Zbiorniki wody grzewczej mogą pełnić w instalacji c.o. różne funkcje, w zależności od swej pojemności i sposobu włączenia w obieg. Odpowiednio dobrane, zwiększają sprawność całego układu, bo poprawia się spalanie w kotle oraz dystrybucja ciepła. Spada też emisja zanieczyszczeń. Niektóre instalacje, szczególnie z takimi źródłami ciepła, jak kocioł zgazowujący drewno lub kominek z płaszczem wodnym, właściwie nie są w stanie dobrze pracować bez zasobnika wody grzewczej.
Data publikacji: 2024-08-21
Data aktualizacji: 2024-09-09
Zbiorniki wody grzewczej w instalacji c.o. pełnią różne funkcje, zależnie od pojemności i sposobu podłączenia. Właściwie dobrane zwiększają sprawność układu, poprawiają spalanie w kotle, dystrybucję ciepła oraz redukują emisję zanieczyszczeń. W instalacjach z kotłami na paliwa stałe, jak kotły zgazowujące drewno lub kominki z płaszczem wodnym, zbiorniki są niezbędne do utrzymania wysokiej sprawności. Pozwalają one na magazynowanie ciepła, stabilizację temperatury i niezależność od zmiennego zapotrzebowania na ciepło w pomieszczeniach. Zbiorniki mogą również pełnić funkcję sprzęgła hydraulicznego oraz wymiennika ciepła, co czyni je kluczowym elementem w systemach z wieloma źródłami ciepła. Wadą takich zbiorników są wysokie koszty i duże rozmiary. Można je jednak stosować na różne sposoby, np. do przygotowania ciepłej wody użytkowej, co zwiększa ich wszechstronność w instalacjach grzewczych.
Ilość ciepła wytwarzanego w danej chwili w instalacji bardzo rzadko odpowiada dokładnie zapotrzebowaniu. Najlepiej wiedzą o tym użytkownicy kotłów zasypowych, kominków z płaszczem wodnym (oraz - co także ma dla nas duże znaczenie - instalacji solarnych).
Rzecz w tym, że kotły na paliwa stałe osiągają deklarowaną przez wytwórców wysoką sprawność tylko wtedy, gdy pracują z mocą nominalną. Kłopot w tym, że jest ona potrzebna wyłącznie w największe mrozy, gdy temperatura na zewnątrz spada do około -20°C. A takich dni mamy w sezonie grzewczym zaledwie kilka.
W efekcie, choć kocioł w teorii ma sprawność 80%, to rzeczywista średnia sezonowa wynosi 50-60%, co oznacza, że marnujemy blisko połowę wydanych na opał pieniędzy.
Co gorsza, spalanie z mocą znacznie niższą od nominalnej jest nie tylko nieefektywne. Powstaje wtedy mnóstwo zanieczyszczeń, zatruwamy więc swoje najbliższe otoczenie, a w kotle i kominie gromadzi się bardzo dużo sadzy (niespalone cząsteczki paliwa).
Sprawność i czystość spalania można znacznie poprawić, instalując pomiędzy kotłem a grzejnikami duży zasobnik wody grzewczej. Wówczas kocioł może nagrzewać wodę w zbiorniku niezależnie od tego, czy grzejniki odbierają ciepło czy nie.
Chwilowe zmiany zapotrzebowania na ciepło w pomieszczeniach stają się więc nieistotne. Kocioł może zawsze działać z mocą nominalną, przy której osiąga największą sprawność, a nadmiar ciepła zgromadzony w zbiorniku można wykorzystać później, gdy kocioł (czy też kominek z płaszczem wodnym) już nie pracuje.
Wielką zaletą układu z dużym zbiornikiem akumulacyjnym jest też stabilizacja temperatury wody w instalacji. Chwilowe zwiększenie intensywności palenia, typowe np. dla kominków z płaszczem wodnym, albo przerwanie odbioru ciepła przez grzejniki nie spowoduje wrzenia wody, bo do podgrzania dużej ilości wody potrzeba znacznie więcej ciepła. Ponadto jeśli ruch ciepłej wody pomiędzy kotłem (kominkiem) a zasobnikiem może odbywać się grawitacyjnie - bez udziału pompy - to taki układ jest odporny na przegrzanie w wyniku braku prądu.
Zbiorniki akumulacyjne należy szczególnie polecić użytkownikom kotłów zasypowych (bez podajnika) oraz kominków z płaszczem wodnym. Ich mocą wyjątkowo trudno jest sterować, a jej zmniejszenie powoduje opisany już spadek sprawności oraz pogorszenie czystości spalania.
Zbiornik taki trzeba też traktować jako właściwie niezbędne uzupełnienie kotła zgazowującego drewno. Proces wydzielania i spalania gazu drzewnego wymaga bowiem utrzymania wysokiej temperatury w kotle, a w związku z tym musi on pracować z pełną mocą.
Zbiornik akumulacyjny (fot. Galmet)
Zbiornik akumulacyjny, nawet dla kotła o mocy kilkunastu kW, powinien mieć przynajmniej 500 l pojemności, a najczęściej instaluje się ok. 1000-litrowe. Taki zasobnik ma, niestety, dwie istotne wady. Pierwszą jest dość wysoka cena - przynajmniej 2500 zł za zasobnik 1000 l. Druga to znaczne rozmiary. Przy takiej pojemności, walec o średnicy 80 cm ma 2 metry wysokości i nie w każdej kotłowni znajdzie się dla niego miejsce.
Zbiornik akumulacyjny służy jednak nie tylko do magazynowania ciepła. Zastanówmy się, co się stanie w typowej instalacji, bez takiego zbiornika, jeśli przepływ wody przez grzejniki zostanie przerwany, bo np. zamkną się głowice termostatyczne na zaworach. Ustanie ruch wody w całym układzie - także przez kocioł. A teraz pomiędzy kocioł i grzejniki wstawmy zasobnik wodyz 4 króćcami: zasilającym i powrotnym kotła oraz zasilającym i powrotnym grzejników.
Co stanie się, gdy w takim układzie zamkniemy przepływ wody przez większość grzejników? Ano nic, kocioł będzie działał dalej. Jedynie część przepływającej przez niego wody zacznie krążyć w krótszym obiegu: kocioł - zasobnik - kocioł. Taki zasobnik uniezależnia przepływ przez kocioł od przepływu przez grzejniki, pełni więc rolę tzw. sprzęgła hydraulicznego, pozwalając przy okazji na łatwe odpowietrzanie i odmulanie całego systemu grzewczego.
Zasobnik wody grzewczej wyposażony w przynajmniej jedną wężownicę jest też wymiennikiem ciepła. Woda przepływająca przez zbiornik nie miesza się bowiem z tą krążącą w wężownicy, ale następuje pomiędzy nimi wymiana ciepła (przez ścianki wężownicy). Jest to atrakcyjne rozwiązanie konkurencyjne w stosunku do popularnych wymienników płytowych, rozdzielających obieg kotłowy (zwykle otwarty) od grzejnikowego (najczęściej zamkniętego).
Zasobnik z wężownicą jest bowiem pod wieloma względami lepszy, niż wymiennik płytowy. Jedyną jego wadą jest to, że zajmuje więcej miejsca. Za to opory przepływu w zasobniku oraz w wężownicy są bardzo małe w porównaniu z wymiennikiem płytowym. Jeżeli w zbiorniku jest otwór rewizyjny, to można go łatwo oczyścić z osadów (kamienia). No i ważny aspekt, opisany już wcześniej - temperatura wody nie zmienia się gwałtownie, ze względu na dużą bezwładność cieplną.
Zasobnik z wężownicą może pracować jako wymiennik ciepła. Na rysunku wężownica zbiornika odbiera ciepło z obiegu kotła gazowego
Zbiornik akumulacyjny a ciepło z wielu źródeł
Zbiornik akumulacyjny jest właściwie niezbędny w instalacji, w której funkcjonuje kilka źródeł ciepła, np. kominek z płaszczem wodnym albo kocioł na paliwa stałe i kocioł gazowy. Można bez przesady powiedzieć, że w takiej instalacji to on staje się elementem najważniejszym.
Ciepło z każdego z tych źródeł może ogrzewać wodę w zbiorniku, czerpane zaś z niego trafić do grzejników, a ostatecznie do ogrzewanych wnętrz. W razie potrzeby, za pomocą wężownic, można rozdzielić obiegi wody (w tym zamknięty i otwarty).
Przykładowo może to wyglądać następująco:
kocioł gazowy - pierwsza wężownica;
grzejniki - druga wężownica;
kocioł na drewno - bez wężownicy (bezpośrednio).
Warto podkreślić, że oparty na zbiorniku akumulacyjnymsystem grzewczy można bez problemu budować etapami, np. zacząć od montażu jednego kotła i zbiornika, a potem - zależnie od możliwości inwestycyjnych - przyłączać do niego (czyli do wolnych króćców i wężownic) kolejne źródła ciepła bez konieczności wykonywania jakichkolwiek przeróbek w istniejącej instalacji.
Wyposażone w wiele króćców przyłączeniowych i/lub kilka wężownic zbiorniki są idealnym narzędziem dołączenia źródeł ciepła, także o odmiennym charakterze. (fot. Galmet)
Ciepło zgromadzone w zbiorniku akumulacyjnym można wykorzystać również do przygotowania ciepłej wody użytkowej (c.w.u.).
Są na to trzy sposoby:
zbiornik c.w.u. umieszczony jest wewnątrz odpowiednio dużego zbiornika akumulacyjnego (zasada działania jest identyczna, jak w dwupłaszczowych zasobnikach c.w.u. - zasobnik z ciepłą wodą użytkową ogrzewa się od otaczającej go wody w zbiorniku akumulacyjnym);
wężownica o dużej powierzchni, zasilana wodą wodociągową, znajduje się wewnątrz zbiornika akumulacyjnego (w momencie poboru c.w.u., woda w wężownicy ogrzewa się przepływowo);
wężownicę, umieszczoną wewnątrz zbiornika akumulacyjnego, łączy się z zewnętrznym zasobnikiem c.w.u.
W tym ostatnim układzie - w przeciwieństwie do dwóch poprzednich - można łatwo przerwać nagrzewanie wody użytkowej od wody zgromadzonej w zbiorniku akumulacyjnym. Wystarczy zawór na połączeniu zbiornika c.w.u.z wężownicą. Po jego zamknięciu, ruch wody w wężownicy - a więc i wymiana ciepła - ustaje.
Temperatura wody w zbiorniku akumulacyjnym może więc sięgać nawet 90°C, ale podgrzewanie c.w.u. można kończyć np. przy 60°C. Jeśli zaś ruch wody w wężownicy wymusza pompa, to cyrkulację zatrzyma samo jej wyłączenie.
Wykorzystanie zbiornika akumulacyjnego do przepływowego podgrzewania ciepłej wody użytkowej
Konfiguracja zbiorników akumulacyjnych - najwięcej zależy od instalatora
W instalacjach grzewczych ze zbiornikami akumulacyjnymijest stosowany rozmaity osprzęt dodatkowy: zawory (odcinające, mieszające), pompy obiegowe, zasilacze awaryjne (UPS), czujniki temperatury, grzałki elektryczne oraz wiele innych.
Po co w układzie ze zbiornikiem wody grzewczej grzałki elektryczne? Umieszczając je w zbiorniku, uzyskujemy rezerwowe, bezobsługowe źródło ciepła. Jeżeli mamy kocioł na paliwo stałe, może to być bardzo dobre rozwiązanie zabezpieczające dom przed mrozem podczas dłuższej nieobecności domowników. I co ważne, koszty inwestycji będą niskie - bo za grzałkę zapłacić trzeba znacznie mniej, niż za kocioł elektryczny.
Wymienione powyżej rozwiązania to tylko nieliczne z wielu pomysłów na wykorzystanie zbiornika akumulacyjnego. Można zaproponować dziesiątki innych połączeń, zarówno po stronie ładowania zasobnika, jak i odbioru ciepła, bo system grzewczy tego rodzaju pozwala spożytkować inwencję instalatora i świadomego inwestora.
Warto podkreślić, że nie ma jednej idealnej konfiguracji, zaś proste instalacje niejednokrotnie w praktyce działają lepiej niż te skomplikowane i pełne drogiego osprzętu.
Redaktor: Adam Jamiołkowski
FAQ Pytania i odpowiedzi
Jakie funkcje pełnią zbiorniki wody grzewczej w instalacji c.o.?
Zbiorniki wody grzewczej mogą zwiększać sprawność układu c.o., poprawiając spalanie w kotle oraz dystrybucję ciepła. Pomagają także w stabilizacji temperatury w instalacji i redukcji emisji zanieczyszczeń.
Dlaczego kotły na paliwa stałe nie osiągają maksymalnej sprawności bez zbiornika akumulacyjnego?
Kotły na paliwa stałe, takie jak kotły zgazowujące drewno, osiągają wysoką sprawność tylko przy pracy z mocą nominalną, co jest trudne do utrzymania bez zbiornika akumulacyjnego. W rezultacie sprawność kotła spada, a emisja zanieczyszczeń wzrasta.
Jakie są zalety zbiornika akumulacyjnego w instalacji z kominkiem z płaszczem wodnym?
Zbiornik akumulacyjny pozwala na stabilizację temperatury w instalacji, co zapobiega przegrzewaniu się wody i chroni układ w razie braku prądu. Umożliwia także gromadzenie nadmiaru ciepła, które można wykorzystać później.
Jakie są wady zbiorników akumulacyjnych?
Główne wady to wysoka cena (przynajmniej 2500 zł za zasobnik 1000 l) oraz znaczne rozmiary, które mogą utrudniać ich montaż w małych kotłowniach.
Czy zbiornik akumulacyjny jest niezbędny przy instalacji z kilkoma źródłami ciepła?
Tak, w instalacjach z kilkoma źródłami ciepła, np. kominkiem z płaszczem wodnym i kotłem gazowym, zbiornik akumulacyjny staje się kluczowym elementem, umożliwiającym efektywne zarządzanie ciepłem z różnych źródeł.
Ale plus jest taki, że w zasadzie nie ma problemu z chwilowymi brakami ciepłej wody - można naraz zmywać i zażywać kąpieli. A nawet i z takim rozwiązaniem kocioł zgazowujący jest dużo bardziej ekonomiczny w eksploatacji od tradycyjnego.
1
