Czym i jak skutecznie ogrzać kontener

Za oknem zrobiło się biało. Zima nareszcie przypomniała sobie, że jest już druga połowa stycznia i uraczyła nas ujemnymi temperaturami i bajkowymi śnieżnymi krajobrazami. I chociaż pewnie wiele z nas marzy o prawdziwej, śnieżnej i mroźnej zimie to trzymając się reguły, że co za dużo, to niezdrowo po mile spędzonym czasie na chłodzie chcielibyśmy się jednak w końcu ogrzać w ciepłym pomieszczeniu. No tak, tylko jak i czym ogrzać to pomieszczenie przy nieubłaganie rosnących cenach prądu, gazu, węgla….?

W dzisiejszym wpisie odpowiemy na pytanie czym najlepiej ogrzać kontener i czy w ogóle kontenery nadają się do użytkowania przy zimowych temperaturach. Prześledzimy różnego rodzaju systemy ogrzewania i sprawdzimy ich przydatność w pomieszczeniach kontenerowych, a także koszty związane z inwestycją i użytkowaniem. Podpowiemy także jak dobrać moc grzewczą urządzeń.

Czy kontenery nadają się do używania zimą?

Wśród wielu rodzajów kontenerów sporą część stanowią kontenery przeznaczone do przebywania w nich ludzi. Mogą to być na przykład kontenery biurowe, socjalne, czy mieszkalne. Niezależnie od funkcji jaką będą pełniły, cechą wspólną tych kontenerów jest izolacja umożliwiająca utrzymanie w środku stałej i odpowiedniej dla użytkownika temperatury.

Odpowiedź na pytanie z nagłówka brzmi – tak, zdecydowana większość kontenerów izolowanych nadaje się do użytkowania zimą. Niektóre z nich będą generować mniejsze, a inne większe koszty eksploatacyjne, ale bez problemu uzyskamy w nich satysfakcjonującą temperaturę w zakresie 18 – 24 stopni wystarczającą dla biura, czy mieszkania. To, czy kontener będzie nadawał się do całorocznego użytku zależy przede wszystkim od jakości zastosowanej izolacji i wyposażenia go w odpowiedni system ogrzewania.

Typowy kontener biurowy ma ściany izolowane kilku lub kilkunastocentymetrową warstwą styropianu lub wełny mineralnej, ale coraz częściej stosowane są także materiały o jeszcze lepszych parametrach izolacyjności jak poliuretan. Zastosowanie poliuretanu jako izolatora umożliwia spełnienie w kontenerze wymogów izolacyjności zapisanych w prawie budowlanym dla budynków wykonanych w tradycyjnej technologii. Więcej informacji na temat sposobów izolacji kontenerów można znaleźć w naszym wpisie http://swiat-kontenerow.pl/porady/jak-dobrze-zaizolowac-kontener/. Drugi element niezbędny do zapewnienia ciepła w kontenerze to system grzewczy, o którym bardziej szczegółowo opowiemy poniżej.

Jakie rodzaje systemów grzewczych nadają się do kontenerów

Rozpatrując kwestie ogrzewania kontenerów wymieńmy na początku najbardziej podstawowe rodzaje systemów grzewczych:

• ogrzewanie elektryczne
  •  grzejniki konwektorowe / olejowe
  • grzejniki akumulacyjne
  • klimatyzatory z funkcją grzania
  • maty i folie grzewcze do ogrzewania ściennego i podłogowego
• centralne ogrzewanie
  • instalacje z kotłami gazowymi
  • systemy grzewcze na olej opałowy
  • piece na paliwa stałe, jak węgiel czy drewno
  • pompy ciepła (gruntowe, wodne, powietrzne)

Jeżeli potraktujemy kontener lub zestaw kontenerów, jako obiekt stacjonarny, który nie będzie nigdzie przewożony, a w swojej funkcji będzie przypominał budynek możliwe jest zastosowanie w zasadzie każdego z wymienionych powyżej systemów. Oczywiście sytuacja zmienia się kiedy wykorzystujemy unikalną dla kontenerów cechę, czyli ich mobilność rozumianą jako możliwość przewożenia w dowolnym momencie w inne miejsce. W takim przypadku zdecydowanie najlepszym wyborem będzie ogrzewanie elektryczne.

Przejdźmy teraz do konkretnych urządzeń i systemów grzewczych i zastanówmy się jakie mają zalety i wady w kontekście zastosowania ich w kontenerach.

Grzejniki konwektorowe i olejowe

Grzejniki tego typu to niewątpliwie najczęściej stosowane urządzenia do ogrzewania kontenerów. Wynika to z kilku następujących cech tych urządzeń:

• są to lekkie i bardzo łatwe w montażu urządzenia, które do pracy wymagają jedynie gniazdka z prądem
• zapewniają odpowiednią i wystarczającą moc grzewczą do ogrzania kontenera
• bardzo szybko nagrzewają się i w krótkim czasie zapewniają komfortową temperaturę
• są stosunkowo tanie – koszt jednego grzejnika w zależności od producenta i modelu to kilkaset złotych
• system grzewczy oparty na grzejnikach elektrycznych nie wymaga także inwestycji w kosztowną kotłownię, piec, czy wymienniki ciepła
• są w zasadzie bezobsługowe – nie musimy się martwić o zapewnienie jakiegokolwiek paliwa (gaz, węgiel itp.). Jedyny warunek poprawnego działania to sprawna instalacja elektryczna.
• są urządzeniami ekologicznymi, nie ma tutaj żadnych kominów, spalin itp.

 

Powyższe zalety grzejników elektrycznych idealnie pasują do charakteru obiektów kontenerowych. Łatwość instalacji oraz brak konieczności wydzielania kotłowni współgra z modułowym charakterem kontenerów oraz możliwością przewożenia ich w inne miejsca. W takim przypadku ważna też staje się błyskawiczna gotowość grzejnika elektrycznego do działania. Zestawy kontenerowe często bywają obiektami tymczasowymi. Nie do przecenienia jest więc niski początkowy koszt inwestycji w stosunku do alternatywnych systemów grzewczych.

Jak wszystkie urządzenia grzejniki elektryczne nie są jednak pozbawione także wad, z których najważniejszą jest wysoki koszt bieżącej eksploatacji. Nie da się ukryć, że są to urządzenia o dużym poborze prądu. Moc typowego grzejnika przeznaczonego dla kontenera o standardowym wymiarze 20’ (6m długości x 2,4 m szerokości) to 1,5 KW.

Grzejniki konwektorowe i olejowe to urządzenia z podobnego zakresu cenowego i podobnie wyglądające, które do poprawnego działania wymagają jedynie podłączenia do gniazdka. Istnieje jednak pewna różnica w sposobie działania obu urządzeń.

W grzejniku konwektorowym chłodne powietrze z pomieszczenia jest wciągane w dolnej części urządzenia, a następnie jest ono ogrzane za pomocą znajdującej się w środku grzałki i uwolnione przez górną szczelinę do pomieszczenia. Dzięki takiemu rozwiązaniu grzejniki konwektorowe bardzo szybko osiągają maksymalną sprawność i są w stanie szybko nagrzać pomieszczenie. Minusem jest natomiast konieczność ciągłej pracy urządzenia, gdyż zaraz po jego odłączeniu od sieci grzejnik bardzo szybko się wychładza i nie oddaje już ciepła do pomieszczenia.

Z kolei w grzejniku olejowym grzałka elektryczna ogrzewa znajdujący się wewnątrz niego olej. Taki grzejnik dużo dłużej się nagrzewa, natomiast po wyłączeniu pozostaje gorący powoli oddając skumulowane ciepło.

Trudno jest ocenić, które z powyższych sposobów działania grzejnika elektrycznego jest bardziej opłacalny, gdyż będzie to zależało od wielu różnych czynników, jak chociażby sposobu użytkowania kontenera (pobyt w nim przez krótkie okresy czasu vs stała praca przez kilka godzin). Można jednak w uproszczeniu przyjąć że grzejniki konwektorowe i olejowe należą do zbliżonej klasy jeśli chodzi o początkowy koszt inwestycji oraz koszty eksploatacji.

Producenci nowoczesnych grzejników elektrycznych ciągle ulepszają swoje wyroby chwaląc się, że 99% dostarczanej energii do urządzenia zamieniana jest na ciepło. Ponadto grzejniki wyposażane są w coraz bardziej zaawansowane układy sterowania elektronicznego oferujące kilka różnych trybów pracy pozwalających na dopasowanie charakteru pracy urządzenia do naszych oczekiwań. Czujniki grzejnika potrafią wykryć, czy w pobliżu jest otwarte okno i wyłączyć urządzenie oszczędzając zużycie prądu. Częstym dodatkiem są także moduły wi-fi pozwalające zdalnie zarządzać pracą grzejnika zgodnie z ideą smart-home.

Grzejniki akumulacyjne

Są to urządzenia zbliżone pod względem sposobu pracy do grzejników olejowych. Najpierw wytwarzane jest ciepło, które kumulowane jest w specjalnym rdzeniu lub wkładzie ceramicznym (każdy producent stosuje swoje autorskie rozwiązanie), a następnie oddawane jest ono do pomieszczenia przy już ograniczonym poborze prądu. W teorii ma to ograniczyć zużycie prądu, który pobierany jest tylko w momencie nagrzewania rdzenia.

Różnicą w stosunku do grzejnika olejowego jest przede wszystkim bardzo wysoka jakość zastosowanych do budowy urządzenia materiałów charakteryzujących się znakomitym przewodzeniem ciepła oraz rodzaj rdzenia / wkładu, który kumuluje w sobie ciepło.

 

Zastosowanie zaawansowanych materiałów i technologii niesie ze sobą wyraźną zmianę ceny pojedynczego urządzenia. Nie mówimy tu już o kilkuset złotych, lecz o kwotach powyżej 2 tys zł za jeden grzejnik. Rosną zatem koszty początkowej inwestycji, wciąż jednak nie musimy ponosić nakładów na drogi piec, pomieszczenie kotłowni, a urządzenie zadowoli się jedynie prądem pobieranym z gniazdka. Nie jest łatwo odpowiedzieć na pytanie, czy oszczędności wynikające z obiecanego przez producenta mniejszego zużycia prądu podczas bieżącej eksploatacji będą wyższe lub chociażby zrekompensują początkowy wyższy koszt zakupu takich grzejników. Wiele będzie zależało od tego jaki będzie „czas życia” pomieszczeń kontenerowych i w jaki sposób będą one używane.

Klimatyzatory z funkcją grzania

Ogrzewanie klimatyzatorem to bardzo ciekawy, nowoczesny i potencjalnie całkiem oszczędny w eksploatacji sposób na ogrzanie kontenera. Zasada działania jest tutaj w zasadzie taka sama jak w pompie ciepła z tą różnicą, że nie mamy jednego centralnego urządzenia. W przeciwieństwie do centralnie umieszczonej, dużej pompy ciepła, z której ciepło rozprowadzone jest do grzejników klimatyzatory musimy zamontować w każdym pomieszczeniu, które ma być ogrzewane. Początkowe koszty inwestycyjne będą na zbliżonym poziomie lub nieznacznie wyższe niż w przypadku grzejników akumulacyjnych, ale ogrzewanie dostajemy niejako „gratis” do pierwotnej funkcji klimatyzatora jaką jest chłodzenie latem.

Ogrzewanie za pomocą klimatyzatora jest bardzo wydajne. Obecnie do wszystkich urządzeń tego typu dołączane są karty energetyczne podobne do tej poniżej:

 

 

To, na co powinniśmy zwrócić uwagę to parametr SCOP. Jest to wskaźnik, który określa sprawność pompy ciepła w całym sezonie grzewczym – ang. Seasonal Coefficient of Performance. Wskaźnik ten będzie niższy dla zimniejszych stref klimatycznych i wyższy dla cieplejszych miejsc. Im wyższy wskaźnik SCOP tym niższy zapłacimy rachunek za prąd. SCOP szacowany jest przy użyciu prostszego wskaźnika COP, który informuje nas o tym ile kWh oddanego ciepła przypada na 1 kWh energii elektrycznej pobranej przez urządzenie. W uproszczeniu, jeżeli parametr COP klimatyzatora wynosi 4 oznacza to, że przy 1 kWh energii pobranej z sieci klimatyzator jest w stanie dostarczyć 4kWh ciepła przy określonych warunkach na zewnątrz i wewnątrz pomieszczenia.

Do wskaźników SCOP i COP należy podchodzić z pewnym dystansem, gdyż są to wartości deklarowane przez producenta, i uzyskiwane w warunkach laboratoryjnych. Przyjmując nawet bardzo ostrożne wyliczenia można jednak założyć, że klimatyzatory dystansują pod względem efektywności tradycyjne grzejniki elektryczne.

Konkluzja jest taka, że jeżeli planujemy schładzać klimatyzatorami pomieszczenia kontenerowe warto wybierać urządzenia z funkcją grzania oraz o jak najwyższym parametrze SCOP, co przełoży się na zdecydowanie niższe rachunki za prąd. W pomieszczeniach klimatyzowanych możemy zrezygnować z innych urządzeń grzewczych, a grzejniki elektryczne stosować tylko w pomieszczeniach, które nie mają posiadać klimatyzacji.

Pozostałe systemy grzewcze

Wymienione wyżej systemy grzewcze to najpopularniejsze urządzenia, które spotyka się w kontenerach, a inne rozwiązania są raczej rzadkością. Maty i folie grzewcze do ogrzewania ściennego i podłogowego ze względu na specyficzną budowę kontenera będą raczej trudne do zainstalowania. Natomiast wszelkiego rodzaju instalacje centralnego ogrzewania mają sens, ale raczej w przypadku większych i stacjonarnych obiektów kontenerowych, które będą użytkowane jak tradycyjne budynki i przez długi czas. Tylko w takim przypadku wysokie wydatki poniesione na wydzielenie oddzielnego pomieszczenia na kotłownię, a także rozprowadzenie instalacji po wszystkich pomieszczeniach będą miały szanse w dłuższym okresie być zrekompensowane niższymi opłatami z tytułu eksploatacji. Budowa takiego systemu centralnego ogrzewania będzie bardzo podobna do inwestycji prowadzonej w tradycyjnym budynku. Trzeba jednak pamiętać, że w kontenerach instalacje będą musiały być poprowadzone raczej natynkowo.

Co to jest moc grzewcza

Przy projektowaniu i doborze urządzeń grzewczych posługujemy się pojęciem mocy grzewczej. Określa ona zdolność grzejnika do oddawania ciepła w pomieszczeniu i wyrażana jest w Watach [W].

Moc grzewcza dobranych urządzeń powinna być zawsze co najmniej równa lub większa zapotrzebowaniu na ciepło danego pomieszczenia.

Jak dobrać moc grzewczą do kontenera

Ogólne zasady doboru urządzeń grzewczych mówią, że średnie zapotrzebowanie na ciepło w pomieszczeniu wynosi od 60 do nawet 200 kWh/m2.

Nie wszystkie pomieszczenia mają takie samo zapotrzebowanie na ciepło. W pomieszczeniach sanitarnych oczekiwana jest wyższa temperatura niż na przykład w sypialniach, czy pomieszczeniach magazynowych. Kluczowym elementem oprócz funkcji pomieszczenia jest także rodzaj i grubość zastosowanej izolacji. Obiekty o dobrej izolacji, które charakteryzują się niskimi stratami ciepła będą wymagały zdecydowanie niższej mocy grzewczej urządzeń. Istotna jest także ilość przeszkleń oraz drzwi, które mogą zmniejszać izolacyjność pomieszczeń

W zależności od jakości zastosowanej izolacji zapotrzebowanie obiektów na ciepło szacuje się w następujący sposób:

15 kWh/m2 (budynek pasywny)
20-60 kWh/m2 (budynek energooszczędny)
70-100 kWh/m2 (nowoczesny budynek)
powyżej 120 kWh/m2 (budynek bez izolacji)

Jak już wcześniej wspominaliśmy kontenery mogą mieć ściany różnej grubości i zbudowane z różnych materiałów izolacyjnych. Przy dobrze zaizolowanych obiektach (np. z użyciem grubej warstwy poliuretanu) kontener powinien mieć zapotrzebowanie na poziomie nowoczesnego budynku. Przy doborze urządzeń warto jednak założyć pewien zapas mocy.

Przykładowe wyliczenia dla typowego kontenera biurowego 20’ ze ścianami z 10 cm warstwą styropianu wyglądają następująco:

Wymagana moc grzewcza grzejnika = powierzchnia pomieszczenia w m2 * średnie zapotrzebowanie ciepła na m2
Powierzchnia kontenera 20’ = 6 m * 2,43 m = 14,58 m2
Zapotrzebowanie na ciepło: 100 kWh/m2
Wymagana moc grzewcza grzejnika = 14,58 m2 * 100 kWh/m2 = 1458 kW

Dla kontenera 20’ z podstawową izolacją powinniśmy zatem użyć grzejnika elektrycznego o mocy minimum 1,5 kW.