Hybrydowe ogrzewanie - kominek i pompa ciepła powietrze-woda

Nawet zmodernizowana instalacja grzewcza może wymagać dodatkowego źródła ciepła. Wybór pada najczęściej na kominek na drewno, który ogrzewa najbliższe otoczenie albo współpracuje z centralnym ogrzewaniem - powietrzną pompą ciepła, bezpośrednim ogrzewaniem elektrycznym lub kotłem zasilanym gazem bądź olejem.

Hybrydowe ogrzewanie - kominek i pompa ciepła powietrze-woda

Opłacalność hybrydowego rozwiązania grzewczego

Atutem, przemawiającym za wykorzystaniem kominka jako wspomagające źródła ciepła jest względnie niska cena samego opału, który niekiedy można pozyskać niemal bezpłatnie np. z własnego zadrzewienia czy przy porządkowaniu terenu. Przy zakupie drewna opałowego, przeciętny koszt pozyskania z niego energii grzewczej wynosi 0,15-0,18 zł/ kWh zależnie od lokalnych uwarunkowań. Pozostaje jeszcze do rozważenia aspekt ekologiczny, gdyż coraz więcej gmin wprowadza ograniczenia w użytkowaniu uciążliwych dla otoczenia źródeł ciepła.

Schemat instalacji centralnego ogrzewania z kominkiem z płaszczem wodnym, kotłem gazowym i grzejnikami. fot. budujemydom.pl
Schemat instalacji centralnego ogrzewania z kominkiem z płaszczem wodnym, kotłem gazowym i grzejnikami. fot. budujemydom.pl

Zamontowane wkłady kominkowe powinny więc spełniać normatywne wymagania w zakresie emisji pyłów i innych zanieczyszczeń powietrza, ale istotne znaczenie ma również jakoś spalanego drewna - przede wszystkim powinno być dostatecznie suche. Mniej wilgoci w paliwie to wyższa efektywność pozyskiwania ciepła i prawidłowe spalanie - kominek wtedy nie dymi. Z kolei koszty instalacji kominkowej zależeć będą od formy rozprowadzenia cierpła.

Wygodne w użytkowaniu będzie zamontowanie kominka z płaszczem wodnym i podłączenie do instalacji centralnego ogrzewania. W przypadku wspomagania ogrzewania elektrycznego, kominek będzie funkcjonował niezależnie, dostarczając ciepło lokalnie przez promieniowanie i grawitacyjną cyrkulację lub w systemie DGP, co wymaga ułożenia w całym domu instalacji nawiewnej i centrali nadmuchowej.

Współpraca kominka z pompą ciepła powietrze-woda

Uzasadnionym ekonomicznie i funkcjonalne rozwiązaniem będzie współpraca ogrzewania kominkowego z pompą ciepła typu powietrze-woda. Ze względu na charakterystykę pracy tej pompy, przy znacznych spadkach temperatury zewnętrznej zmniejsza się jej wydajność grzewcza, a system ogrzewanie budynku wymaga wtedy uruchomienia dodatkowego źródła ciepła.

Pompa ciepła Vesta typu powietrze-woda. fot. ZMK SAS
Pompa ciepła Vesta typu powietrze-woda. fot. ZMK SAS

Pompa ciepła pracuje efektywnie - pod względem cenowym w porównaniu do innych paliw - przy temperaturze zewnętrznej nie niższej niż do ok. -5°C, gdyż wraz z obniżaniem się temperatury powietrza zewnętrznego zmniejsza się bowiem współczynnik COP pompy ciepła. Orientacyjnie można przyjąć, że przy mrozach sięgających minus 15°C czy minus 20°C konieczne będzie wspomaganie ogrzewania poprzez dołożenie energii cieplnej pozyskiwanej np. z kominka.

Dokładne określenie temperatury zewnętrznej, przy jakiej warto już uruchomić kominek ustalamy na podstawie charakterystyki konkretnego modelu pompy i parametrów instalacji grzewczej, przyjmując pewną granicę opłacalności np. gdy COP spadnie poniżej 2,5 lub uzyskiwana moc nie zapewni utrzymywania pożądanej temperatury wewnątrz domu.

Hybrydowa instalacja z pompą ciepła i kominkiem mogą pracować równocześnie w tym samym lub oddzielnych obiegach grzewczych. Najprostszy wariant to oddzielne zasilanie części obiegu centralnego ogrzewania z pompy ciepła i kominka, zwłaszcza w instalacji c.o. o mieszanym sposobie przekazywania ciepła (grzejniki i podłogówka). Optymalne będzie wtedy zasilanie z pompy ciepła ogrzewania podłogowego, a grzejniki mogą pracować w obiegu kominkowym.

Połączenie w instalacji powinny umożliwiać dowolne przełączanie zasilania poszczególnych obiegów, do czego wystarczy odpowiednie zamontowanie zaworów odcinających. Bardziej rozbudowany będzie układ zapewniający równoczesną pracę pompy i kominka w jednym obiegu grzewczym. Problem jest bowiem utrzymanie dostatecznie niskiej temperatury wody powracającej z instalacji grzewczej, co umożliwi najbardziej efektywną pracę pompy ciepła.

Konfiguracja instalacji kominka z płaszczem wodnym

Włączenie kominka z płaszczem wodnym w instalację centralnego ogrzewania musi zapewnić bezpieczne użytkowanie i skuteczną regulację temperatury w pomieszczeniach. Zależnie od rodzaju podstawowego źródła ciepła i sposobu jego przekazywania za pośrednictwem grzejników lub ogrzewania podłogowego, instaluje się różne elementy hydrauliczne zapewniające prawidłową współpracę przy obu źródłach zasilania. Utrzymanie pożądanej temperatury pomieszczeń wymagać będzie z reguły zamontowania również zbiornika buforowego, co ułatwi też obsługę samego kominka.

Obieg kominkowy

Bezpośrednie zasilanie instalacji grzewczej z kominka z płaszczem wodnym możliwe będzie jedynie przy współpracy z obiegiem otwartym, pracującym z kotłem na paliwo stałe. Przy współpracy z innymi źródłami ciepła kominek z płaszczem wodnym musi mieć zabezpieczenie przed nadmiernym wzrostem temperatury co efekcie prowadziłoby do zwiększenia ciśnienia i w skrajnych przypadkach rozerwania instalacji.

Jako układ zabezpieczający montowane jest otwarte naczynie wzbiorcze wraz z osprzętem lub instaluje się kominek przystosowany do podłączenia samoczynnego układu schładzającego. Ze względu na lokalizację kominka najczęściej w salonie, wokół niego nie ma z reguły miejsca na zamontowanie niezbędnego wyposażenia, a decydując się na montaż kominka z zabezpieczeniem odbierającym nadmiar ciepła w postaci dodatkowej wężownicy musimy podłączyć go do instalacji wodociągowej oraz zapewnić odpływ do kanalizacji.

Połączenia w obiegu grzejnym

Przy zasilaniu instalacji grzewczej typu zamkniętego, a więc z ciśnieniowym naczyniem wzbiorczym kominek trzeba włączyć w obieg grzejny za pośrednictwem wymiennika płytowego. Dzięki temu niezależnie czy kominek pracuje z zabezpieczeniem przed przegrzaniem w układzie otwartym czy zamkniętym, uzyskamy odseparowanie hydrauliczne wody krążącej w obiegu kominkowym od wody zasilającej grzejniki czy ogrzewanie podłogowe.

Wymiennik 1” płytowy IC9TH z izolacją. fot. Ferro (marka WEBERMAN)
Wymiennik 1” płytowy IC9TH z izolacją. fot. Ferro (marka WEBERMAN)

Wymiennik płytowy zapewni też większą skuteczność sterowania temperaturą w pomieszczeniach dzięki możliwości zmiany intensywności przepływu wody grzejnej czy wstawienia zaworów mieszających. Rozwiązanie takie wymaga zamontowania dodatkowej pompy z obejściem wymuszającej przepływ wody po stronie grzejnikowej, co umożliwiającym ogrzewanie, gdy kominek pracuje samodzielnie.

Wykorzystanie kominka z płaszczem wody do zasilania ogrzewania podłogowego i umożliwienie równoległej współpracy z pompą ciepła, wymaga zamontowania zbiornika buforowego i termostatycznego zaworu trójdrożnego. Dzięki tym urządzeniom można będzie regulować temperaturę ogrzewania w szerokim zakresie niezależnie od temperatury wody nagrzewanej w kominku. Przykładowo, w zbiorniku buforowym osiągnęliśmy temperaturę 70°C, czyli znacznie wyższą niż dopuszczalna do zasilania ogrzewania podłogowego, która nie powinna przekraczać 55°C.

Wielofunkcyjny zasobnik buforowy obiegu grzewczego ONIX, fot. Ciepło-Tech (marka Auer)
Wielofunkcyjny zasobnik buforowy obiegu grzewczego ONIX, fot. Ciepło-Tech (marka Auer)

Dzięki termostatycznemu zaworowi trójdrożnemu i dodatkowej pompie obiegowej do ogrzewania podłogowego kierowana jest tylko część strumienia gorącej wody, która zostaje domieszana do obiegu podłogówki, w ilości regulowanej położeniem zaworu termostatycznego i utrzymuje się na założonym poziomie np. 45°C.

W przypadku współpracy z pompą ciepła typu powietrze-woda powinniśmy dążyć do uzyskania możliwie niskiej temperatury wody powracającej z instalacji, ale jednocześnie zapewnić wystarczającą moc ogrzewania, która zależy od temperatury czynnika grzewczego i intensywności jego przepływu. W takim obiegu pompę ciepła łączy się szeregowo ze zbiornikiem buforowym do którego trafia wstępnie podgrzana woda, a po zmieszaniu z wodą „kominkową” przepływa do instalacji grzewczej.

autor: Cezary Jankowski

opracowanie: Aleksander Rembisz

zdjęcia: JØTUL, budujemydom.pl, ZMK SAS, Ciepło-Tech

Komentarze

FILMY OSTATNIO DODANE