Zbiorniki buforowe i akumulacyjne w instalacjach c.o. i c.w.u.

Instalacje centralnego ogrzewania - zasilane zwłaszcza z kotła na paliwa stałe - wyposażamy niekiedy w zbiornik magazynujący nagrzany czynnik grzewczy, co ułatwia dostosowanie temperatury wody obiegowej do aktualnego zapotrzebowania na ciepło i utrzymanie optymalnych warunków pracy kotła. Akumulacji ciepłej wody wymagają również zasobnikowe instalacje c.w.u. wykorzystujące do jej nagrzewania dowolne źródło ciepła.

Zbiorniki buforowe i akumulacyjne w instalacjach c.o. i c.w.u.
Z artykułu dowiesz się:
  • Jak dostosować moc grzewczą?
  • Zbiornik buforowy czy akumulacyjny - co wybrać?
  • Czym jest zasobnik?

Jak dostosować moc grzewczą?

W sezonie grzewczym kocioł pracuje w bardzo szerokim zakresie mocy zależnie od warunków pogodowych i powinien zapewniać efektywne ogrzewanie przy najniższych przewidywanych temperaturach zewnętrznych, co z reguły trwa jedynie przez krótki czas.

W typowych domach jednorodzinnych budowanych zgodnie z aktualnymi wymaganiami ciepłochronności można przyjmować nominalną moc grzewczą kotłów na poziomie 50-60 W/m2 powierzchni ogrzewanej, a regulacja intensywności ogrzewania w samym źródle ciepła powinna umożliwiać efektywną jego pracę nawet przy obciążeniu ok. 30% wartości znamionowej.

Oczywiście kocioł może również pracować cyklicznie i wtedy niezbędnym wyposażeniem instalacji centralnego ogrzewania staje się zbiornik zapewniający retencję energii cieplnej.

Jednak sterowanie jedynie mocą grzewczą kotła może nie wystarczyć, gdy do uzyskania zadowalającej temperatury pomieszczeń wystarczy utrzymywanie na zasilaniu grzejników ich ciepłoty na poziomie, np. 30-35°C.

Tak znaczne obniżenie temperatury zasilania - z wyjątkiem dostosowanych do tego kotłów kondensacyjnych - powoduje przyspieszoną korozję wymiennika, odkładanie się sadzy w kominie i złe spalanie paliwa. Problem ten dotyczy szczególnie kotłów na paliwa stałe - zwłaszcza typu zasypowego i zgazyfikującego drewno - które pracują cyklicznie w trybie wysokotemperaturowym, co utrudnia utrzymanie stabilnej temperatury w pomieszczeniach przez dłuższy czas.

Problem ten można rozwiązać, instalując w obiegu grzewczym zbiornik magazynujący gorącą wodę, który pozwoli na zasilanie instalacji nawet wtedy, gdy kocioł już nie pracuje. Magazynowanie energii cieplnej z zbiorniku wykorzystywane jest również w instalacjach wykorzystujących prąd do ogrzewania - wodnym ogrzewaniu elektrycznym czy za pomocą pompy ciepła. Pozwala to na pozyskanie energii cieplnej w porach, kiedy obowiązuje niższa, nocna taryfa cenowa.

Zbiornik buforowy czy akumulacyjny?

Zbiorniki magazynujące ciepłą wodę w instalacjach grzewczych nazywane są buforowymi lub akumulacyjnymi. Różnica między nimi sprowadza się do zakresu ich pojemności i podstawowej roli, jaką mają pełnić w obiegu. Obie odmiany mają izolację termiczną, której efektywność decyduje o tzw. postojowych stratach ciepła, które powinny być możliwie niskie, zwłaszcza, gdy zbiornik umieszczony jest w pomieszczeniu nie wymagającym ogrzewania.

Zbiorniki buforowe przeznaczone są głównie do okresowego wyrównywania temperatury w instalacji, redukując jej wahania spowodowane nierównomierną pracą kotła. Ich pojemność najczęściej nie przekracza 300 litrów i są szczególnie zalecane przy zasilaniu ogrzewania podłogowego z kotła na paliwo stałe.

Zbiornik buforowy jest szczególnie zalecany do zasilania ogrzewania podłogowego z kotła na paliwo stałe.
Zbiornik buforowy jest szczególnie zalecany do zasilania ogrzewania podłogowego z kotła na paliwo stałe. Fot. Nibe Biawar.

Dobrym rozwiązaniem w takich instalacjach będzie zamontowanie zbiornika z wężownicą, co pozwoli na rozdzielenie otwartego obiegu kotłowego od cyrkulacji zamkniętej po stronie grzejnikowej - zastąpi on wtedy również wymiennik płytowy.

Zbiornik buforowy niekiedy warto zamontować również w instalacji z pompą ciepła. W najprostszej wersji pompa zasila bezpośrednio niskotemperaturowy obieg grzewczy, a dostosowanie intensywności ogrzewania do aktualnych warunków zapewnia termostat pogodowy i pokojowy sterujący pracą pompy ciepła. Układ taki nie pozwala jednak na pełniejsze korzystanie z II tańszej taryfy cen za energię elektryczną i warto zainstalować dodatkowy zbiornik buforowy.

Dzięki niemu część nagrzanej wody przez pompę pracującą w czasie taryfy nocnej można będzie wykorzystać w innej porze bez konieczności jej załączania. Trzeba jednak przeliczyć, do jakiej temperatury powinna nagrzewać się woda w zbiorniku buforowym. Gdy będzie zbyt wysoka to zmniejszy się efektywność pompy ciepła i korzyści z niższej ceny energii nie pokryją straty wynikającej z obniżenia COP.

Zbiorniki akumulacyjne wykorzystywane są jako „magazyny ciepła” pozyskanego, np. z tańszej energii elektrycznej bądź z cyklicznie uruchamianych źródeł ciepła wymagających dość uciążliwej obsługi, np. kotła na drewno. Ich pojemność z reguły przekracza 500 litrów, ale optymalny dobór wymaga dostosowania do potrzeb energetycznych domu i źródła pozyskiwania ciepła.

Zasobnik c.w.u. z ładowaniem warstwowym przystosowany m.in. do zasilania instalacji solarnej.
Zasobnik c.w.u. z ładowaniem warstwowym przystosowany m.in. do zasilania instalacji solarnej. Fot. Galmet.

Podłączenie do instalacji przeprowadza się poprzez zamontowanie układu mieszającego z niezależną pompą, co pozwoli na regulację temperatury zasilania w szerokich granicach i uniezależnienie obiegu od pierwotnego źródła ciepła.

Czym jest zasobnik c.w.u.?

W instalacjach ciepłej wody użytkowej - oprócz zintegrowanych ze źródłem ciepła podgrzewaczy pojemnościowych, np. elektrycznych - wykorzystywane są do jej przechowywania tzw. zasobniki zasilane zewnętrzną energią cieplną w postaci gorącej cieczy, np. glikolu czy wody.

Są to izolowane termicznie zbiorniki wyposażone w wymiennik ciepła - w formie wężownicy lub jako konstrukcja dwupłaszczowa - które przekazują energię cieplną do zmagazynowanej wody użytkowej, pozyskaną w innym urządzeniu grzewczym.

Zasobnik c.w.u. w konstrukcji dwupłaszczowej.
Zasobnik c.w.u. w konstrukcji dwupłaszczowej. Fot. Galmet.
Zasobnik c.w.u. z wężownicą.
Zasobnik c.w.u. z wężownicą. Fot. Kospel.

Źródłem ciepła może być kocioł na paliwo stałe, olejowy, gazowy, pompa ciepła czy instalacja solarna. Podstawowymi parametrami charakteryzującymi zasobnik jest jego pojemność oraz możliwa do przekazania w wymienniku moc (tzw. moc ładowania) podawana dla określonych parametrów czynnika grzewczego.

Praktycznie jednak moc ładowania zależy od wytwarzanej mocy przez kocioł, która najczęściej jest mniejsza niż możliwa do przekazania przez zasobnik. Zasobniki instalowane w domach jednorodzinnych mają najczęściej pojemność 100-200 litrów, przy czym przy ich doborze trzeba brać pod uwagę największe zapotrzebowanie na ciepłą wodę w czasie niezbędnym do ponownego nagrzania jej do nastawionej temperatury.

W praktyce napełnienie wanny z zasobnika o pojemności 100 litrów spowoduje konieczność ponownego „ładowania” zbiornika przez 0,3-0,5 godziny zależnie od mocy grzewczej zasilania, aby uzyskać pierwotną temperaturę na poziomie 60°C. Ładowanie zasobnika może odbywać się w sposób automatyczny - głównie przy współpracy z kotłami gazowymi i olejowymi - lub ręcznie po uruchomieniu źródła ciepła.

Zasobniki przystosowane do współpracy z kotłem na paliwo stałe wyposażone są często w dodatkową grzałkę elektryczną, która pozwala na podgrzewanie wody poza sezonem grzewczym, gdy kocioł nie funkcjonuje.

Instalacja ciepłej wody użytkowej pracująca w systemie ze zbiornikiem magazynującym - zasobnikiem powinna umożliwiać dezynfekcję termiczną polegającą na okresowym (co ok. 2 tygodnie) i krótkotrwałym podniesieniu temperatury w instalacji powyżej 70°C. Zapobiega to namnażaniu się chorobotwórczych bakterii Legionelli. Przegrzew złączany jest ręcznie lub automatycznie według nastawionego programu realizowanego przez sterownik kotła zasilającego.

Autor: Cezary Jankowski
Zdjęcie otwierające: Nibe Biawar
Zdjęcia w tekście: Nibe Biawar, Galmet, Kospel

 

Komentarze

FILMY OSTATNIO DODANE