Cyrkulacja ciepłej wody użytkowej - zasada działania, schematy
Cyrkulacja ciepłej wody użytkowej - zasada działania, schematy
Cyrkulacja ciepłej wody użytkowej (c.w.u.) to rozwiązanie na pozór dobrze znane i powszechnie wykorzystywane. Praktyka pokazuje, że jest inaczej. W co najwyżej 10 proc. polskich domów zobaczymy pętle cyrkulacyjne zrealizowane w przemyślany sposób, funkcjonujące zgodnie z potrzebami mieszkańców. Dużo częściej spotyka się natomiast dwa skrajne przypadki: cyrkulację trwale wyłączoną (lub od dawna zepsutą) bądź też działającą 24 godziny na dobę przez okrągły rok.
Data publikacji: 2024-01-17
Data aktualizacji: 2024-01-17
Cyrkulacja ciepłej wody użytkowej (c.w.u.) to system, który pozwala na szybki dostęp do ciepłej wody w różnych punktach domu. Istnieje potrzeba wykonywania pętli cyrkulacyjnej w instalacji c.w.u., zwłaszcza w większych budynkach, gdzie odległość między punktami poboru ciepłej wody a źródłem jej podgrzewania jest większa niż 3-5 metrów. Dzięki cyrkulacji, ciepła woda jest dostępna niemal natychmiast po otwarciu kurka, co eliminuje straty wody i energii. Jednakże stała cyrkulacja może prowadzić do strat ciepła, dlatego ważne jest jej odpowiednie sterowanie. Istnieją różne metody sterowania pompą cyrkulacyjną, takie jak sterowanie zegarowe, termostatyczne czy interwałowe. Każda z nich ma swoje zalety i wady, ale wszystkie mają na celu zapewnienie komfortu użytkowania przy jednoczesnym ograniczeniu strat energii.
Osoby, w których domach przewód zasilający pompę cyrkulacyjną jest po prostu na stałe wetknięty do gniazda sieciowego, bagatelizują zwykle straty z tym związane. Na drugim biegunie mamy "oszczędnych", którzy nie widzą żadnego problemu w tym, że na ciepłą wodę "trzeba chwilę poczekać" Najtrudniej - jak zwykle - jest znaleźć złoty środek.
Cyrkulacja ciepłej wody użytkowej - nie tylko komfort
Potrzeba wykonywania pętli cyrkulacyjnej w instalacji c.w.u. wynika z faktu, że - poza niewielkimi mieszkaniami i bardzo małymi domami - rzadko kiedy udaje się zaprojektować budynek tak, by odległość wszystkich (a przynajmniej tych najważniejszych) punktów poboru cieplej wody, czyli baterii nad zlewozmywakami, umywalkami i wannami, od urządzenia, które ją przygotowuje (podgrzewacz elektryczny, zasobnik podgrzewany przez kocioł lub kolektory słoneczne itp.), nie przekraczała 3-5 m.
W tych punktach, które są położone dalej, na wypłynięcie ciepłej wody czeka się kilka do kilkunastu sekund od chwili otwarcia kurka. A przez ten czas zimna woda spływa do kanalizacji bez żadnego pożytku.
Rozwiązaniem problemu jest właśnie cyrkulacja c.w.u.Przewód doprowadzający ciepłą wodę układa się tak, by obiegał wszystkie (lub prawie wszystkie) punkty poboru, a od ostatniego prowadzi się przewód dodatkowy, zwykle dość cienki, zwany "powrotem cyrkulacji", którym ciepła woda wraca do zasobnika czy podgrzewacza (najłatwiej to zrealizować, gdy instalacja wodna ma tzw. układ trójnikowy).
Oczywiście warunkiem krążenia wody jest uruchomienie zainstalowanej na przewodzie powrotnym pompy, zwanej pompą cyrkulacyjną c.w.u. Gdy jest ona uruchomiona, ciepła woda pojawia się w punktach poboru niemal natychmiast po otwarciu kurka. Czas oczekiwania zależy tylko od długości przewodu łączącego określony punkt z pętlą cyrkulacyjną (szczególnie w przypadku zlewozmywaka i prysznica warto, by był on jak najkrótszy, bowiem to właśnie tam zwłoka w dopływie ciepłej wody jest najbardziej dolegliwa).
Schemat funkcjonalny systemu rozprowadzenia ciepłej wody użytkowej z pętlą cyrkulacyjną
Dodać należy, że dawniej instalacja pętli cyrkulacyjnej możliwa była jedynie w sytuacji, gdy źródłem c.w.u. był zasobnik zasilany ciepłem przez grzałkę elektryczną lub kocioł grzewczy (co oznaczało konieczność wygospodarowania nań miejsca), natomiast obecnie dostępne są już kotły dwufunkcyjne (a więc podgrzewające ciepłą wodę "na żądanie"), wyposażone w niewielki zasobnik wewnętrzny, pozwalający na przyłączenie obwodu cyrkulacji. Kocioł taki można bez problemów zamontować na ścianie w kuchni lub przedpokoju.
Instalacja wodna z pętlą cyrkulacyjną jest droższa w budowie (dodatkowe przewody, pompa, ewentualnie specjalny kocioł) oraz w eksploatacji, bo stały przepływ ciepłej wody w przewodach powoduje nieuniknione straty ciepła. Czy wydatki te są uzasadnione?
Tak, ponieważ jej zalety nie ograniczają się jedynie do przyjemniejszego korzystania z c.w.u. Przede wszystkim krążenie wody w instalacji nie pozwala na powstawanie w przewodach prowadzących do rzadziej używanych punktów poboru zastoin podgrzanej wcześniej wody.
W zastoinach takich idealne warunki do rozwoju mają bakterie negatywnie wpływające na właściwości smakowe i zapachowe wody, a nawet groźne dla człowieka (Legionella). Cyrkulacja eliminuje też straty wynikające z oczekiwania na wypłynięcie z kranu ciepłej wody, co zmniejsza rachunki za wodę i odprowadzenie ścieków, a zatem w znacznym stopniu rekompensuje koszty spowodowane stratami energii.
Jakie są te straty? Otóż szacuje się, że w przypadku działającej nieprzerwanie pętli o długości 20 m i tylko przeciętnie zaizolowanych przewodów wodnych, straty ciepła mogą w skali doby osiągnąć poziom odpowiadający energii niezbędnej do podgrzania 150-litrowego zbiornika do temperatury 40°C.
To sporo, bowiem jest to równoważne dobowemu zapotrzebowaniu na c.w.u. przez 3-osobową rodzinę o niewielkich wymaganiach (właśnie z tego powodu instrukcje obsługi do wielu zestawów solarnych zalecają wyłączenie pętli cyrkulacyjnej, bo ich producenci obawiają się, że w okresie przejściowym niemal całe ciepło z kolektorów zostałoby rozproszone przez cyrkulację, co byłoby rozczarowujące dla użytkownika).
Z drugiej jednak strony, warto zauważyć, że jeżeli tylko przewodów z ciepłą wodą nie ułożono w jakiś absurdalny sposób, to stracone ciepło tylko na pozór się marnuje, bo przynajmniej od jesieni do późnej wiosny ogrzewa dom.
Cyrkulacja ciepłej wody użytkowej - znajdź złoty środek
Co zatem robić? Otóż na pewno nie należy rezygnować całkowicie z cyrkulacji w domach, w których pętla cyrkulacyjna została zainstalowana, bowiem grozi to wspomnianym już wcześniej namnażaniem się niebezpiecznych baterii. Pompa cyrkulacyjna powinna być uruchamiana przynajmniej raz na dobę, powinna być także włączona podczas tzw. wygrzewu antylegionellowego zbiornika c.w.u., realizowanego przez większość nowoczesnych kotłów gazowych raz na tydzień.
Z drugiej strony, straty ciepła można i należy minimalizować, począwszy od etapu projektowania i budowania (czy też planowania modernizacji) domu. Ponieważ o wielkości strat ciepła w wyniku funkcjonowania cyrkulacji decydują straty na przewodach ciepłej wody, należy starannie zadbać o to, by były one jak najkrótsze i jak najlepiej izolowane termicznie.
Po zamieszkaniu straty ciepła zmniejszamy zaś w sposób oczywisty: uruchamiając pompę cyrkulacyjną tylko wtedy, gdy rzeczywiście jest potrzebna.
Dość oczywiste jest spostrzeżenie, że w większości domów jej praca w nocy niczemu nie służy. Tak więc pierwsza możliwość oszczędzania polega na zastosowaniu sterownika zegarowego pompy cyrkulacyjnej, włączającego cyrkulację tylko w okresach, gdy z ciepłej wody korzysta się najczęściej, czyli np. od godziny 6 do 9 i od 17 do 22.
W układ do sterowania pompą wyposażonych jest wiele nowoczesnych kotłów (nie tylko gazowych, ale również spalających paliwa stałe), a w razie jego braku, wystarczy prosty wyłącznik czasowy, który można kupić w każdym sklepie elektrycznym.
Lepiej sprawdzają się przy tym zwykłe mechaniczne urządzenia z obrotową tarczą - jedyną ich wadą jest konieczność korekty ustawienia czasu po każdej przerwie w dopływie prądu (sterowniki elektroniczne są bardziej wyrafinowane, ale bardzo często zdarza się im "gubić" wszystkie ustawienia).
Nowoczesne pompy cyrkulacyjne cechuje pobór mocy na poziomie zaledwie kilku watów (fot. Wilo)
Innym sposobem ograniczenia strat wynikających z funkcjonowania pętli cyrkulacyjnej jest sterowanie termostatyczne. Na przewodzie powrotnym cyrkulacji montuje się termostat, który wyłącza pompę cyrkulacyjną, gdy temperatura rury osiągnie zadany poziom (na przykład o 5°C niższy niż temperatura w zbiorniku). Gdy przewód ostygnie, termostat włącza pompę ponownie, przewód się nagrzewa itd. O wykonanie takiego układu sterowania pompą cyrkulacyjną można poprosić instalatora kotła.
W podobny sposób jak sterowanie termostatyczne, działa sterowanie interwałowe, polegające na tym, że pompa jest na przemian włączana i wyłączana na określony z góry czas. Efekt jest zbliżony do osiąganego w przypadku sterowania temperaturowego - woda w przewodach nie ma wprawdzie takiej temperatury jak w zasobniku c.w.u., lecz nie wychładza się zupełnie, nie dochodzi też do powstawania zastoin.
W funkcję sterowania interwałowego pompą cyrkulacyjną c.w.u. wyposażone są niektóre kotły c.o., choć nie tak często, jak w sterownik zegarowy. Ideałem jest zresztą połączenie obu tych sposobów regulacji, ale to rzadkość (co jednak nie przeszkadza w samodzielnym wykonaniu takiego układu).
Samodzielnie - albo z pomocą elektryka - można też uruchomić układ "cyrkulacji na żądanie". Wystarczy przewód zasilający pompę cyrkulacyjną przyłączyć przez łącznik czasowy (taki jak do oświetlenia klatki schodowej w budynkach publicznych), zamontowany w łazience lub przedpokoju.
Można też uruchamiać pompę przez włączenie oświetlenia w łazience (jak wentylator łazienkowy). Dla elektryka to banalne zadania, choć oczywiście o ich realizację najłatwiej podczas budowy czy remontu domu, kiedy nie ma problemu z poprowadzeniem przewodów z łazienki do kotłowni.
Adam Jamiołkowski fot. otwierająca wygenerowana przez AI
FAQ Pytania i odpowiedzi
Czym jest cyrkulacja ciepłej wody użytkowej (c.w.u.)?
Cyrkulacja ciepłej wody użytkowej (c.w.u.) to rozwiązanie, które pozwala na stały przepływ ciepłej wody w instalacji, dzięki czemu ciepła woda jest dostępna niemal natychmiast po otwarciu kurka. W praktyce jednak tylko w około 10% polskich domów można znaleźć prawidłowo zrealizowane pętle cyrkulacyjne.
Jakie są główne zalety cyrkulacji ciepłej wody użytkowej?
Główne zalety cyrkulacji ciepłej wody użytkowej to szybki dostęp do ciepłej wody w punktach poboru, eliminacja strat wody podczas oczekiwania na jej podgrzewanie oraz zapobieganie powstawaniu zastoin wody w przewodach, które mogą prowadzić do namnażania się bakterii, takich jak Legionella.
Jakie są straty wynikające z funkcjonowania pętli cyrkulacyjnej?
Straty wynikające z funkcjonowania pętli cyrkulacyjnej to głównie straty ciepła spowodowane stałym przepływem ciepłej wody w przewodach. Szacuje się, że w przypadku działającej nieprzerwanie pętli o długości 20 m, straty ciepła mogą w skali doby osiągnąć poziom energii potrzebnej do podgrzania 150-litrowego zbiornika do temperatury 40°C.
Jakie są sposoby minimalizowania strat ciepła w pętli cyrkulacyjnej?
Można minimalizować straty ciepła poprzez staranne projektowanie i budowanie instalacji, tak aby przewody były jak najkrótsze i dobrze izolowane termicznie. Po zamieszkaniu, straty ciepła można zmniejszyć poprzez uruchamianie pompy cyrkulacyjnej tylko wtedy, gdy jest potrzebna, oraz stosowanie sterownika zegarowego lub sterowania termostatycznego.
Jakie są wady i zagrożenia związane z brakiem cyrkulacji ciepłej wody użytkowej?
Brak cyrkulacji ciepłej wody użytkowej może prowadzić do powstawania zastoin podgrzanej wody w przewodach, co tworzy idealne warunki dla rozwoju bakterii, takich jak Legionella, które mogą wpływać negatywnie na właściwości smakowe i zapachowe wody oraz być groźne dla zdrowia ludzi.
Mam w tej chwili tak rozprowadzone CWU pod cyrkulację. Nie wiem jeszcze czy będzie programator, czy jakiś kable dać włącznika światła, czy może inne rozwiązanie np. St-11, który włącza cyrkulację jak się odkręci kran. Nie wiem czy w ogóle ją robić, bo też czytałem, że ...
Komentarz dodany przez Adamis: Bardzo ważna jest odpowiednia izolacja rur cwu i cyrkulacji. Niestety, prawie wszyscy instalatorzy zakładają pseudo izolację 6mm, ci co nieco bardziej świadomi zaszaleją z 9mm. 6mm to nie izolacja a co najwyżej osłona rury przed brudem.Ja zakładam 20mm, ...
Komentarz dodany przez Adamis: Bardzo ważna jest odpowiednia izolacja rur cwu i cyrkulacji. Niestety, prawie wszyscy instalatorzy zakładają pseudo izolację 6mm, ci co nieco bardziej świadomi zaszaleją z 9mm. 6mm to nie izolacja a co najwyżej osłona rury przed brudem.
Ja zakładam 20mm, ...
27
