Ogrzewanie nadmuchowe - jak zrobić i jakie są koszty?

Czym jest ogrzewanie nadmuchowe i czy nadaje się do zapewnienia ciepła w domu? Jakie są koszty jego zrobienia oraz późniejsze eksploatacyjne? Zapoznaj się z naszym kompendium wiedzy o ogrzewaniu nadmuchowym.

Co to jest i jak działa ogrzewanie nadmuchowe?

Ogrzewanie nadmuchowe to metoda ogrzewania świeżego powietrza pobieranego przez czerpnię bezpośrednio do „pieca nadmuchowego” i poprzez kanały ciepłe powietrze rozprowadzane jest do poszczególnych pomieszczeń budynku. Ten „piec” zasilany może być gazem lub olejem opałowym, ważne aby kanały z ogrzanym powietrzem nie mieszały się ze spalinami pieca. Również kominki z płaszczem powietrznym prezentują wariant ogrzewania nadmuchowego, rozprowadzając ciepłe (gorące) powietrze do pomieszczeń w sposób niewymuszony, wymuszony i systemem dystrybucji gorącego powietrza (DGP).

Rys. 1. OGRZEWANIE KOMINKOWE - GRAWITACYJNE
Rozprowadzenie ciepłego powietrza z kominka po domu na zasadzie konwekcji, źródło Anchor+

W tym artykule omówię jednak system ogrzewania nadmuchowego dla domu energooszczędnego lub pasywnego, w którym połączono ogrzewanie z wentylacją nawiewno-wywiewną z rekuperatorem w jeden nierozerwalny system. „Piecem” jest pompa ciepła powietrze-powietrze umieszczona w centrali wentylacyjnej. Dodatkowo, aby zwiększyć efektywność energetyczną systemu wbudowano w instalację powietrzny gruntowy wymiennik ciepła (GWC).

Jak zrobić ogrzewanie nadmuchowe?

W hipotetycznym projekcie dom energooszczędny/pasywny o konstrukcji szkieletu drewnianego i powierzchni 150 m² ogrzewany jest nadmuchowo, poprzez system wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła w połączeniu z gruntowym wymiennikiem ciepła i pompą ciepła wraz z kanałami nawiewnymi i wywiewnymi. W dniach bardzo mroźnych, kiedy zapotrzebowanie domu na energię cieplną może przekroczyć możliwości systemu, przewidziano dodatkową grzałkę elektryczną do podgrzewania powietrza.

Powietrze zewnętrzne zasysane jest czerpnią do gruntowego wymiennika ciepła, w którym zimą zostaje wstępnie ogrzane, a latem ochłodzone i osuszone. Tak przygotowane powietrze przechodzi do centrali nawiewno-wywiewnej z odzyskiem ciepła, sprzężonej z układem sprężarkowej pompy ciepła powietrze-powietrze, który zimą ogrzewa powietrze do temperatury zapewniającej komfort cieplny użytkowników i kanałami rozprowadza do poszczególnych pomieszczeń. Kanały wywiewne zasysają zużyte powietrze ,które wędruje do rekuperatora, ogrzewając powietrze nawiewane. Dalej powietrze trafia do pompy ciepła i w wymienniku powietrze-glikol (powietrze-freon) oddaje jeszcze część swojej energii cieplnej i opuszcza układ na zewnątrz budynku. Latem omija rekuperator obejściem tzw. by-passem i bezpośrednio kanałami nawiewnymi trafia do wentylowanych pomieszczeń.

Załączenie pompy ciepła w cyklu chłodzenia następuje tylko wtedy, gdy istnieje potrzeba większego schłodzenia pomieszczeń, przy długotrwałych upałach. Ideowy schemat systemu przedstawiono na rysunkach 2 (praca zimą) i 3 (praca latem).

Rys. 2. Schemat systemu ogrzewania nadmuchowego - praca zimą, źródło: Pro-Vent

Rys. 3. Schemat systemu ogrzewania nadmuchowego - praca latem, źródło: Pro-Vent

 

W systemie ogrzewania zastosowano powietrzny gruntowy wymiennik ciepła, który jest budowlą ziemną, wykorzystującą akumulacyjne właściwości gruntu. Przedstawiony poniżej płytowy GWC (rys. 3.) sadowimy na gruncie rodzimym przepuszczalnym, na którym układa się podsypkę żwirowo-piaskową ok. 5 cm z płukanego żwiru o granulacji 10-20 mm i piasku. Kolejno płyty GWC w odpowiednim układzie (ze spadkiem 1-2% w kierunku wymiennika), które łączą się z korytami: doprowadzającym powietrze zewnętrzne z czerpni gruntowej i odprowadzającym wstępnie ogrzane lub schłodzone  powietrze rurami do centrali wentylacyjnej. Rury, koryta i płyty zabezpiecza się folią i zasypuje gruntem rodzimym. W celu wyniesienia izoterm 8-10^o C z głębokości 7-8 m do głębokości 1,2 m, czyli do płyt wymiennika, płyty przykrywamy geowłókniną, całość izoluje się styropianem o grubości łącznej min. 12 cm z naddatkiem 2 m poza obrys wymiennika i spadkiem odprowadzającym wodę. Styropian przykrywa się folią i zasypuje warstwą ziemi o grubości ok. 70-80 cm. Przy dużych konstrukcjach można dodatkowo zastosować rury drenarskie przy końcach foli.

W tym projekcie wybrano wymiennik o wydajności do 600 m³/h, złożony z 12 modułów płytowych (3x4), średnicą przyłączy rurowych  Æ 250 mm i powierzchnią termoizolacji 80 m² (10x8 m). Straty ciśnienia na wymienniku wynoszą wg danych producenta 50Pa.

Uzasadnienie wyboru GWC o wydajności do 600 m³/h -  do celów wentylacji mechanicznej przyjęto 234 m^3/h (390 m³  x 0,6 1/h), producent systemu do ogrzewania nadmuchowego zaleca zwiększenie strumienia powietrza o 60 % co daje 375 m³/h, wymiennik do 400 m³/h pracowałby na granicy swoich możliwości.

Innym wyborem może być grzebieniowy lub żwirowy GWC, a także umieszczenie GWC pomiędzy ścianami fundamentowymi budynku lub pod budynkiem, w przypadku płyty fundamentowej. Zaoszczędzimy w tym wypadku środki finansowe związane z wykopem i zakupem izolacji termicznej, którą i tak kupimy wykonując fundament.

Konsekwentnie centrale wentylacyjną z pompą ciepła dobrano do zastosowanego GWC. Przy wyborze uwzględniono strumień objętości powietrza i średnicę króćców dołączonych kanałów.

Do systemu ogrzewania wybrano Centrale MISTRAL MAX-GEO 600 EC, która w jednej obudowie posiada rekuperator i sprężarkową pompę ciepła, o następujących parametrach:

Strumień objętości powietrza (nawiew/wywiew)  400-600 m³/h

Wentylatory                                                           dmuchawy dwustronnie ssące EC

Spręż dyspozycyjny                                                 270-390 Pa

Sprawność temperaturowa centrali                             92-79 %                       (wymiennik przeciwprądowy)

Współczynnik SFP (420 m³/h/100 Pa)                       0,24 W/m³/h

Zasilanie                                                               230 AC

Pobór mocy przez wentylatory/max                           40-250 W/340 W

Pompa ciepła - moc elektryczna                               1100 W

                      - moc grzewcza/chłodnicza                 3,0/2,8 kW przy 540 m³/h

                     - współczynnik COP                            3,5

Średnica króćców wentylacyjnych                               250 mm

Wymiary gabarytowe (wys. x dł. x gł.)                       770 x 1010 x 740 mm   

 

Dodatkowo w projekcie przewidziano zainstalowanie elektrycznej nagrzewnicy kanałowej MISTRAL 650 o mocy 2 kW/230 V/Æ 250 mm.

Centrala wentylacyjna MISTRAL wyposażona w procesorowy sterownik RC6 dostosowuje proces wentylacji, maksymalnie wykorzystując energię cieplną i chłodzącą gruntu i powietrza, w zależności od temperatury otaczającego powietrza. Gdy temperatura powietrza obniża się poniżej +2^oC i powyżej +24^oC - powietrze pobierane jest z GWC, a  w zakresie temperatur od +2^oC do +24^oC, sterownik przełącza dopływ powietrza do kanału czerpni zewnętrznej zamocowanej w ścianie szczytowej budynku, z pominięciem GWC.

Centrale wentylacyjną ze zintegrowaną pompą ciepła o podobnych parametrach produkuje również firma VENTIA (Komfovent RHP 600 U).

Końcowym elementem systemu ogrzewania nadmuchowego są kanały nawiewno-wywiewne rozprowadzone do pomieszczeń. Zastosowano system PE-FLEX®   ze względu na łatwość w montażu i szczelność. Głównymi elementami systemu są:

1. Skrzynki rozdzielaczowe wykonane ze stali nierdzewnej i poliwęglanu wzmocnionego włóknami.
2. Skrzynki rozprężne z poliwęglanu wzmocnionego włóknami.
3. Przewodów wentylacyjnych wykonanych z tworzywa PE-HD .
4. Anemostaty nawiewne i wywiewne.

Ze względu na konstrukcję budynku elementy PE-FLEX® umieszczono w stropie pomiędzy pierwszą, a drugą kondygnacją. Anemostaty nawiewne i wywiewne pierwszej kondygnacji zamocowano w suficie, a drugiej kondygnacji na ścianach pionowych na wysokości do 50 cm. Takie rozwiązanie pozwala oszczędzić na długości przewodów, a tym samym zmniejszyć opory przepływu powietrza.

Ile kosztuje instalacja ogrzewania nadmuchowego?

Koszt szacunkowy systemu dla przedstawionego projektu wynosi około 70-80 tysięcy złotych. Najdroższa jest centrala wentylacyjna z pompą ciepła (ok. 40 tys. zł), powietrzny GWC (15-20 tys. zł) i system kanałów nawiewno-wywiewnych z skrzynkami rozdzielaczowymi i rozprężnymi oraz anemostatami (5-10 tys. zł).

Montaż, regulacja i ustawienie sterowników to dodatkowe 10 tys. zł.

Koszty eksploatacyjne ogrzewania nadmuchowego

Przedstawiony powyżej system ogrzewania nadmuchowego, jest praktycznie bezobsługowy. Urządzenia systemu w postaci sprężarki pompy ciepła i wentylatorów do swojego działania potrzebują energii elektrycznej. Przede wszystkim za to płacimy w granicach 2 tysięcy złotych rocznie. Wymiana filtrów centrali wentylacyjnej (co 4-6 miesięcy) to roczny koszt 500 zł oraz coroczny przegląd instalacji 200-400 zł.