grijanje

grijanje, postupak održavanja određene temperature u stambenim i radnim prostorijama iskorištavanjem topline izgaranja čvrstoga, tekućeg ili plinovitoga goriva, pretvaranjem električne energije u toplinu ili iskorištavanjem prirodnih izvora topline.

Zadatak je uređaja za grijanje da osigura ljudima u radnim i stambenim prostorijama ugodan rad i boravak. U hladnim se godišnjim razdobljima ugrijavanjem okolišnoga zraka regulira odavanje topline čovječjega tijela tako da se postigne ravnoteža između topline tijela i okoline kako bi se čovjek osjećao toplinski i fiziološki lagodno, tj. kako bi se nalazio u pogodnom fiziološkom ambijentu. Činitelji koji utječu na lagodnost, osim načina odijevanja, još su i temperatura zraka, srednja temperatura zidova te gibanje, vlažnost i čistoća zraka. Grijanjem se može utjecati samo na temperaturu zraka i srednju temperaturu zidova. Utjecaj obaju tih činitelja označuje se skupno kao osjetna temperatura. Utjecaji ostalih činitelja mogu se ostvariti samo s pomoću uređaja za klimatizaciju zraka kao usavršenog tehničkog sredstva za postizavanje ugodne klime u prostorijama. Uređaji za grijanje pojedinačnih prostorija su peći i grijalice, npr. infracrvena grijalica (→ infracrveno zračenje), kalorifer i sl., a više prostorija ili više zgrada grije se sustavom centralnoga grijanja.

Peći

Kamini su najstarije peći za grijanje s otvorenim ložištem. Prostorija se zagrijava pretežno zračenjem topline. Stupanj iskoristivosti toga grijanja samo je 10 do 15%, jer se najveći dio topline odvodi s dimnim plinovima kroz dimnjak.

Peći s velikom akumulacijom topline (kaljeve peći) grade se od posebnih keramičkih pločica i šamotnih opeka (odnosno ploča) u oblicima prilagođenima različitim uvjetima i zahtjevima. Značajka je tih peći da su proizvodnja topline i odavanje topline vremenski pomaknuti. Dnevno se nekoliko puta napuni ložište gorivom, koje u razmjerno kratkom vremenu izgori. Pritom se oslobođena toplina izgaranja akumulira u zidovima peći.

Peći s malom akumulacijom topline željezne su peći s plaštem od lijevanog željeza ili čeličnog lima koji je s unutarnje strane obložen šamotom kako bi se zaštitio od prekomjernog zagrijavanja. Regulacija emisije topline u željeznim pećima postiže se reguliranjem dovoda zraka u ložište, čime se pospješuje ili usporava izgaranje goriva. Željezne su peći prikladne kako za kratkotrajni tako i za trajni pogon.

Plinski radijatori izrađuju se od lijevanoga željeza ili zavarena čeličnog lima, a sastavljeni su od pojedinih članaka. U donjem, otvorenom prostoru za izgaranje smješten je gorionik. Plinovi izgaranja prolaze kroz šupljine članaka, skupljaju se u gornjem dijelu i odvode u dimnjak.

Plinske žarne peći imaju u donjem dijelu Bunsenov plamenik. Plamen upaljena plina užari ugrađenu ploču od magnezita ili gline, koja predaje prostoriji pretežni dio topline zračenjem. Iznad užarena tijela obično su smještene ogrjevne plohe, koje preostali dio topline predaju okolini konvekcijom. Kroz gornji plašt peći odvode se dimni plinovi u dimnjak.

Za grijanje visokih dvorana, tvorničkih hala i sl. upotrebljavaju se stropne plinske grijalice posebne izvedbe. U te se grijalice dovodi smjesa plina i zraka u kakvu poroznu masu, gdje pod utjecajem katalizatora smjesa izgara u potpunosti. Pritom se ploče od šamota ili drugog materijala užare do svijetlocrvenog žara (površinska temperatura 800 do 900 °C) i emitiraju infracrvene zrake.

Uljne peći lože se lakim loživim uljem. Iz spremnika teče ulje slobodnim padom do nivo-posude s plovkom, gdje se održava konstantna razina ulja. Odatle ulje struji kroz regulacijski ventil u komoru za izgaranje. Nakon paljenja, zbog djelovanja topline plamena, ulje ispari, miješa se sa zrakom, koji se dovodi kroz otvore u posudu gorionika, te izgara. Nastali plinovi izgaranja prolaze kroz komoru gorionika oko izmjenjivača topline ili izravno uz vanjski plašt peći u odvodni vod plina i u dimnjak. Ugrijane površine predaju toplinu zraku prostorije pretežno konvekcijom, a samo djelomice zračenjem.

Centralno grijanje

Obilježje je centralnoga grijanja da se toplina razvija u zajedničkom uređaju ili postrojenju i zatim se s pomoću nekog prijenosnika topline (voda, para ili zrak) odvodi u pojedine prostorije stana ili zgrade, a kod daljinskoga grijanja i skupine zgrada ili cijelih gradskih blokova. Toplom vodom griju se stambene zgrade. Kod klasičnoga centralnoga grijanja voda se zagrije na 80 do 90 °C u kotlu, koji je zajedno s pripadajućim uređajima obično smješten u kotlovnici, te se odvodi cijevima do radijatora u stambenim prostorijama. Cirkulacija tople vode od kotla do ugrijanih tijela i natrag u kotao može biti prirodna (zbog razlike gustoće toplije i hladnije vode) ili prisilna s pomoću pumpe.

Kod podnoga grijanja ogrjevne se cijevi nalaze u podnoj konstrukciji. Već prema izvedbi poda, one su izravno ugrađene u beton ili slobodno položene iznad nosive betonske konstrukcije. Budući da je površinska temperatura poda iz fizioloških razloga ograničena na 24 do 29 °C, ograničen je i toplinski učinak podnoga grijanja. Isprva se takvo grijanje obično upotrebljavalo za zagrijavanje prostorija s malim gubitcima topline, kao što su predvorja, garaže, crkve, ili pak kao dodatno grijanje za plivališta i dvorane; danas se ono ponajprije primjenjuje za grijanje stambenih prostora.

Kod parnoga grijanja para proizvedena u kotlu dovodi se u grijalice gdje se hladi i kondenzira, pri čemu se oslobađa i toplina isparivanja, a kondenzat se ponovno vraća kotlu. Upotrebom pare kao prijenosnika topline mogu se razmjerno velike količine topline s malom masom nositelja (u usporedbi s vodom) prenositi cjevovodom na veće udaljenosti, parom se brže zagrijavaju prostorije i takvo grijanje zahtijeva manje investicijske troškove. Nedostatci su takva grijanja: otežana centralna regulacija, a zbog toga česta pregrijavanja prostorija i veći potrošak topline; nema akumulacije topline u grijalicama; veća opasnost od korozije u vodovima kondenzata; visoka površinska temperatura grijalica koja ovisi o tlaku pare.

Daljinsko grijanje ostvaruje se u postrojenju koje se sastoji od: centralne kotlovnice s kotlovima, skladištem goriva, pumpama, ekspanzijskim posudama pod tlakom, uređajima za mjerenje, pripremu vode i s ostalim uređajima; cjevovodne mreže za dovođenje topline (s pomoću tople vode, vrele vode ili pare) do pojedinih objekata; predajnih postaja, u kojima se dovedena toplina iz cjevovodne mreže predaje kućnom uređaju za grijanje.

Para za daljinsko grijanje može se proizvoditi i u toplani. To je postrojenje u kojem se istodobno proizvodi para potrebna za daljinsko grijanje i električna energija. Za grijanje se upotrebljava para koja je djelomice ekspandirala u parnoj turbini, pa se tako postiže znatno povoljniji stupanj iskoristivosti. Mana je toplane što proizvodnja električne energije ovisi o pari potrebnoj za grijanje i tehnološke procese, pa su takva postrojenja to ekonomičnija što je potrošnja pare ravnomjernija tijekom dana i godine. Računa se, naime, da svu tako proizvedenu električnu energiju može preuzeti elektroenergetski sustav. Danas se nastoji potrebna para proizvesti u toplanama radi smanjenja potroška goriva, ali to je opravdano kada je potrošnja pare koncentrirana na manjem području (veći gradovi, veće industrije). 

Razlikuju se niskotlačno i visokotlačno daljinsko grijanje. Niskotlačno daljinsko grijanje može opskrbiti toplinom područje do 1 km². Tu se kao prijenosnik topline obično upotrebljava vodena para pod tlakom do 200 kPa, ili topla voda temperature do 110 °C. Veličina je područja visokotlačnoga daljinskoga grijanja do 74 km². Kao prijenosnik topline uzima se para pod tlakom do 1 MPa ili tlačna vrela voda temperature od 110 do 180 °C.

Prednosti su daljinskoga grijanja: nema transporta goriva i pepela u pojedinim zgradama; ekonomičnije iskorištavanje goriva u središnjoj kotlovnici; mogućnost uporabe jeftinijih goriva; velika pogonska sigurnost i manje onečišćenje okoliša plinovima izgaranja.

Grijanje alternativnim energetskim izvorima

Grijanje Sunčevim zračenjem izravno je korištenje prirodnog izvora topline. Ukupna Sunčeva energija dozračena na Zemlju premašuje mnogostruko ukupnu svjetsku potrebu za energijom, ali je gustoća te energije vrlo malena. Da bi se Sunčevo zračenje moglo ekonomično iskoristiti, primjenjuju se tehnička rješenja za skupljanje i koncentriranje te energije. Uređaj kojim se Sunčevo zračenje iskorištava za pripremu tople vode te za grijanje i klimatizaciju sastoji se od kolektora, izmjenjivača topline smještenog u toplinskom spremniku, ekspanzijske posude sa sigurnosnim ventilom, cirkulacijske pumpe i automatske regulacije. Pretvorba Sunčeva zračenja u toplinsku energiju zbiva se u kolektoru. Prema obliku kolektora i izvedbi apsorpcijskoga sustava razlikuju se pločasti i koncentrični kolektori. Toplina koju kolektori predaju prijenosnomu mediju (najčešće voda) akumulira se u toplinskom spremniku, jer se najveća intenzivnost zračenja uglavnom vremenski ne poklapa s najvećom potrošnjom. Kratkotrajni toplinski spremnici služe za akumulaciju topline tijekom jednoga do dva dana, ili samo tijekom nekoliko sati. Upotrebljavaju se za zagrijavanje vode u ljetnom, odnosno prijelaznom razdoblju. Dugotrajni toplinski spremnici služe za akumuliranje topline tijekom ljeta, koja će se iskorištavati u zimskom razdoblju. (→ sunčana arhitektura; kolektor, sunčani)

Na mjestima gdje postoje povoljni uvjeti moguće je i korištenje prirodnih geotermalnih izvora energije za grijanje.

grijanje. Hrvatska enciklopedija, mrežno izdanje. Leksikografski zavod Miroslav Krleža, 2018. Pristupljeno 19.12.2018. <http://www.enciklopedija.hr/Natuknica.aspx?ID=23388>.