OGÓLNOPOLSKI PRZEGLĄD MEDYCZNY 6/2014 INFRASTRUKTURA ARCHITEKTURA Instalacja grzewcza w budynkach szpitalnych W ramach centralnego ogrzewania, ze względu na rodzaj czynnika grzejnego, wyróżnia się instalacje wodne, parowe, powietrzne oraz elektryczne. W budynkach szpitalnych, ze względu na łatwość regulacji, stosuje się wyłącznie instalacje wodne. Warto zapoznać się z przeglądem wymagań, jakie powinny spełniać instalacje wewnętrzne c.o. w placówkach medycznych. DR HAB. INŻ. MARIUSZ ADAMSKI, DR INŻ. PIOTR RYNKOWSKI Katedra Ciepłownictwa, Politechnika Białostocka 113 162,63 Instalację grzewczą wodną stanowi układ połączonych przewodów wraz z armaturą, pompami obiegowymi, grzejnikami i innymi urządzeniami, znajdujący się za zaworami oddzielającymi od źródła ciepła, takiego jak: kotłownia, węzeł ciepłowniczy indywidualny lub grupowy, kolektory słoneczne lub pompa ciepła (2). Zadaniem instalacji ogrzewczej jest utrzymanie w pomieszczeniach wymaganej temperatury: źródło ciepła urządzenia w nim zamontowane mają zapewnić prawidłową i ciągłą współpracę z przewodami rozprowadzającymi ciepło, układ przewodów rozprowadzających instalacja wewnętrzna centralnego ogrzewania (w skrócie c.o.) łączy źródło ciepła z elementami grzejnymi, odbiorniki ciepła przekazują ciepło do otoczenia poprzez konwekcję i w niewielkim stopniu przez promieniowanie. Przewody instalacji centralnego ogrzewania mogą być wykonywane z rur stalowych, miedzianych lub tworzywowych wielowarstwowych z powłoką antydyfuzyjną PEX (z polietylenu sieciowanego) lub z warstwą z folii aluminiowej. Czynnikiem, który przenosi ciepło z kotła do odbiorników (grzejników), jest najczęściej woda. Na przestrzeni lat obniżano temperatury obliczeniowe w przewodach zasilających i powrotnych z 90/70 C do aktualnie stosowanych w nowych opracowaniach projektowych 70/50 C. 43 633,54 58 188,69 przewody poziome w piwnicach KAN STEEL wraz z armaturą i izolacją oraz piony przewody KAN PE-RT w izolacji, rozprowadzenie w posadzkach grzejniki płytowe PURMO Ventil Hygiene Ryc. 1. Struktura nakładów inwestycyjnych wodnej instalacji c.o. o temperaturach obliczeniowych 70/50 C z rozdziałem dolnym, przewody rozprowadzające w warstwie izolacyjnej posadzki, układ rozdzielaczowo-trójnikowy Obecnie w budynkach służby zdrowia, ze względu na wymóg utrzymania czystości, stosuje się konwekcyjne grzejniki stalowe płytowe, bez elementów konwekcyjnych (nieożebrowane), bez osłon bocznych i osłony górnej typu grill, posiadające tzw. atest higieniczny. Jednak w wielu obiektach nadal działają, spełniając dobrze swoją funkcję, grzejniki członowe żeliwne bardzo trwałe, odporne na korozję i dlatego chętnie stosowane w otwartych systemach ogrzewania. Koszty grzejników stanowią istotny udział w kosztach inwestycyjnych instalacji c.o. (ryc. 1). Wartości udziałów elementów instalacji c.o. mogą się różnić od podanych na wykresie w indywidualnych przypadkach, ze względu na odmienność poszczególnych instalacji oraz możliwość uzyskania indywidualnych, znacznych rabatów przy zakupie grzejników, przewodów, armatury, izolacji. W artykule zaprezentowano rodzaje instalacji centralnego ogrzewania. Przedstawiono także przegląd wymagań odnośnie instalacji wewnętrznych c.o. w budynkach szpitalnych. Klasyfikacja instalacji centralnego ogrzewania Ze względu na rodzaj czynnika grzejnego wyróżnia się instalacje wodne, parowe, powietrzne oraz elektryczne. W budynkach szpitalnych, ze względu na łatwość regulacji, stosuje się wyłącznie instalacje wodne. Charakteryzują je duże bezpieczeństwo eksploatacji, niższa temperatura powierzchni grzejników w porównaniu z ogrzewaniem parowym oraz długa żywotność. Regulacja instalacji wodnej c.o. realizowana jest poprzez zawory termostatyczne oraz zawory podpionowe jest to regulacja ilościowa. W źródle ciepła realizowana jest również regulacja ilościowa poprzez zmianę obrotów pomp lub zmianę położenia zaworów regulacyjnych, a także regulacja jakościowa, polegająca na uzyskaniu na zasilaniu właściwej temperatury czynnika grzejnego według wykresu regulacyjnego, która odpowiada aktualnej temperaturze powietrza zewnętrznego. 50
INFRASTRUKTURA ARCHITEKTURA OGÓLNOPOLSKI PRZEGLĄD MEDYCZNY 6/2014 Ryc. 2. Schemat instalacji wodnej c.o. tradycyjny układ pionowy 51
OGÓLNOPOLSKI PRZEGLĄD MEDYCZNY 6/2014 INFRASTRUKTURA ARCHITEKTURA Ryc. 3. Schemat instalacji w układzie rozdzielaczowym z trójnikami (fragment obszernego opracowania projektowego) 52
INFRASTRUKTURA ARCHITEKTURA OGÓLNOPOLSKI PRZEGLĄD MEDYCZNY 6/2014 Rodzaje wodnej instalacji c.o. W zależności od sposobu podłączenia grzejników instalacje c.o. dzielą się na: jednorurowe grzejniki w poszczególnych obiegach połączone są szeregowo, dwururowe grzejniki połączone są równolegle. W zależności od sposobu przejmowania zmian objętości wody wskutek zmiany temperatury medium, w instalacji wyróżnia się: układ otwarty zabezpieczony naczyniem wzbiorczym typu otwartego, układ zamknięty z przeponowym naczyniem wzbiorczym. W przypadku instalacji c.o. o dużych pojemnościach zładu stosowane mogą być również układy stabilizacji ciśnienia kompresorowe lub pompowe. W zależności od sposobu wywołania krążenia czynnika grzejnego w instalacji centralnego ogrzewania wodnego, instalacje można podzielić na: grawitacyjne krążenie czynnika grzejnego wywołane jest wyłącznie różnicą gęstości w przewodach zasilających i powrotnych (obecnie rzadko spotykane, stosuje się w instalacjach o niedużych mocach cieplnych, na paliwo stałe), pompowe krążenie medium w instalacji wywołane jest głównie pracą pompy, siły grawitacyjne wspomagają w niewielkim stopniu. W zależności od usytuowania poziomych przewodów rozprowadzających względem pionów wyróżniamy: instalacje z rozdziałem dolnym poziome przewody rozprowadzające położone są poniżej pionów c.o. prowadzone w piwnicach korytarzami lub w piwnicach przy ścianach zewnętrznych, instalacje z rozdziałem górnym poziome przewody rozprowadzające położone są powyżej pionów instalacyjnych na poddaszu lub na najwyższej ogrzewanej kondygnacji, rozwiązania mieszane. Obecnie przy powszechnie stosowanych źródłach ciepła: kotłach olejowych, gazowych lub węzłach cieplnych oraz grzejnikach stalowych płytowych, instalacje centralnego ogrzewania są projektowane i wykonywane jako dwururowe pompowe układy zamknięte z rozdziałem dolnym. W przypadku zastosowania kotłów opalanych paliwem stałym (węglem) stosuje się instalacje z otwartym naczyniem wzbiorczym. W przypadku kotła na paliwo stałe o mocy nominalnej do 300 kw można zastosować instalację grzewczą wodną systemu zamkniętego (1, 2: 133.7), jeżeli kocioł Grzejniki Hygiene Grzejniki Plan Hygiene Ryc. 4. Zalecane podłączenia boczne grzejników: podłączenie boczne, podłączenie krzyżowe, podłączenie siodłowe, przewód zasilający, przewód powrotny Grzejniki Ventil Hygiene Grzejniki Plan Ventil Hygiene Ryc. 5. Zalecane podłączenia dolne grzejników: podłączenie dolne, podłączenie pośrednie boczne, podłączenie pośrednie krzyżowe, przewód zasilający, przewód powrotny wyposażony jest w urządzenia do odprowadzania nadmiaru ciepła (3, 4). Do wad instalacji wodnych c.o. należy możliwość zamarznięcia instalacji w przypadku nieogrzewania budynku. Schematy instalacji wodnych centralnego ogrzewania Schematy instalacji wodnych c.o. można podzielić na układy o pionowym lub poziomym rozprowadzeniu przewodów centralnego ogrzewania. Starsze instalacje były projektowane i wykonywane w układzie pionowym; jest to tzw. układ tradycyjny (ryc. 2). Czynnik grzejny rozprowadzany był ze źródła ciepła przewodami poziomymi, najczęściej w piwnicy (rozdział dolny), do pionów instalacyjnych centralnego ogrzewania. Z każdego pionu centralnego ogrzewania na ogrzewanych kondygnacjach są odejścia (gałązki) do jednego lub dwóch grzejników, podłączane do boku grzejnika. Z wymogów higienicznych wynika, że piony i gałązki grzejnikowe w obiektach szpitalnych powinny być prowadzone w szachtach i bruzdach wyklucza to gromadzenie brudu i kurzu na przewodach c.o. Rys. 6. Wymiary katalogowe i odległości montażowe grzejników szpitalnych od ściany: grzejniki typu 10, grzejniki typu 20, grzejniki typu 30 53
OGÓLNOPOLSKI PRZEGLĄD MEDYCZNY 6/2014 INFRASTRUKTURA ARCHITEKTURA W obecnie projektowanych i wykonywanych instalacjach c.o. łączenia od pionów do poszczególnych grzejników są realizowane przewodami z tworzywa sztucznego, ułożonymi w warstwie izolacji termicznej przed wykonaniem betonowej warstwy posadzek (ryc. 3), a grzejniki podłączane są od dołu (materiały KAN, 8). Najwłaściwszy sposób podłączenia od dołu grzejnika szpitalnego to podejście ze ściany kolankami zespolonymi z rurką niklowaną. Zastosowanie trójników pod posadzkami zmniejsza liczbę przewodów włączanych do rozdzielaczy i szafki rozdzielaczowe są wówczas krótsze. Wymagania techniczne Warunki techniczne wykonania i odbioru instalacji ogrzewczych (5) opisują w sposób kompleksowy zasady wykonywania i odbioru instalacji oraz stanowią kompendium wiedzy odnośnie wykonania i odbioru instalacji grzewczych. Przepisy techniczno-budowlane są wydawane przez odpowiednich ministrów w formie rozporządzeń, których stosowanie jest obowiązkowe. Według Rozporządzenia Ministra Infrastruktury z dnia 6 listopada 2008 r. zmieniającego rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie ( 328.1) budynek i jego instalacje ogrzewcze, wentylacyjne i klimatyzacyjne, ciepłej wody użytkowej, a w przypadku budynku użyteczności publicznej również oświetlenia wbudowanego, powinny być zaprojektowane i wykonane w taki sposób, aby ilość ciepła, chłodu i energii elektrycznej, potrzebnych do użytkowania budynku zgodnie z jego przeznaczeniem, można było utrzymać na racjonalnie niskim poziomie. Wymagania, jakim powinny odpowiadać pod względem sanitarnym pomieszczenia w zakładach opieki zdrowotnej, zawarte są w Rozporządzeniu Ministra Zdrowia i Opieki Społecznej z 22 czerwca 2005 r., które zastąpiło rozporządzenie z 21 września 1992 r. (Dz.U. Nr 74, poz. 366 z 1992 r.). Nowe rozporządzenie (Dz.U. Nr 116, poz. 985 z 2005 r.) weszło w życie 1 lipca 2005 r. Jednym z wymogów wymienionych w rozporządzeniu jest zapis o zalecanych odległościach grzejnika od przegród budowlanych. Grzejniki powinny być mocowane do ściany nie niżej niż 0,10 m od podłogi i nie bliżej niż 0,10 m od lica ściany wykończonej. W zakładach opieki zdrowotnej wpisanych do rejestru zakładów opieki zdrowotnej przed wejściem w życie niniejszego rozporządzenia dopuszcza się, z wyjątkiem pomieszczeń o podwyższonej aseptyce, zainstalowanie grzejników nie bliżej niż 0,06 m od lica ściany wykończonej. Jednak obecnie rozporządzenie to nie jest obowiązujące. Aby rozwiać wątpliwości związane z zastosowaniem grzejników higienicznych, redakcja InstalReportera (6) skierowała do Głównego Urzędu Nadzoru Budowlanego pytania związane z tymi kwestiami. Uzyskana pisemna odpowiedź z 11.08.2011 r. kończy się stwierdzeniem: niniejsze pismo nie stanowi Typ 10 20 30 Głębokość grzejnika 47* 102* 152* A głębokość zawieszenia 100 100 100 B łączna głębokość 114* 202* 252* C oś przyłącza 84 151 151** Tab. 1. Odległości montażowe grzejników szpitalnych *grzejniki Plan podany wymiar należy zwiększyć o 2 mm grubości doklejonej płyty przedniej, **201 mm po odwróceniu grzejnika w lewo L.p. Rodzaj przewodu lub komponentu Minimalna grubość izolacji cieplnej (materiał o współczynniku przewodzenia ciepła 0,035 W/(m K) 1 1 Średnica wewnętrzna do 22 mm 20 mm 2 Średnica wewnętrzna od 22 do 35 mm 30 mm 3 Średnica wewnętrzna od 35 do 100 mm równa średnicy wewnętrznej rury 4 Średnica wewnętrzna ponad 100 mm 100 mm 5 Przewody i armatura wg poz. 1-4 przechodzące przez ściany lub stropy, skrzyżowania przewodów 50% wymagań z poz. 1-4 50% wymagań z poz. 1-4 6 Przewody ogrzewania centralnego, przewody wody ciepłej i cyrkulacji instalacji ciepłej wody użytkowej wg poz. 1-4, ułożone w komponentach budowlanych między ogrzewanymi pomieszczeniami różnych 50% wymagań z poz. 1-4 użytkowników 7 Przewody wg poz. 6 ułożone w podłodze 6 mm 8 Przewody ogrzewania powietrznego (ułożone w części ogrzewanej budynku) 40 mm 9 Przewody ogrzewania powietrznego (ułożone w części nieogrzewanej budynku) 80 mm 10 Przewody instalacji wody lodowej prowadzone wewnątrz budynku 2 50% wymagań z poz. 1-4 11 Przewody instalacji wody lodowej prowadzone na zewnątrz budynku 2 100% wymagań z poz. 1-4 1 przy zastosowaniu materiału izolacyjnego o innym współczynniku przenikania ciepła niż podano w tabeli należy skorygować grubość warstwy izolacyjnej, 2 izolacja cieplna wykonana jako powietrznoszczelna Tab. 2. Izolacja cieplna przewodów rozdzielczych i komponentów w instalacjach centralnego ogrzewania, ciepłej wody użytkowej (w tym przewodów cyrkulacyjnych), instalacji chłodu i ogrzewania powietrznego 54
INFRASTRUKTURA ARCHITEKTURA OGÓLNOPOLSKI PRZEGLĄD MEDYCZNY 6/2014 oficjalnej wykładni prawa i nie jest wiążące dla organów administracji orzekających w sprawach indywidualnych, co znacznie osłabia tezy zawarte w odpowiedzi. Grzejniki szpitalne Płytowe grzejniki szpitalne ze względu na konieczność łatwości czyszczenia nie mogą być wyposażone w osłony boczne, górne oraz pozbawione są radiatorów (ożebrowani. Nie dopuszcza się ogrzewania sufitowego oraz instalowania grzejników z rur ożebrowanych, z wyjątkiem pomieszczeń technicznych. Grzejniki powinny być gładkie, co umożliwia ich mycie i utrzymanie w czystości. Wyniki rankingu (11) z początku 2014 roku, który objął ogół producentów grzejników wodnych, wskazują, że grzejniki Purmo cieszą się największą popularnością. Asortyment grzejników szpitalnych Purmo obejmuje grzejniki płytowe Hygiene, Ventil Hygiene, Plan Hygiene, Plan Ventil Hygiene. Grzejniki Plan charakteryzują się całkowicie gładką płytą przednią. Jest ona przyklejona do profilowanej płyty bazowej. Grzejniki Hygiene i Plan Hygiene mają 4 otwory przyłączeniowe z gwintem wewnętrznym ½, co umożliwia stosowanie kilku kombinacji podłączenia (ryc. 4). Podłączenie boczne Przewód zasilający powinien być podłączony do górnego króćca grzejnika, natomiast powrotny do dolnego. Odwrotne podłączenie powoduje spadek mocy cieplnej grzejnika o ponad 30%. Podłączenie krzyżowe zalecane jest do grzejników o długości ponad 2000 mm, a także do tych, których długość czterokrotnie przekracza wysokość. Podłączenie to zapewnia równomierny rozkład temperatury na całej długości grzejników. Przewód zasilający powinien być podłączony do jednego z górnych króćców grzejnika, natomiast powrotny do przeciwległego króćca dolnego. Odwrotne podłączenie powoduje spadek mocy cieplnej grzejnika o ponad 30%. Podłączenie krzyżowe może być zastosowane po wyjęciu wkładki termostatycznej. Podłączenie siodłowe jest najczęściej stosowane, gdy instalacja centralnego ogrzewania rozprowadzona jest w listwach przyściennych nad podłogą. Stosując ten rodzaj podłączenia, moc cieplna grzejników będzie o około 10% niższa od mocy znamionowej. Grzejniki Ventil Hygiene i Plan Ventil Hygiene wyposażone są we wbudowaną wkładkę termostatyczną z regulacją wstępną. Stosowane podłączenia przedstawiono na ryc. 5. Podłączenie dolne Oś przewodu zasilającego położona jest zawsze 80 mm od bocznej krawędzi grzejnika, natomiast oś przewodu powrotnego 30 mm. Odwrotne podłączenie powoduje spadek mocy cieplnej grzejnika o ponad 30%. Grzejniki na rys. 5b i 5c podłączone są jednocześnie do króćców dolnych i bocznych. Rozwiązania te odpowiadają opisanym powyżej podłączeniom bocznemu i krzyżowemu. Grzejniki Hygiene, Ventil Hygiene, Plan Hygiene i Plan Ventil Hygiene nie mają zawieszeń w komplecie. Specjalne zawieszenia szpitalne typ Monclac MCK-108 należy dla tych grzejników zamawiać oddzielnie. Na ryc. 6 oraz w tab. 1 podano wymiary katalogowe i odległości montażowe. Instalacja grzejnika powinna umożliwiać utrzymanie w czystości grzejnika, ściany i podłogi. Sposób zawieszenia grzejnika musi umożliwiać dogodny dostęp do wszystkich jego powierzchni oraz usunięcie z niego kurzu i brudu, również z niewidocznych powierzchni płyt. Izolacje cieplne Straty ciepła na przewodach zasilających i powrotnych instalacji wodnej centralnego ogrzewania powinny być na racjonalnie niskim poziomie (2). Izolacja cieplna tych przewodów powinna spełniać wymagania podane w załączniku do rozporządzenia i została scharakteryzowana w tab. 2. Artykuł przygotowano w ramach pracy statutowej nr S/WBiIŚ/4/2014 Katedry Ciepłownictwa Politechniki Białostockiej. Piśmiennictwo 1. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 marca 2009 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz.U. z 2009 r., Nr 56, poz. 461). 2. Warunki techniczne (budynki), Dział IV, Rozdział 4 http:// www.architektura.info/index.php/prawo/warunki_techniczne_budynki. 3. PN-EN 303-5:2002 Kotły grzewcze Część 5: Kotły grzewcze na paliwa stałe z ręcznym i automatycznym zasypem paliwa o mocy nominalnej do 300 kw Terminologia, wymagania, badania i oznakowanie. 4. Joniec W., Pilarski S.: Kotły na paliwa stałe. Urządzenia do odprowadzania nadmiaru ciepła. Rynek Instalacyjny, 7-8/2009. 5. Płuciennik M.: Wymagania Techniczne COBRTI INSTAL, Zeszyt 6, Warunki techniczne wykonania i odbioru instalacji ogrzewczych. Warszawa 2003. 6. Podleś T.: Przepisy a grzejniki. Grzejniki higieniczne aktualne wymagania odnośnie typów i montażu. http:// instalreporter.pl/ogolna/grzejniki-higieniczne-aktualne-wymagania-odnosnie-typow-i-montazu/. 7. Materiały firmy Sankom: http://www.sankom.pl/dk/ grzejniki,grzejniki-plytowe,2.htm?part=2&phrase=hygien&symbsearch=1&descrsearch=1. 8. Materiały firmy PURMO: http://www.purmo.com/pl/. 9. Materiały firmy KAN, Podejścia pod grzejniki typu VKO w Systemach KAN-therm Push i KAN-therm Press, http:// pl.kan-therm.com/system_kan_therm/installation_types/heating_cooling/podejscia_pod_grzejniki_typu_ vko_w_systemach_kan_therm_push_i_kan_therm_ press.html. 10. EN 12828:2012 Instalacje ogrzewcze w budynkach. Projektowanie wodnych instalacji centralnego ogrzewania, nr ref. PN-EN 12828:2013-05. 11. http://www.budujemydom.pl/ogrzewanie-podlogowei-grzejniki/18903-grzejniki-wodne. 55