2024-03-21 18:09:42 
Jak działa automatyka w instalacji grzejnej?
Układy regulacyjne w instalacjach grzejnych mogą być konfigurowane na wiele sposobów zależnie od rodzaju i wyposażenia źródła ciepła, obecności czujników pogodowych i pokojowych oraz termostatów przygrzejnikowych.
Układy te będą funkcjonować z różną skutecznością, dostosowując temperaturę zasilania grzejników, a także przepływ czynnika grzewczego do aktualnych potrzeb, jednak z ograniczeniem wynikającym z możliwości technicznych instalacji.
Instalacje grzejne są projektowane na najmniej korzystne warunki zewnętrzne gdy temperatury mogą spadać do poziomu -15°C, a nawet -20°C, a w pozostałym okresie muszą sprawnie funkcjonować również przy znacznie ograniczonym zapotrzebowaniu mocy.
Natomiast przeprowadzenie robót termoizolacyjnych - ocieplenie ścian, stropu czy wymiany okien - znacząco wpływa na zmniejszenie energii potrzebnej do ogrzewania, a przy równoczesnym braku modyfikacji systemu grzewczego instalacja może pracować w warunkach znacznego przewymiarowania, ograniczając efekt termomodernizacji, a także komfort temperaturowy.
W typowych instalacjach zasilanych gazem sieciowym czy też ze zbiornika, kotły z reguły wyposażone są w palniki modulowane, co pozwala na regulacje mocy grzejne w zakresie 30-100% a wbudowana automatyka umożliwia współpracę z termostatem pogodowym i pokojowym, ja też ręczne ustawienie temperatury zasilania.
Oczywiście poszczególne modele kotłów funkcjonują według swojego firmowego oprogramowania, ale efekty jego działania są podobne dla wszystkich tych urządzeń.
W przypadku współpracy z termostatem pogodowym instalacja funkcjonuje wg tzw. krzywej grzania, określającej temperaturę wody grzejnej zależnie od warunków zewnętrznych.
Jednak w ten sposób może być regulowana temperatura zasilania jedynie w zakresie dopuszczalnym dla danego kotła - w przypadku kotłów starszych, z otwartą komorą spalania, dolny próg temperaturowy to ok, 60°C a w nowszych kotłach kondensacyjnych z reguły nie jest niższy niż 40°C, co w obu wariatach może powodować wyłączenie palnika w kotle, gdy osiągnięta będzie nastawiona temperatura.
Również termostat pokojowy wyłączy wtedy kocioł, albo głowice przygrzejnikowe zredukują przepływ, powodują wzrost temperatury powrotu ponad dopuszczalną wartość.
Wyłączenie kotła spowoduje powolne schładzanie się grzejników, a także obniżanie temperatury w pomieszczeniu do momentu uaktywnienia się termostatu pokojowego włączającego obieg grzewczy.
Jednak moment załączenia uzależniony jest od wartości histerezy temperaturowej termostatu, która może wynosi np. +/- 0,5°C, co oznacza ze przy nastawieniu na temperaturę np. 20,0°C wyłączenie kotła nastąpi po osiągnięciu 20,5°C, a ponowne złączenie gdy pomieszczenie wychłodzi się do poziomu 19,5°C.
W efekcie wystąpi różnica temperatur o wartości 1°C, co w przypadku zróżnicowanych strat ciepła w pomieszczeniu np. w pobliżu okien czy na podłodze może stwarzać odczucie chłodu w wyniku zatrzymanej cyrkulacji cieplejszego powietrza opływającego grzejniki zwłaszcza kanałowe, które wytwarzają kurtynę cieplną chroniąca prze ucieczka ciepła przez sięgające podłogi oszklenie.
Oczywiście można zwiększyć nastawiona temperaturę, ale wpłynie to na wzrost kosztów ogrzewania i czasowo może powodować odczucie przegrzania.
Problem z utrzymaniem komfortu temperaturowego w pomieszczeniach może być szczególnie uciążliwy przy korzystaniu z kotłów na paliwo stale, które mimo wyposażenia w zaawansowaną automatykę, powinny pracować na relatywnie wysokich temperaturach w obiegu kotłowym, co wymaga nie tylko regulacji intensywności spalania, ale również domieszania wody powrotnej.
Niezależnie od sposobu zasilania instalacja komfort jej użytkowania uzależniony jest od możliwości utrzymywania stabilnej temperatury zasilania instalacji - podobnie jak w instalacjach zdalczynnych - gdy woda o względnie stałej temperaturze (100-120°C) dostarczana jest siecią ciepłowniczą do poszczególnych budynków gdzie przekazuje potrzebną ilość energii cieplnej za pośrednictwem lokalnych wymienników (węzłów cieplnych) .
Instalacja grzewcza z buforem
Stabilne zasilanie instalacji grzejnej - szczególnie przy pracy wymagającej utrzymywania niskich parametrach temperaturowych - w systemie grzejnikowym umożliwi zmagazynowanie energii cieplnej wytworzonej w kotle węglowym czy też gazowym w zbiorniku buforowym.
W efekcie zgromadzona woda, o temperaturze nieco wyższej niż potrzebna do zasilania instalacji, pozwala na uniezależnienie w pewnym stopniu jej funkcjonowanie od pracy samego kotła.
W efekcie bufor ładuje się do poziomu uzyskania potrzebnej temperatur, a następnie nagromadzona energia cieplna jest przekazywane poprzez wymiennik płytowy do instalacji, a temperaturę zasilania można precyzyjnie regulować w szerokim zakresie poprzez zdławienie przepływu jak i zmieszanie.
Instalacja domowa pracuje wtedy w podobny sposób jak przy zasilaniu sieciowym, gdzie termostat „ustawia” bazową temperaturę zasilania, a termostaty przygrzejnikowe dostosowują ilość przekazywanego ciepła do potrzeb temperaturowych poszczególnych pomieszczeń.
Jak zmodyfikować instalację grzewczą?
Zasadniczym elementem niezbędnym do przebudowy instalacji grzejnej będzie zbiornik buforowy, którego wielkość należy dostosować do pojemności wodnej całej instalacji, ale w ale typowych obiegach instalowanych w domach jednorodzinnych wystarczy pojemność 100-150 litrów.
Kolejny niezbędny składnik to wymiennik płytowy dobrany do przekazywanej mocy grzewczej określonej dla wymaganych parametrów zasilania i wyjścia.
W przypadku modernizacji instalacji z kotłem gazowym parametry zbiornika i wymiennika można dostosować jedynie do potrzeb zasilania w warunkach wykorzystania przy niewielkiej mocy, z przełączeniem na tryb normalny przy większej mocy grzewczej, natomiast przy pracy z kotłem na paliwo stałe dodatkowe wyposażenie powinno być przystosowane do pracy całorocznej.
W zmodernizowanym obiegu pracować też będą dwie pompy obiegowe, a sterowanie układem zapewni odpowiednio dobrana automatyka i zawory przełączeniowe.
W przypadku instalacji zasilanej z kotła gazowego układ ten (w uproszczeniu) będzie funkcjonował w następujący sposób. Na termostacie sterującym pracą pompy obiegu grzejnikowym ustawiana jest temperatura bazowa wody zasilającej np. na 40°C, co powinno zapewniać aktualne pokrycie zapotrzebowania na ciepło, a jej wartość można uzależnić od temperatury panującej w reprezentatywnym pomieszczeniu (o największych stratach ciepła).
Efektywność przejmowania ciepła w wymienniku zależeć wtedy będzie od intensywności pracy pompy, a po stronie zbiornika buforowego obieg przez wymiennik zapewni druga pompa o stałej wydajności.
W instalacji z zasobnikiem c.w.u. można go również wykorzystać jako zbiornik buforowy, podłączając pompę i wymiennik do wyprowadzeń cyrkulacji ciepłej wody, a ładowanie buforu zapewnia układ utrzymujący odpowiednią temperaturę w tym zbiorniku.
Po stronie grzejnikowej za regulacje temperatury odpowiadać będą głowice przygrzejnikowe, które regulują przepływ czynnika grzewczego (zatem i jego temperaturę) i reagują niemal natychmiastowo na wahania potrzeb ogrzewania, utrzymując przy tym ciepłą powierzchnię radiatorów.
Oczywiście przy rozbudowie instalacji pracującej w trybie niskotemperaturowym albo standardowo, konieczne będzie wstawienie zaworów trójdrożnych lub zwykłych, które pozwolą na pracę w różnych trybach.
W przypadku kotłów na paliwo stałe dodatkowe wyposażenie jest podobne jak w wariancie gazowym, a bufor montuje się równolegle do małego obiegu kotłowego, co zapewnia dostatecznie wysoką temperaturę wody powrotnej do kotła, który musi być wyposażony w skuteczny, elektroniczny regulator intensywności spalania.
Autor: Cezary Jankowski
Opracowanie: Aleksander Rembisz
Zdjęcie główne: REGULUS-system
Komentarze