej do odprowadzania skroplin oraz zapobiegania porywaniu kondensatu – stosuje się albo odkraplacze, albo pracę na odpowiednim biegu wentylatora. Możliwy jest też tryb wentylacji – np. przewietrzenie obiektu w trybie chłodzenia i usprawnienie dystrybucji powietrza.

Najważniejsze komponenty nagrzewnic, czyli obudowa, wymiennik, wentylator i palnik w przypadku nagrzewnicy gazowej, są wciąż przedmiotem intensywnych prac producentów, wpływają bowiem na własności użytkowe oraz koszty zakupu i eksploatacji urządzeń.

Obudowa i wykonanie

Nagrzewnice muszą być jednocześnie szczelne i możliwie lekkie. Główną rolę odgrywa tu obudowa, wykonywana zarówno (tradycyjnie) z blachy stalowej ocynkowanej lub lakierowanej proszkowo (zależnie od wymagań estetycznych i użytkowych obiektu), jak i z tworzywa sztucznego.

Rosnącą popularnością cieszy się polipropylen spieniony (EPP). Strukturą przypomina on styropian i jest podobnie lekki, nie jest natomiast tak sztywny i kruchy. Cechuje się znaczną wytrzymałością, trwałością, izolacyjnością cieplną i akustyczną. Jest obojętny chemicznie i odporny na promieniowanie UV oraz nie absorbuje wody.

Obudowy z EPP zwykle są szare lub czarne, ale materiał ten jest dostępny także w innych kolorach (np. niebieski lub pomarańczowy).

Stosuje się także inne tworzywa sztuczne, szczególnie w rozwiązaniach, w których zwraca się uwagę na estetykę urządzenia. Przykładem może być ciekawa stylistyka (z pięciokierunkowym nadmuchem powietrza ciepłego) nagrzewnicy wodnej BRAVA firmy Juwent czy wzornictwo obudowy aparatu Ultra typu 963036 firmy Kampmann, której wysokość konstrukcyjna wynosi 330 mm, a obudowa jest wykonana z kolorowego tworzywa. Obudowa do zastosowań takich jak ogrzewanie pomieszczeń przemysłu spożywczego, gastronomicznego, farmaceutycznego i rolnego może być też wykonana ze stali nierdzewnej ANSI 316L (np. LEO INOX firmy Flowair).

Obok samego wykonania materiałowo-konstrukcyjnego ważne jest odpowiednie spasowanie komponentów w obudowie i takie jej zamknięcie, żeby była szczelna z każdej strony, a poza światłem wymiennika nie było przedmuchów powietrza.

Przykładowo opatentowany przez VTS system łączenia Smart Lock gwarantuje trwałe i precyzyjne spasowanie obudowy.

Odpowiednie spasowanie wpływa także na równomierne rozprowadzenie powietrza. Konstrukcja urządzenia powinna zapewnić potrzebny stopień ochrony silnika – do zastosowań typowych producenci podają IP54, natomiast dla środowisk zapylonych i wilgotnych stopień ochrony to IP66.

Wymiennik

W nagrzewnicach wodnych stosuje się zwykle wymienniki miedziano-aluminiowe, jedno-, dwu- lub trzyrzędowe.

„Rzędowość” wymiennika ma związek z temperaturą czynnika grzewczego – im wyższa (np. woda sieciowa do 130°C), tym mniej rzędów może mieć wymiennik. Jeśli jednak nagrzewnica ma współpracować ze źródłem niskotemperaturowym (np. pompa ciepła), konieczne jest odpowiednie zwiększenie powierzchni wymiany ciepła, czyli większa liczba rzędów.

Jeśli natomiast nagrzewnica ma być stosowana w zastosowaniach specjalnych, tj. w środowiskach o wysokim zapyleniu, wilgotności czy stężeniu substancji agresywnych (np. amoniak), konieczne jest zastosowanie wymiennika w odpowiednim wykonaniu. Wymiennik pokrywa się specjalną antykorozyjną powłoką epoksydową. Same lamele są grubsze (np. dla urządzeń z oferty firmy Deltafan o ok. 40%) i mają większy rozstaw – takie rozwiązanie zwiększa odporność wymiennika na intensywne mycie (powietrze lub woda pod ciśnieniem).

Można też spotkać wymiennik z powłoką antybakteryjną (np. urządzenia powlekane techniką LCE firmy Reventon).

W urządzeniu Deltafan zastosowano także specjalny czyszczak, dzięki któremu w łatwy sposób usunąć można zabrudzenia z wymiennika. Tego typu zastosowania to np. kurniki i inne pomieszczenia hodowlano-rolne oraz obiekty oczyszczalni ścieków. Do tych obiektów stosuje się np. nagrzewnice NW 40 AGRO (Deltafan), LEO Agro (Flowair) czy Farmer (Reventon).

Wentylator i regulacja

W przypadku wentylatorów w nagrzewnicach podobnie jak i w innych rozwiązaniach najczęściej pracuje się nad kształtem wirnika i parametrami silnika. Większość producentów wskazuje, że zastosowane łopatki wirnika mają kształt zoptymalizowany pod względem aerodynamicznym.

W nagrzewnicach podobnie jak w innych urządzeniach HVAC, silniki wentylatorów mają największy udział w poborze energii. Stąd w urządzeniach tych pojawiają się uważane za wysoce energooszczędne elektronicznie komutowane bezszczotkowe silniki prądu stałego (silniki EC). Tego rodzaju silniki znajdują się np. w wersjach „modulowanych” nagrzewnic m.in. w nowych wersjach nagrzewnic Volcano firmy VTS.

Według szacunków VTS inwestycja polegająca na zamianie nagrzewnic z silnikiem AC na rozwiązania z silnikiem EC może zwrócić się po ok. 2 latach, a kolejne lata przynoszą już oszczędności eksploatacyjne (symulacja dotyczy budynku o kubaturze ok. 6,5 tys. m³ i 1792 h pracy rocznie, przy projektowanej temperaturze zewnętrznej –20°C).

Jeśli urządzenia pracują na najniższym biegu, oszczędności mogą być jeszcze większe – w takich warunkach pracy wyraźnie widać różnicę sprawności.

Zastosowanie tej technologii wpływa także na wydłużenie czasu pracy silnika (a więc większą trwałość urządzenia), poprawia parametry akustyczne nagrzewnicy oraz umożliwia płynną regulację prędkości obrotowej (np. sygnałem 0–10 V DC) przy zachowaniu wysokiej sprawności w pełnym zakresie.

Regulacja płynna jest coraz częściej stosowanym – choć nie jedynym – sposobem regulacji pracy nagrzewnic. Stosuje się kilka systemów, najczęściej pod względem temperatury (różnicy temperatury) powietrza w obiekcie:

• regulacja ze sterownikiem dwupołożeniowym włącz/wyłącz,

• regulacja trzybiegowa (stopniowa) oraz

• regulacja płynna (modulacja) umożliwiająca sterowanie prędkością obrotową wentylatora (wydajnością urządzenia) dzięki zastosowaniu sterownika 0–10 V oraz regulatora PWM (pulse-width modulation).

Stosowanie bardziej zaawansowanej regulacji z jednej strony wpływa na koszty systemu grzewczego, ale umożliwia też dostarczanie optymalnej ilości ciepła do pomieszczenia. Zastosowanie regulacji płynnej pozwala na zwiększenie czułości sygnału, co umożliwia np. zmianę wydajności wentylatora przy mniejszej różnicy temperatury. Jest to rozwiązanie przydatne dla obiektów o dużej zmienności warunków pracy, co wymaga szybkiej reakcji systemu grzewczego (czyli zmiany obrotów wentylatora).

Gazowe sposoby na energooszczędność

Regulację mocy cieplnej w nagrzewnicach gazowych (względem temperatury w ogrzewanym obiekcie) można prowadzić dzięki zastosowaniu modulowanego palnika typu premix (obecny np. w nagrzewnicach Robur czy Tecnoclima), wykonanego ze stali nierdzewnej. Rozwiązanie takie zapewnia minimalne zużycie gazu, przy zachowaniu wysokiej sprawności wymiennika. Warunki mieszania gazu i powietrza zapewniają optymalne warunki spalania, dzięki czemu proces jest nie tylko wydajny, ale i powoduje minimalną emisję tlenków azotu.

Jeśli moce są minimalne, urządzenia mogą pracować jako kondensacyjne, co dodatkowo zwiększa sprawność, zmniejszając zużycie gazu i obniżając hałas.

Kierunek nawiewu powietrza

Już dzięki odpowiedniemu montażowi można regulować nawiew powietrza. Na konsoli montażowej urządzenie można obracać w pionie i poziomie (dzięki kierownicom regulacja jest bezstopniowa), zyskując najlepszy dla danego obiektu kierunek nawiewu.

Nagrzewnice zamontowane pod stropem będą skuteczniej rozprowadzały powietrze dzięki zastosowaniu nawiewnika czterostronnego. Jeśli pomieszczenia są wysokie, dobrze sprawdzą się nagrzewnice wyposażone w konfuzor, który zwiększa zasięg nawiewanego powietrza.

Nagrzewnice wyposażone w komorę mieszania (np. LEO FB + KM firmy Flowair) mogą w prosty sposób zapewnić dostarczenie do obiektu świeżego powietrza, które po podgrzaniu w nagrzewnicy zostaje dostarczone do pomieszczenia. W razie konieczności, dzięki płynnej regulacji przepustnic komory, nagrzewnica może pracować również na powietrzu recyrkulacyjnym.

Nagrzewnice kanałowe

Stosowane są do ogrzewania powietrza w systemach wentylacyjnych i klimatyzacyjnych, a także do ogrzewania powietrza zewnętrznego w systemach nawiewnych dla pomieszczeń takich, jak hale produkcyjne, warsztaty, magazyny, sklepy i inne. Mogą też współpracować z centralami wentylacyjnymi z odzyskiem ciepła z powietrza wywiewanego. Montuje się je w przewodach (kanałach).

Ich wykonanie może być prostokątne lub okrągłe. Budowa jest podobna do nagrzewnic opisywanych powyżej (miedziane rurki i aluminiowe lamele), lecz nie muszą one mieć szczególnie estetycznej odbudowy, ale wykończenie gwarantujące trwałość i łatwy montaż w kanałach, a także kontrolę i czyszczenie wymiennika.

Wśród nagrzewnic kanałowych stosuje się zasilanie wodne i elektryczne. Na przykład wodne nagrzewnice kanałowe Salda AVS oferowane są w wymiarach od 214×190 do 599×730 mm i mocach od 1,36 do ponad 30 kW dla temperatury powietrza –25° na wejściu (zewnętrznej) i temperatury zasilania (wody) 80/60°C przy wydatku powietrza od 60 do 3500 m³/h. Łatwo w ich przypadku zdjąć panel serwisowy i skontrolować oraz wyczyścić urządzenie.

Kanałowe nagrzewnice elektryczne służą głównie do okresowego zwiększania temperatury nawiewanego powietrza lub jej ustabilizowania. Jak wszystkie nagrzewnice, mają trwałą obudowę z blach ocynkowanych, a elementy grzejne wykonywane są ze stali nierdzewnej.

Spirale grzejne powinny być tak ukształtowane, żeby gwarantowały równomierne nagrzewanie przepływającego powietrza. Takie rozwiązania zastosowano np. w nagrzewnicach elektrycznych kanałowych Alnor HDE. Mają one moc od 0,3 do 18 kW i średnice 100–400 mm. Zastosowano w nich zabezpieczenia przed przegrzaniem oraz regulatory temperatury nawiewanego powietrza.

Nawet pobieżny przegląd rynku pokazuje, że oferta producentów konstruowana jest tak, żeby spełnić wymagania dla każdego obiektu wielkokubaturowego – poczynając od względów finansowych, przez technologiczne i energooszczędne, po wymagania specjalne i estetyczne.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!