Systemy grzewcze z użyciem bufora ciepła

O buforach ciepła (zbiornikach akumulacyjnych) pisaliśmy w artykule: Kiedy potrzebne są zbiorniki akumulacyjne i buforowe?, nie będziemy więc powtarzać wszystkich argumentów przemawiających za ich wykorzystaniem. Przypomnijmy tylko krótko, że urządzenie to spełnia w systemie grzewczym kilka bardzo istotnych funkcji:

• magazynuje nadwyżki ciepła w okresie, kiedy jego podaż przekracza zapotrzebowanie i oddaje je w sytuacji, gdy ciepła zaczyna brakować;
• może pełnić rolę sprzęgła hydraulicznego (co ponadto pozwala centralnie odpowietrzać i odmulać cały układ);
• w przypadku wyposażenia w wężownicę, może pracować jako wymiennik ciepła, co umożliwia łączenie ze sobą źródeł ciepła o odmiennym charakterze.

Najprostsza instalacja grzewcza z buforem ciepła

Nie ma co ukrywać, że wciąż najczęściej spotykanym źródłem ciepła grzewczego w polskich domach jest kocioł na węgiel, drewno lub tzw. śmieciuch do spalania "wszystkiego". Mimo ogromnego postępu w konstrukcji takich kotłów, ich stałopalność wynosi zazwyczaj od kilku do co najwyżej kilkunastu godzin, co w praktyce oznacza, że w sezonie grzewczym trzeba w nich rozpalać co najmniej raz albo i dwa razy na dobę.

Trzeba też pogodzić się z tym, że przez kilka godzin po rozpaleniu w kotle w domu jest naprawdę ciepło albo nawet gorąco, a potem przychodzi czas, kiedy grzejniki są zimne i komfort cieplny pozostawia wiele do życzenia.

Niemal idealna recepta na poprawę tego stanu rzeczy to włączenie między kocioł a instalację grzewczą, także z zasobnikiem ciepłej wody użytkowej, buforu ciepła (rys. 1). Może być to bufor o konstrukcji najprostszej - zwykły duży zbiornik na wodę o pojemności np. 1000 l, z czterema króćcami połączeniowymi, z których dwa posłużą do przyłączenia kotła, a dwa - do odbioru ciepła (przyłączenia instalacji grzewczej). Kiedy kocioł nagrzeje wodę w zbiorniku, instalacja jest zasilana aż do wystudzenia buforu, a więc jeszcze przez kilka albo kilkanaście godzin po wygaśnięciu kotła.

Rys. 1. Najprostsza instalacja grzewcza z buforem ciepła

Na rysunku nie widać pomp obiegowych i nie jest to bynajmniej rezultatem zapomnienia. Choć oczywiście mogą zostać one zainstalowane, to - co należy podkreślić - taki system grzewczy potrafi się bez nich obyć, przynajmniej po stronie ładowania buforu, a jeśli w domu jest grawitacyjna instalacja c.o., może ich w ogóle nie być. Mieszkańcom miast może się to wydać niezrozumiałe, ale dla żyjących na wsi, narażonych na częste przerwy w dopływie prądu, jest nieocenioną zaletą takiego układu grzewczego.

Zwykły, pozbawiony wszelkiej automatyki zbiornik powala nie tylko wydatnie polepszyć komfort cieplny domowników, lecz także:

• eliminuje problemy wynikające z "rozhulania się" kotła przy niedostatecznie dużym odbiorze ciepła ("zagotowanie wody");
• pozwala ograniczyć nakład pracy na ogrzanie budynku;
• polepsza sprawność energetyczną kotła (kotły na paliwo stałe są najefektywniejsze, gdy pozwala się im pracować z pełną mocą, a nie dławi np. miarkownikami ciągu);
• zmniejsza emisję substancji szkodliwych i ogranicza gromadzenie się sadzy w przewodzie kominowym (z tych samych względów, co powyżej).

Dla porządku warto jeszcze dodać, że zasobnik c.w.u. można przyłączyć albo, jak na rys. 1, za buforem (będzie wtedy ogrzewany tak długo, jak długo ciepły będzie bufor), albo przed nim (dostępność ciepłej wody będzie wtedy niezależna od stanu buforu, ale od pojemności samego zbiornika i szybkości rozbioru wody). Bufor można też wyposażyć w grzałkę elektryczną (co pozwoli np. chronić instalację przed zamarznięciem zimą w sytuacji awaryjnej czy podczas dłuższej nieobecności domowników).

Możliwe jest również - to rozwiązanie dla najbardziej nowoczesnych właścicieli - przyłączenie do niego pompy ciepła, która wygodnie i tanio ogrzeje budynek przynajmniej w okresach przejściowych. I w tym właśnie momencie dochodzimy do rzeczy najważniejszej: bufor wcale nie musi być pośrednikiem między kotłem a instalacją grzewczą, ale może być sercem tej ostatniej.

Może cię zainteresować

Podgrzewanie wody prądem - ile to kosztuje? 5 przykazań świadomego oszczędzania na ogrzewaniu Jak bezpiecznie korzystać z piecyka gazowego? Czym jest wartość energetyczna węgla i od czego zależy? Pompa obiegowa do wodnego ogrzewania podłogowego - na co zwrócić uwagę przy jej zakupie? Jakie ogrzewanie do domu w 2023? Czym ogrzewać dom zimą? Jak właściwie podzielić dom na strefy grzewcze? Co oznacza, że kocioł na pellet drzewny jest o podwyższonym standardzie? Nowoczesne kotły gazowe - furtka do rozbudowy systemu grzewczego o ekologiczne rozwiązania Czym można palić w kotle 5. klasy? Elektryczne ogrzewanie domu. Jedno rozwiązanie, wiele korzyści Jak ustalić moc kotła grzewczego? Jak działa system kart gwarancyjnych Wolf? Zalety zastosowania podgrzewaczy (wymienników) wężownicowych Ergonomiczne podłączenie urządzeń grzewczych do instalacji centralnego ogrzewania Jak ustawić piec na ekogroszek żeby nie było spieków? Ile prądu zużywa piec na pellet? Jak ustawić sterowniki w kotle klasy 5? Grupy pompowe duro system - kompaktowe rozwiązanie techniczne gotowe do montażu Kondensacyjne kotły gazowe SAS - komfortowe ogrzewanie domu F-Power - nowa linia zaworów kulowych. Gdzie tkwi sekret niezawodności? Wiszące gazowe kotły kondensacyjne Condens 5700i WT i Condens 5300i WT Najczęstsze pytania o spieki i konglomeraty kwarcowe Zbiorniki na gaz - dzierżawić czy kupić na własność? Separatory magnetyczne dla ochrony instalacji grzewczych Kocioł elektryczny czy pompa ciepła? Ból głowy inwestora Czy warto kupować droższy, certyfikowany pellet? Jak działa sterowanie EOS 6? Jak podłączyć sprzęgło hydrauliczne?

Zobacz więcej Zwiń

System grzewczy - co wchodzi w jego skład?

W większości oddawanych obecnie do użytku domów, w skład systemu grzewczego wchodzą: kocioł gazowy (lub olejowy), kocioł na paliwo stałe lub kominek z płaszczem wodnym (ten pierwszy używany jest zwykle w celu oszczędzania na kosztach ogrzewania, ten drugi także dla przyjemności), coraz powszechniej montowane są też (szczególnie jeśli poza sezonem grzewczym wodę ogrzewać trzeba drogim olejem lub LPG) kolektory słoneczne lub ostatnio - powietrzne pompy ciepła do produkcji c.w.u. Normą jest też współistnienie ogrzewania grzejnikowego i podłogowego.

Realizowany zwykle schemat hydrauliczny przedstawia rys. 2. Jest on dość skomplikowany, bo przyłączenie kotła czy kominka (działającego zwykle w systemie otwartym) wymaga zastosowania wymiennika ciepła, a sprawne działanie wszystkich obiegów hydraulicznych gwarantuje jedynie wykorzystanie sprzęgła hydraulicznego. W rzeczywistości niektóre z elementów są często pomijane, np. kotły węglowe przyłączane są - z naruszeniem przepisów - do układu zamkniętego bez pośrednictwa wymiennika ciepła, co skutkuje zagrożeniem bezpieczeństwa użytkowników (o ile kocioł nie ma odrębnego zabezpieczenia - wężownicy schładzającej).

Rys. 2. Schemat funkcjonalny instalacji z kotłem gazowym, kominkiem i kolektorami słonecznymi

Przy użyciu buforu ciepła typu "zbiornik w zbiorniku", cały układ może być nie tylko dużo prostszy (rys. 3), ale mieć kilka bardzo ważnych zalet.

Zalety układu typu "zbiornik w zbiorniku":

• mniejsza jest liczba pomp obiegowych, co podnosi niezawodność i obniża koszty eksploatacji systemu (zbędna staje się pompa ładująca zasobnika c.w.u., kominek lub kocioł na paliwo stałe obsługiwany jest tylko jedną pompą);
• o wiele mniej problemów przysparza sterowanie całym systemem. W układzie przedstawionym na rys. 2 trzeba np. powiadomić kocioł gazowy, że nie powinien się włączać, bo uruchomiono już kominek, co wymaga montażu wyłącznika termostatycznego, np. na wymienniku ciepła. System na rys. 3 reguluje się samoczynnie - jeśli wodę w zbiorniku akumulacyjnym nagrzeją solary lub kominek, kocioł się nie włączy, bo jego własna automatyka powie mu, że nie ma takiej potrzeby;
• przedstawiony schemat pozwala spożytkować ciepło z kolektorów słonecznych (albo pompy ciepła) także do celów grzewczych;
• wysokotemperaturowy obieg grzewczy (grzejniki) i obieg niskotemperaturowy (ogrzewanie podłogowe) mogą być przyłączone na różnych wysokościach zbiornika buforowego (dla uproszczenia nie przedstawiliśmy tego na rysunku), co polepsza sprawność instalacji grzewczej;
• system bez problemu buduje się etapami, np. najpierw montaż jednego kotła i buforu, a potem - zależnie od możliwości inwestycyjnych - przyłączenie do zbiornika kolejnych źródeł ciepła, bez jakichkolwiek przeróbek w istniejącej już instalacji.

Rys. 3. Schemat funkcjonalny instalacji z kotłem gazowym, kominkiem i kolektorami słonecznymi, wykonanej przy użyciu bufora. Użycie zbiornika akumulacyjnego z wężownicami pozwala na ograniczenie liczby pomp i uproszczenie automatyki

Oczywiście wariant przedstawiony na rys. 3 to tylko jeden z pomysłów na użycie buforu. Można wymyślić dziesiątki innych, np. przedstawiony tu układ z buforem typu "zbiornik w zbiorniku" (mający tę wspomnianą już wadę, że dostępność ciepłej wody uzależniona jest od stanu buforu) zastąpić systemem z oddzielnym zasobnikiem ładowanym z kotła lub buforu. Dopuszczalna jest też - jeśli kotły czy inne źródła ciepła na to pozwalają - rezygnacja z wężownic w buforze i zastosowanie "zwykłego" zbiornika z wieloma króćcami przyłączeniowymi.

Zbiornik z pompą w pakiecie

Montaż buforu nie zawsze jest uzasadniony technicznie. Jeśli dom ogrzewany jest nowoczesnym kotłem kondensacyjnym, precyzyjnie dopasowującym swą moc do chwilowego zapotrzebowania na ciepło, to nie ma to sensu. W takiej sytuacji klasyczną kotłownię ze zwykłym zasobnikiem c.w.u., modernizować można w kierunku obniżenia kosztów podgrzewania wody, przy czym, w szczególności będzie to opłacalne w sytuacji, kiedy kocioł spala drogi gaz płynny albo olej opałowy.

Można to zrobić nawet wtedy, kiedy w kotłowni teoretycznie nie ma już miejsca na nowe urządzenia, bo kocioł i zasobnik wypełniają dostępną przestrzeń. Szybko - teraz także w Polsce - rośnie popularność powietrznych pomp ciepła zintegrowanych ze zbiornikiem akumulacyjnym wody użytkowej, wyposażonym w wężownicę do przyłączenia kotła gazowego. Można je niemal zawsze zamontować zamiast klasycznego zasobnika c.w.u. (są wyższe, ale nie szersze).

Dostępne są też modele z dwoma wężownicami, pozwalającymi na dołączenie kolejnego źródła ciepła, np. kominka z płaszczem wodnym (rys. 4). W takim układzie ciepłą wodę użytkową podgrzewa się możliwie najtańszym kosztem - przy użyciu kominka lub pompy ciepła, a dopiero w ostateczności - za pomocą kotła gazowego czy olejowego.

Rys. 4. Przygotowanie c.w.u. przy użyciu pompy ciepła zintegrowanej z zasobnikiem c.w.u., kominka i kotła gazowego

Można zaproponować jeszcze wiele innych kombinacji, bo systemy grzewcze z wielofunkcyjnymi zbiornikami akumulacyjnymi pozwalają na niemal nieograniczone wykorzystanie inwencji instalatora i świadomego inwestora. I na tym właśnie polega ich urok.

Adam Jamiołkowski