Bezwładność ogrzewania podłogowego i kaloryferów – zasilanie piecem elektrycznym C.O.

W tym wpisie chcę wam pokazać bezwładność ogrzewania podłogowego i porównać ją z bezwładnością kaloryferów przy zasilaniu ogrzewania piecem elektrycznym C.O. Na podstawie dokonanych pomiarów temperatur sprawdziłem w praktyce jak szybko po uruchomieniu się pieca, podłoga i kaloryfery robią się ciepłe.

 

#Jak dokonałem pomiarów bezwładności ogrzewania?

Postanowiłem sprawdzić, jak szybko po uruchomieniu pieca elektrycznego C.O. ciepło pojawia się na kaloryferze a jak szybko podłoga robi się ciepła. Pomiarów dokonałem w łazience, gdzie mam zamontowany kaloryfer i ogrzewanie w podłodze. Zasilanie pętli grzewczej i kaloryfera ma taką samą długość (ok 10 m) więc wyeliminowałem opóźnienie czasowe związane z różnicą długości rur z wodą. Pomiarów dokonałem czujnikami DS18B20, a wskazania rejestrowałem programem Maxitermo. Temperatury mierzyłem przez 12 godzin, od 12:00 w południe, do 23:59 wieczorem.

Przepływy wody na obu pętlach są ustawione na około 1,5 litra na minutę.

Zobaczcie jak duża jest bezwładność ogrzewania podłogowego a jak szybko nagrzewają się kaloryfery.

 

# Jak szybko kaloryfer a jak wolno nagrzewa się podłoga?

U nas w domu rurki z alu-pex-a są zalane betonem o grubości około  7cm. Jako wykończenie w łazience są płytki ceramiczne. Można przyjąć, że grubość warstwy akumulacyjnej (beton + klej + płytki) to 8 cm.

Poniżej przestawiam wykres zmian temperatur: na wyjściu z pieca, kaloryfera i podłogi. Wykres powstał po zebraniu pomiarów temperatur wykonanych przez 12 godzin. Temperatury były rejestrowane co 1 minutę.

Piec uruchomił się o godzinie 13:00 i temperatura wody na wyjściu zaczęła rosnąć. O 13:00 wynosiła 19,3 stopnia Celsjusza a o 13:39 osiągnęła 31 stopni Celsjusza, czyli tyle, ile powinno być. Piec działa według krzywej grzewczej która ustawiona była na jedną z najniższych wartości stąd taki „długi” czas rozgrzewania się instalacji.

W momencie uruchomienia się pieca kaloryfer miał temperaturę 22,2 stopnia Celsjusza a podłoga 23,2 stopnia Celsjusza.

Pierwsza zmiana temperatury kaloryfera została zarejestrowana już o 13:01 i od tego momentu kaloryfer robił się coraz cieplejszy. Temperatura na wyjściu z pieca osiągnęła 31 stopni o 13:39, a kaloryfer rozgrzał się do tej temperatury o 13:43, czyli 4 minuty później.

Temperatura podłogi nie zmieniała się tak szybko. Dopiero o 13:25 zaczęła rosnąć. Woda wypływająca z pieca miała już 30 stopni Celsjusza a podłoga dopiero 23,2 ⁰C.

Piec wyłączył się o 16:00. Przed wyłączeniem temperatura wody wypływającej z pieca miała 32,4 ⁰C. Kaloryfer miał 32,1 ⁰C. Temperatura podłogi wynosiła 25,4 ⁰C. Ponieważ podłoga jest akumulatorem ciepła i cechuje się bezwładnością cieplną, to mimo, że piec już nie pracował, jej temperatura wzrastała. O 16:27 podłoga osiągnęła maksimum – 25,5 stopnia Celsjusza. Od tej chwili, powoli temperatura podłogi zmniejszała się.

Piec ponownie uruchomił się o 19:00. Temperatura wody wyjściowej z pieca wynosiła wtedy 19,9 stopnia Celsjusza, kaloryfera 23,1 ⁰C a podłogi 24,1 ⁰C. Kiedy piec zaczął pracować to kaloryfer natychmiast zaczął się robić ciepły. Temperatura podłogi zaczęła się zwiększać dopiero 27 minut po starcie źródła ciepła.

Piec wyłączył się o 21:15. W ślad za zmniejszaniem się temperatur zasilania, zmniejszała się temperatura kaloryfera. A podłoga wręcz przeciwnie. Jej temperatura jeszcze rosła, z 24,3 ⁰C. do 24,5 ⁰C, które osiągnęła o 21:29.

 

# Jaka jest bezwładność ogrzewania podłogowego zasilanego piecem elektrycznym C.O.?

Jakie wnioski mogę wysunąć na podstawie dokonanych pomiarów temperatur i sporządzonego wykresu?

Kiedy uruchomione zostaje źródło ciepła jakim jest piec elektryczny C.O. to zasilane nim kaloryfery robią się ciepłe prawie natychmiast. Im cieplejsza woda płynie w instalacji C.O. tym cieplejsze są kaloryfery i cieplej jest w pomieszczeniu, w którym one są. Ale kiedy piec się wyłączy to kaloryfer stygnie bardzo szybko i słabo ogrzewa dom.

Ogrzewanie podłogowe zasilane piecem elektrycznym ma dużą bezwładność. Temperatura podłogi zaczyna się zwiększać dopiero około 30 minut po rozpoczęciu pracy przez piec. Ale kiedy już się „naładuje” ciepłem, to stygnie wolno i oddaje zakumulowane ciepło przez kilka godzin. Dobrze jest, kiedy podłoga nie wychładza się całkowicie, bo wtedy trochę szybciej zaczyna ponownie grzać i nagrzewa się do wyższej temperatury.

Kaloryfery – zaczynają grzać zaraz po uruchomieniu się pieca. Szybko stygną po wyłączeniu się źródła ciepła.

Ogrzewanie podłogowe – zaczyna grzać po około 30 minutach od włączenia się pieca. Stygnie kilka godzin po wyłączeniu zasilania ciepłej wody.

Tak duża bezwładność ogrzewania podłogowego bierze się też stąd, że piec musi najpierw podnieść temperaturę wody w instalacji C.O., później musi się nagrzać gruba warstwa betonu i warstwa wykończeniowa podłogi a na końcu dopiero ogrzewa się powietrze w domu. Plusem takiego rozwiązania jest to, że kiedy podłoga robi się ciepła, to mimo chłodnego powietrza w domu, nasz komfort termiczny jest już wysoki bo ciepło nam w stopy.

Jakiś czas temu wykonywałem podobne pomiary bezwładności ogrzewania podłogowego, ale wtedy źródłem ciepła był bufor, w którym była gorąca woda. Kiedy sterownik uruchomił zasilanie ogrzewania, to w instalacji od razu pojawiła się woda o temperaturze ponad 40 stopni Celsjusza, bo gorąca woda z bufora zmieszana została z zimną powracającą z pętli ogrzewania podłogowego. Wtedy podłoga zaczęła się robić ciepła już po 13 minutach od uruchomienia się ogrzewania. Możesz o tym poczytać we wpisie: Ogrzewanie podłogowe, czy ma aż tak dużą bezwładność i wolno się nagrzewa?

Po wyłączeniu się zasilania ogrzewania, podobnie jak w tym przypadku, temperatura podłogi jeszcze przez chwilę rosła, po czy bardzo powoli zaczęła spadać. Mimo, że ciepła woda nie krążyła już w rurach to w domu robiło się cieplej.

 

# Wnioski i przemyślenia – bezwładność ogrzewania podłogowego

1. Im cieplejsza woda zasilająca ogrzewanie podłogowe „na starcie”, tym szybciej podłoga robi się ciepła. Tutaj najlepszy jest bufor ciepła, pełny gorącej wody.
2. Piec elektryczny C.O. podobnie jak piec gazowy wolno podnosi temperaturę wody zasilającej obiegi grzewcze i ogrzewanie potrzebuje więcej czasu na podniesienie temperatury w domu.
3. Po odłączeniu źródła ciepła, ogrzewanie podłogowe jeszcze przez kilka godzin ogrzewa dom.
4. Kaloryfery szybciej reagują na zmiany temperatury wody je zasilającej. Szybko się nagrzewają ale też szybko stygną, kiedy piec się wyłączy.
5. Im mniej wychłodzimy podłogę, tym szybciej jej temperatura zacznie rosnąć, kiedy uruchomi się piec C.O. Co więcej, temperatura zasilająca pętle grzewcze szybciej osiągnie zadaną wartość, bo woda w rurkach będzie cieplejsza. Bezwładność ogrzewania podłogowego będzie mniejsza.
6. W swoim domu sprawdziłem, że piec powinien się uruchamiać co 4 godziny, żeby uzupełnić straty ciepła w podłodze i nie dopuścić do jej nadmiernego wychłodzenia oraz utrzymać stałą temperaturę w domu.
7. Ogrzewanie podłogowe jest ogrzewaniem niskotemperaturowym a przez to oszczędnym. Podgrzanie wody do 30-40 stopni Celsjusza kosztuje znacznie mniej niż do 60-70 stopni, jak jest w przypadku kaloryferów.

Po wykonaniu tych pomiarów już wiem, że spokojnie mogę uruchamiać ogrzewanie w godzinach kiedy mniej płacę na energię elektryczną. Przez te 10 godzin jestem w stanie „naładować” kilkanaście ton betonu w podłodze ciepłem na tyle, żeby przez czas, kiedy piec nie pracuje, w domu było ciepło.

Gdybym teraz budował dom, to zamiast 7 cm betonu w wylewce dałbym 10 cm. Wtedy podłoga jeszcze wolniej był reagowała na zmiany temperatury zasilającej ogrzewanie, ale po wyłączeniu się pieca stygła by jeszcze wolniej. Jeśli planujesz budowę domu i będziesz miał wodne lub elektryczne ogrzewanie podłogowe w wylewce, to pomyśl, czy nie zwiększyć jej grubości o 2-3 cm. Wtedy solidnie powiększysz akumulator ciepła i ogrzewanie będzie mogło jeszcze oszczędniej pracować.