Próżniowe grzejniki ogrzewania: przegląd rodzajów, zasady wyboru + technologia montażu

Nowe rozwiązania ukierunkowane na oszczędność kosztów ogrzewania domu coraz bardziej przyciągają uwagę. Wśród nowości znajdują się również próżniowe grzejniki centralnego ogrzewania. Na zewnątrz są to zwykłe grzejniki, ale całkowicie inne co do zasady działania.

Nadają się zarówno do centralnego systemu ogrzewania, jak i autonomicznego. W tym materiale szczegółowo opiszemy zasady działania grzejników próżniowych, ich odmiany, a także omówimy niuanse, które należy mieć na uwadze przy wyborze grzejników do domu.

Czym jest grzejnik próżniowy?

Grzejnik próżniowy nazwano tak, ponieważ z wewnętrznej wnęki tej stalowej konstrukcji sekcyjnej całkowicie wypompowano powietrze. Zrobiono to w celu obniżenia ciśnienia.

W hermetycznie zamknięte sekcje umieszczono substancję ciekłą, która ma właściwość łatwego odparowywania w niskiej temperaturze. Zazwyczaj jest to etanol lub ciecz litowo-bromkowa.

W gruncie rzeczy działanie grzejnika próżniowego opiera się na zasadzie działania hermetycznego dwufazowego termosyfonu. Przy tym charakteryzuje się dobrymi właściwościami przekazywania ciepła.

System z takimi urządzeniami jest mało inercyjny. Szybko osiąga tryb roboczy i niemal natychmiast reaguje na zmiany strat ciepła.

W tabeli przedstawiono skuteczność nagrzewania różnych grzejników. Od powierzchni próżniowego agregatu grzewczego oddawanie ciepła do pomieszczenia rozpoczyna się znacznie szybciej.

Grzejnik próżniowy ma optymalny stosunek między promieniowaniem cieplnym a konwekcją w całkowitym oddawaniu ciepła. Pierwszy wskaźnik wynosi 80%, drugi 20%.

Rodzaje grzejników próżniowych

Linia urządzeń próżniowych obejmuje produkty stworzone do ogrzewania elektrycznego, rejestry próżniowe, grzejniki panelowe. W sprzedaży można spotkać także ekskluzywne designerskie wyroby.

Na szczególną uwagę zasługują modele próżniowych grzejników elektrycznych, choć są droższe. To dobre rozwiązanie dla właścicieli rzadko odwiedzanych nieruchomości podmiejskich.

Designerski grzejnik próżniowy w formie stojaka na drewno. Można na nim nie tylko układać polana, ale także je suszyć

Zamiast poziomo umieszczonego kanału z czynnikiem grzewczym w tym urządzeniu znajduje się rurowy element grzejny typu wkładowego o mocy ponad 50 W na jedną sekcję.

Ten grzejnik przekazuje ciepło do wypełniacza – oleju lub wody, ogrzewając tym samym ciecz litowo-bromową. Przy montażu takich modeli konieczne jest uziemienie.

Budowa i zasada działania

Różnicę między grzejnikami próżniowymi a bimetalicznymi i aluminiowymi odpowiednikami można dostrzec również podczas ich oględzin zewnętrznych. W tych pierwszych odstęp między sekcjami jest większy. To urządzenie grzewcze składa się z obudowy, kanału poziomego i pionowych sekcji.

Uproszczony schemat grzejnika próżniowego. Jego głównymi elementami są kolektor (1) i pionowe sekcje (2), w których znajduje się wtórny nośnik ciepła

Pierwszy z tych elementów obejmuje dwie sekcje wykonane ze stali o grubości 1,5 mm. Kanał poziomy – obieg pierwotny, znajdujący się w dolnej części i połączony ze źródłem ciepła. Przechodzi przez niego nośnik ciepła, przekazujący ciepło cieczy znajdującej się w sekcjach, które są ułożone prostopadle do tego kanału.

Pionowe sekcje są wypełnione wtórnym nośnikiem ciepła – transformatorem ciepła. Są one całkowicie odizolowane od obiegu pierwotnego. Ich liczba jest wprost proporcjonalna do stopnia nagrzania pomieszczenia. Szybkość nagrzewania cieczy wpływa na ciśnienie wewnątrz wnęk. Im jest ona większa, tym ciśnienie niższe.

Wtórny nośnik ciepła to ciecz, której podstawą są brom i lit. W obiegu znajduje się w niewielkiej objętości i ma właściwość wrzenia oraz szybkiego parowania przy niskiej, około 35 °C, temperaturze.

Obiegi mają dobrą izolację względem siebie i otoczenia.

Proces zachodzący w grzejnikach próżniowych wygląda następująco:

1. Płyn niezamarzający albo woda ogrzewa kanał poziomy.
2. Ciepło z kanału poziomego jest przekazywane do pionowych sekcji.
3. Transformator ciepła wrze, w wyniku czego para wypełnia cały obieg wtórny.
4. Ścianki obiegu wtórnego nagrzewają się i oddają ciepło do pomieszczenia.

Aby zapewnić efektywne przekazywanie promieni cieplnych z cieczy litowo-bromowej do ścianek grzejnika, stan substancji roboczej należy jak najbardziej zbliżyć do etapu mgły. Wtedy ciepło będzie transportowane przez kropelki ciepłej cieczy.

Aby to osiągnąć, należy spełnić podstawowy warunek – temperatura na wejściu do rur musi wynosić minimum 40 i maksimum 60 °C.

Urządzenia próżniowe zapewniają temperaturę w pomieszczeniu o 2-3 stopnie niższą niż tradycyjne grzejniki. Za to koszty ogrzewania domu zmniejszają się średnio o 17%.

W przypadku systemu autonomicznego trudno osiągnąć takie parametry. Na odcinkach systemu grzewczego oddalonych od źródła, czynnik grzewczy będzie bardzo szybko stygł. Rozwiązaniem jest zastosowanie kotłów pirolitycznych z optymalnym zakresem temperatur od 45 do 60 °C lub od 50 do 70 °C.

Inaczej problem rozwiązuje się poprzez montaż przed grupą próżniowych grzejników jednego węzła mieszającego. W tym przypadku niskotemperaturowy poziom zapewni połączenie podgrzanej wody z ochłodzoną z powrotu. Cykl roboczy w próżniowym grzejniku powtarza się po opuszczeniu kondensatu po wewnętrznych ściankach w dół.

Pozytywne i negatywne cechy urządzeń

Na korzyść stosowania grzejników nie zawierających gazów w przestrzeni wewnętrznej zwykle przytacza się następujące argumenty:

• gwarantowany brak zjawiska zapowietrzania systemu;
• niskie opory hydrauliczne;
• całkowity brak lub minimalna korozja;
• stabilna wydajność cieplna, ponieważ na wewnętrznej powierzchni obudowy nie osadza się brud;
• minimalna liczba połączeń gwintowanych, co sprawia, że przypadki wystąpienia nieszczelności są mało prawdopodobne;
• szeroki wybór czynnika grzewczego: płyn niezamarzający, woda, para itp.

Jeśli porównać te produkty z tradycyjnymi grzejnikami wodnymi, to w mieszkaniach ogrzewanych centralnie powietrze będzie nagrzewane nierównomiernie. W drugim przypadku woda wpływająca do systemu ogrzewa bezpośrednio całe ciało grzejnika. W próżniowym woda z centralnej magistrali ogrzewa tylko dolną część.

Zastosowanie grzejników próżniowych daje oszczędność czynnika grzewczego do 80%. Ponadto, po odłączeniu baterii, ogrzane cząstki gazu spowalniają ruch, dlatego stygnie ona przez dłuższy czas.

Pozostałe sekcje baterii otrzymują ciepło z odparowanej cieczy. Ponieważ transformator ciepła ma zarówno niższą temperaturę, jak i przewodność cieplną niż woda, ścianki pionowych sekcji grzejnika nagrzeją się mniej.

Aby zapewnić taki sam reżim temperaturowy jak w przypadku grzejników wodnych, grzejnik próżniowy musi mieć większą powierzchnię.

Producenci twierdzą, że sekcje urządzenia nagrzewają się natychmiastowo. Przy małej objętości wody 0,5 l jeden fragment ma moc cieplną 300 W. Należy tutaj zaznaczyć, że każda sekcja klasycznego grzejnika żeliwnego zawiera 4 litry płynu.

Oszczędność jest szczególnie widoczna przy stosowaniu płynu niezamarzającego. Koszty jego zakupu znacząco spadną. Niewielka ilość czynnika grzewczego, brak potrzeby drogiego wyposażenia – to główne zalety stosowania grzejników próżniowych.

Zaletą tych urządzeń jest również fakt, że pomieszczenie nagrzewa się bardziej równomiernie w pionie. Według pomiarów, na każdy metr wysokości różnica wynosi około 0,5 °C. W pomieszczeniu o wysokości sufitu 2,5 m między urządzeniem a podłogą będzie to około 1,25 °C.

Efektywność grzejników próżniowych uwidacznia się przy stosowaniu alternatywnych źródeł energii, takich jak pompa ciepła, baterie słoneczne.

Podczas gdy żeliwne grzejniki są w stanie ogrzać pomieszczenie, gdy czynnik grzewczy osiągnie temperaturę co najmniej 65 °C, w przypadku urządzeń próżniowych wystarczy 35 °C

Należy wiedzieć, że jeśli z jakichś powodów nastąpi rozszczelnienie sekcji, grzejnik próżniowy nie będzie działać. Przyczyną jest wyrównanie ciśnienia wewnątrz i na zewnątrz obudowy.

Taka awaria stanowi zagrożenie dla samopoczucia i zdrowia mieszkańców domu, ponieważ płyn znajdujący się wewnątrz jest trujący.

Kiedy opłaca się grzejnik próżniowy?

Na podstawie cech grzejnika próżniowego można stwierdzić, że jego zastosowanie w systemie centralnego ogrzewania nie przyniesie szczególnych korzyści.

Użycie urządzenia jest uzasadnione przy wyborze autonomicznego systemu grzewczego. Jeśli krąży w nim nie woda, ale niezamarzająca ciecz, koszty czynnika grzewczego znacznie się zmniejszą.

System grzewczy z grzejnikami próżniowymi jest bardzo efektywny w tandemie z kolektorem słonecznym. Dla domu jednorodzinnego to najlepsza nowoczesna technologia

Instalacja grzejników próżniowych jest racjonalnym rozwiązaniem, jeśli zakupiono kocioł o niskiej mocy. Takie źródło nie będzie w stanie podgrzać czynnika grzewczego do wysokiej temperatury wymaganej do pracy tradycyjnych urządzeń. W przypadku urządzenia próżniowego nie jest to potrzebne. Reakcja wewnątrz niego uruchomi się już przy 35°C.

Domy letniskowe, których właściciele nie używają na stałe, w chłodne dni nagrzewają się długo. Proces ten przyspieszy grzejnik próżniowy. Proces nagrzewania z jego udziałem przebiega szybko, a ciepło rozkłada się równomiernie.

Zasady wyboru produktu

Wraz ze wzrostem popularności tego zaawansowanego technologicznie sprzętu na rynku pojawia się coraz więcej niskiej jakości podróbek.

Przy zakupie należy sprawdzić, czy do urządzenia dołączono odpowiednie certyfikaty i inną dokumentację techniczną. Należy pamiętać, że podstawową zasadą efektywnej pracy urządzenia jest całkowita szczelność.

Dla grzejnika ważny jest również taki parametr, jak ilość czynnika grzewczego w pionowych sekcjach – mieszaniny litowo-bromkowej. Duża objętość może grozić przelewaniem się cieczy.

Aby ocenić odpowiednią objętość, należy kierować się dźwiękiem powstającym przy kołysaniu urządzenia. Powinien przypominać cichy szelest. Jeśli natomiast wyraźnie słychać dźwięk przelewającej się cieczy, grzejnik z dużym prawdopodobieństwem może okazać się amatorską podróbką.

Na większość swoich modeli europejscy producenci udzielają gwarancji do 5 lat. Ceny na nie są wprost proporcjonalne do liczby sekcji i są wyższe niż na wodne odpowiedniki.

Na wyrobach wykonanych zgodnie z technologią fabryczną, spoiny spawalnicze nie mają żadnych wad, w przeciwieństwie do urządzeń nieznanego pochodzenia.

Producenci o dobrej reputacji pokrywają obudowy wyrobów wysokiej jakości farbą proszkową. Dlatego trudno naruszyć integralność warstwy malarskiej nawet przy kontakcie z rozpuszczalnikiem. Nie można pominąć także kwestii szczelności zaworu napełniającego.

Szczegóły montażu samodzielnego

Montaż próżniowego grzejnika nie jest trudny, ale aby uniknąć przeróbek, trzeba przyswoić kilka zasad. Należy przestrzegać zaleceń dotyczących umiejscowienia urządzenia względem ściany, podłogi, parapetu.

Przy tym odległość między grzejnikiem a ścianą wynosi minimum 50 mm, między urządzeniem a podłogą – od 20 do 50 mm, optymalna odległość do tylnej strony parapetu – 50-100 mm.

Na zdjęciu pokazano opcje podłączenia grzejników. Należy wiedzieć, że włączenie do schematu ogrzewania innych urządzeń grzewczych wraz z próżniowymi obniża jego efektywność.

Sam montaż niewiele różni się od wpięcia do systemu grzejników innych typów. Różnica polega tylko na tym, że wejście i wyjście znajdują się na dole.

Instalacja próżniowego urządzenia przewiduje łańcuch następujących po sobie czynności:

1. Spuszczają nośnik ciepła, demontują stary przyrząd grzewczy.
2. Wykonują oznaczenie miejsc instalacji.
3. Mocują wsporniki. Testują je pod kątem stabilności, wytrzymałości.
4. Montują zawory kulowe. Przez nie urządzenie podłącza się do magistrali. Złącza koniecznie uszczelniają za pomocą konopi lub szczeliwa.
5. Sprawdzają system pod kątem szczelności.

Aby poprawić wymianę ciepła, na ścianę za grzejnikiem można umieścić arkusz folii. W przypadku wcześniej wykonanej izolacji termicznej, konieczne będzie zwiększenie długości wsporników o wartość równą grubości warstwy izolacji termicznej. Jeśli dom ocieplić, efektywność systemu ogrzewania wzrośnie.

Najlepsi producenci grzejników próżniowych

Próżniowe nie wyróżniają się jeszcze szerokim asortymentem na rynku urządzeń grzewczych. Wśród konsumentów szczególnym autorytetem cieszą się wyroby firmy EnergyEco. Ten rosyjski producent używa do produkcji grzejników stali o grubości 1,5 mm. Użytkownicy odnotowują wysokiej jakości wykonanie, dobrą wydajność cieplną – około 170 kW na jeden element.

Ciśnienie robocze dla grzejnika wynosi od 0,6 do 1,3 MPa. Nawet przy 2 MPa urządzenie może pracować, ale 5 MPa to dla niego za dużo – zaczyna ulegać zniszczeniu. Koszt grzejnika od EnergyEco jest niemały, ale popyt na niego nie spada.

Producent Forvakuum produkuje próżniowe urządzenia ścienne i listwowe. Wydajność cieplna rejestru o długości 1 m przy temperaturze nośnika ciepła 50 °C wynosi 239 W.

Rejestr termosyfonowy charakteryzuje się małą metalochłonnością, ponieważ jego cienkościenna obudowa nie jest przystosowana do dużego ciśnienia wewnętrznego. Przy 50 °C i zastosowaniu etanolu wynosi ono tylko 0,027 MPa.

Na rynku można spotkać również grzejniki produkcji chińskiej. Będą one miały niższą cenę, ale czasami wątpliwą jakość. Przy zakupie należy je dokładnie obejrzeć, sprawdzić dokumentację.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

Zapoznanie z budową urządzenia próżniowego i zasadą jego działania:

Niektórzy majsterkowicze tworzą grzejniki próżniowe własnoręcznie:

W kwestii celowości stosowania grzejników próżniowych istnieją sprzeczne opinie. Ale w niektórych przypadkach ten sposób ogrzewania może okazać się bardzo skuteczny. Najważniejsze, aby przy zakupie upewnić się o ich doskonałej jakości i pełnym bezpieczeństwie.

Pozostały pytania, znaleźli Państwo niedociągnięcia lub chcieliby Państwo uzupełnić ten materiał własną opinią na temat próżniowych grzejników? Proszę zostawić swoje komentarze w bloku kontaktowym znajdującym się pod artykułem.