Fankoile do przejściowych trybów ogrzewania podłogowego i innych systemów grzewczych promieniujących zasilanych przez pompę ciepła są niezbędne, zwłaszcza przy użyciu pompy ciepła.
W przypadku gwałtownego ochłodzenia, promieniowe systemy grzewcze nie są w stanie szybko zapewnić wymaganego trybu ogrzewania, ponieważ baterie nie są w stanie szybko dostarczyć wymaganego ciepła.
Jeśli dodatkowo jako źródło ciepła używamy pompy cieplnej, niskotemperaturowe grzejniki również nie będą w stanie zapewnić szybkiego przejścia, ponieważ niska temperatura czynnika grzewczego w nich nie generuje dużego konwekcyjnego ogrzewania powietrza w pomieszczeniu, co obniża prędkość przejścia między trybami.
W takim przypadku, przy dużym skoku temperatur między trybami spowodowanym nagłym ochłodzeniem, opóźnienie nagrzewania powietrza w pomieszczeniu będzie odczuwalne i może powodować dyskomfort.
Niskotemperaturowe grzejniki mogą zapewnić szybkie przejścia w przypadku ogrzewania z kotła, który może dostarczyć do nich gorętszy czynnik grzewczy. Jednak wymaga to nadmiarowej mocy kotła, ponieważ podniesienie temperatury w niskotemperaturowych grzejnikach – grzejnikach o dużej powierzchni do ogrzewania danego pomieszczenia można osiągnąć tylko poprzez nadmiarową moc generującą ciepło.
Możliwe to osiągnąć w systemie kotłowym, ponieważ kotły pracują przy dużej różnicy temperatur – temperaturze spalania paliwa i temperaturze zwrotu czynnika grzewczego. To pozwala na zminimalizowanie powierzchni wymiennika ciepła w kotłach, co umożliwia obniżenie kosztów ich produkcji. Dlatego cena kotła o większej mocy nie różni się istotnie od ceny kotła o wymaganej mocy.
W przykładowym doborze grzejnika dla niskotemperaturowego ogrzewania, temperatura podawczego czynnika grzewczego nie przekracza 50°C, ponieważ nie można podawać go w metalowe rury ze względu na gwałtowne obniżenie ich trwałości. To oznacza różnicę temperatur między temperaturą podawczą a temperaturą powietrza w pomieszczeniu wynoszącą 50°C-20°C=30°C. Jednocześnie różnica temperatury między temperaturą zwrotu a temperaturą powietrza wynosi 40°C-20°C=20°C. To uwzględnia różnicę między temperaturą podawczą a zwrotną równą 50°C-40°C=10°C. Aby obliczyć rzeczywistą temperaturę, używa się wzoru 10/ln((50-20)/(40-20))=24,7°C.
W karcie technicznej grzejnika wartość obliczeniowa różnicy temperatur wynosi 70°C. Wówczas moc grzejnika jest mniejsza niż nominalna w (24,7/70) do potęgi 1,3=0,258 – oznacza to, że rzeczywista moc grzejnika przy podawaniu 50°C i zwrocie 40°C wynosi zaledwie 0,258 nominalnej mocy grzejnika, czyli 1/0,258=3,88 razy mniejsza. Oznacza to, że do ogrzewania tego pomieszczenia takim niskotemperaturowym czynnikiem grzewczym potrzebne są 4 grzejniki o mocy zgodnej z danymi karty technicznej. W wyniku zastosowania niskotemperaturowych grzejników łączna moc grzejników będzie 4 razy większa niż moc zainstalowanego kotła. W rezultacie na zmiennych trybach prędkość przejścia między trybami również spadnie 4 razy.
Jeśli dla poprawnego działania systemu kotła z przeciętną różnicą temperatury czynnika grzewczego i pomieszczenia wynoszącą 70°C prędkość przejścia między trybami wynosi zwykle nie więcej niż godzinę, to dla niskotemperaturowych grzejników będzie to już 4 godziny, co może powodować dyskomfort. Dlatego konieczne jest przewidzenie nadmiarowej mocy kotła w celu skrócenia czasu przejścia między trybami. Jednak opisane obliczenia dotyczą niskotemperaturowych grzejników, których składnik konwekcyjny ogrzewania jest znacznie większy niż składnik promieniowania ze względu na obecność elementów o małym promieniu – żeber i nierówności.
W przypadku promieniujących elementów ogrzewania, takich jak podłogowe ogrzewanie podłogowe, nie ma takich elementów, co oznacza, że składnik konwekcyjny tych urządzeń jest niski. Ze względu na pracę promieniowaniem, czas przejścia między trybami jest znacznie dłuższy niż dla urządzeń działających na zasadzie konwekcji, ponieważ muszą one podgrzać nie tylko powietrze w pomieszczeniu, ale także wszystkie ściany. Jednak niskotemperaturowa metoda ogrzewania, jak wykazuje obliczenia, znacznie opóźnia także promieniowe urządzenia grzewcze.
Jak skrócić czas przejścia między trybami?
Oprócz skrócenia czasu przejścia, głównym wymaganiem systemu grzewczego jest efektywność energetyczna. Drugie wymaganie zmusza do stosowania pompy ciepła zamiast kotła. Pompa ciepła powietrze-woda jest warunkiem zwiększenia ekologiczności systemu. Jednakże wymaganie stosowania pompy ciepła o nadmiarowej mocy jest nieakceptowalne ze względu na gwałtowny wzrost kosztów pompy ciepła. Ponadto stosowanie niskotemperaturowego sposobu podłączenia grzejników z pompą ciepła, które czterokrotnie zwiększa moc, również czterokrotnie zwiększa koszty związane z grzejnikami. Dlatego z pompą ciepła stosuje się podłogowe ogrzewanie. Jednak podłogowe ogrzewanie to urządzenie promieniujące i w zmiennych trybach nie jest w stanie zapewnić jakości ogrzewania. Zastosowanie niskotemperaturowych grzejników w połączeniu z podłogowym ogrzewaniem nie pozwala istotnie skrócić czasu przejściowego i znacząco zwiększa koszty systemu.
Firma Negativ opracowała technologię pracy pompy ciepła w trybach przejściowych, która pod względem czasu przejścia między trybami przewyższa nawet prędkość przejścia w systemach grzewczych z kotłami i grzejnikami.
Obecnie jedynym urządzeniem zdolnym skrócić czas przejścia między trybami i nieznacznie zwiększyć koszty systemu jest zastosowanie w systemie ogrzewania opartego na pompie ciepła i podłogowym ogrzewaniu – zastosowanie fankoila. Jednakże sama praca na fankoilu nie pozwala uzyskać korzyści, jakie daje zastosowanie urządzeń grzewczych promieniujących, takich jak podłogowe ogrzewanie. Na stałych trybach pracy podłogowe ogrzewanie w porównaniu do fankoila minimalizuje straty ciepła o co najmniej 10% i znacznie zwiększa komfort. Dlatego zastosowanie fankoilów do ogrzewania jest skuteczne tylko w trybach przejściowych przy znacznym i gwałtownym ochłodzeniu, na przykład obniżeniu temperatury z 0°C do -20°C w ciągu nocy, co czasami ma miejsce.
Współczynnik przewodzenia ciepła fankoilów znacznie przewyższa współczynnik przewodzenia ciepła grzejników, więc zastosowanie fankoilów nieznacznie zwiększa koszty systemu i pozwala skracać czas przejścia między trybami, co umożliwia stosowanie pomp ciepła i poprawę ekologiczności systemów grzewczych.
