Wykorzystanie wielu obiegów wyposażonych w niezależnie od siebie pracujące pompy, zawory mieszające z napędami oraz sterującą tym wszystkim elektronikę wydaje się być z pozoru niepotrzebnym komplikowaniem rzeczy prostych. Dlaczego nie wystarczy więc pojedynczy obieg hydrauliczny z pompą o większej wydajności i hydrauliczne zbilansowanie przepływów?

okladka

Wyższa temperatura – wyższe koszty

Praktyczną zaletą układów wyposażonych w kilka zaworów mieszających na wspólnym rozdzielaczu jest możliwość niezależnej regulacji tych obiegów. Należy przez to rozumieć zastosowanie czynnika grzewczegoo minimalnej temperaturze wynikającej z indywidualnych krzywych grzewczych, dopasowanych niezależnie od wymagań każdego obiegu (to jest liniowa zależność wiążąca temperaturę zasilania od temperatury zewnętrznej) jak również optymalnie dobrane reżimy czasowe, kiedy ogrzewanie działa mocniej, a kiedy słabiej. W układzie wielomieszaczowym źródło ciepła produkuje taką temperaturę wody, jakiej wymaga obieg o najwyższej temperaturze zasilania. Pozostałe obiegi otrzymują czynnik o niższych parametrach, a stopień obniżenia temperatury wyliczony przez automatykę jest realizowany poprzez zawory mieszające poszczególnych stref grzewczych. Dzięki takiemu rozwiązaniu kocioł otrzymuje na bieżąco informacje, ile ciepła i o jakiej konkretnie (możliwie najniższej) temperaturze ma produkować. Takie rozwiązanie pozwala na wykorzystanie potencjału ciepła utajonego spalania gazu (dla kotłów kondensacyjnych im niższa temperatura zasilania, tym wyższa sprawność). Różnice w prawności, wytwarzaniu ciepła mogą w takim wypadku wynosić nawet 10%.

art1

Przygotowanie ciepłej wody użytkowej

Jednak naprawdę ciekawe rzeczy zaczynają się dziać dopiero wtedy, gdy do układu ogrzewczego o większej mocy przyłączony jest obieg przygotowywania ciepłej wody, realizowany na przykład w podgrzewaczu pojemnościowym (zbiornik wody użytkowej podgrzewany przez wężownicę). Przygotowanie ciepłej wody w takim systemie wymaga czasu oraz czynnika o wysokiej temperaturze, co w przypadku bezpośrednich obiegów grzewczych prowadzi do konieczności wyłączenia pomp na obiegach ogrzewczych na czas ładowania ciepłej wody użytkowej. Takie działanie jest szczególnie niekorzystne w okresach przejściowych (wiosna, jesień), kiedy temperatury zasilającego ogrzewanie czynnika nie są jeszcze zbyt wysokie. W instalacji bez obiegów mieszaczowych, na czas ładowania ciepłej wody, obieg kotła rozgrzewany jest do wysokich temperatur, a następnie ciepło to jest wprowadzane do instalacji ogrzewania (wraz z uruchomieniem pomp na obiegach grzewczych po zakończeniu podgrzewania ciepłej wody użytkowej). Szczególnie w sytuacji, gdy powtarzające się okresy ładowania ciepłej wody użytkowej, związane z dużym jej poborem, będą połączone ze znaczną pojemnością wodną części kotłowej, takie działanie nieuchronnie prowadzić będzie do przegrzewania budynku, a w konsekwencji do złej realizacji procesu ogrzewczego.

Natomiast w okresie zimowym, czyli przy pełnym zapotrzebowaniu na ciepło, zatrzymanie pomp obiegowych instalacji grzewczej na czas ładowania ciepłej wody może prowadzić do niedogrzewania, które jest skrajnym przypadkiem, gdyż kompensowane jest zwykle w nadwyżce mocy kotła, jednakże oba te zjawiska ilustrują skale zaburzeń, jakim podane są instalacje niewyposażone w obiegi ze zmieszaniem czynnika grzewczego.

art2

Dużo lepiej sytuacja przedstawia się zarówno po stronie przygotowania ciepłej wody, jak i ogrzewania budynku, kiedy na rozdzielaczach kotłowych zastosowane są obiegi z mieszaczami. Mamy wtedy skorzystać z najbardziej nam odpowiadającego wariantu pracy obiegów ogrzewania podczas ładowania ciepłej wody. W większości kotłowni, w których moc potrzebna do przygotowania ciepłej wody stanowi tylko część całkowitej mocy grzewczej, doskonale sprawdza się równoległe ładowanie wszystkich obiegów. Źródło ciepła podnosi w tym czasie temperaturę wody zasilającej do poziomu odpowiedniego dla obiegu o najwyższych wymaganiach cieplnych (najczęściej podgrzewacza ciepłej wody użytkowej), natomiast wszystkie pozostałe obiegi grzewcze otrzymują ciepło, jak by nic się nie działo, po automatycznym skorygowaniu nastaw przez mieszacze. Możliwe są również inne warianty realizacji priorytetu (lub jego braku) dla przygotowywania ciepłej wody, na przykład zliczanie mocy całkowitej pobieranej przez układ i dystrybucja ciepła w systemie ograniczonym. Jednakże dla układów o większej mocy grzewczej na centralne ogrzewanie system bez priorytetu ciepłej wody sprawdza się wybornie.

Zmiany sposobu użytkowania budynku

Dynamicznie zmieniająca się w czasie sytuacja w budynkach, jak na przykład przebudowa czy modernizacja, stawia często wymagania, którym bezpośrednie obiegi z pompami nie będą mogły sprostać. Mam na myśli takie sytuacje, kiedy to, wskutek ingerencji instalatorów, dana część instalacji zostaje przebudowana i zmianie ulegają urządzenia odbierające ciepło z kotłowni. Jeżeli kotłownia ta będzie wyposażona w układy mieszaczowe, wtedy bez problemu, a co za tym idzie – bez poważnych kosztów, można w kilka chwil skorygować parametry, według których nowy układ ma działać, i szybko korzystać z nowych urządzeń bez drastycznego ingerowania w istniejące układy hydrauliczne kotłowni.

Sprawa trudna, ale nie beznadziejna

Upraszczając, bilans korzyści wynikających z zastosowania układów wielomieszaczowych mógłby wyglądać następująco:

  • płynna i stabilna w czasie regulacja dostarczanego ciepła,
  • różne temperatury czynnika grzewczego dla różnych obiegów,
  • brak przegrzewania instalacji ogrzewania po cyklu ładowania ciepłej wody użytkowej,
  • optymalne wykorzystanie sprawności źródła np. kotłów kondensacyjnych,
  • elastyczne dopasowanie charakterystyki cieplnej obiegu do zmieniającej się sytuacji.

Nie ma jednak róży bez kolców, tak więc nie może w krótkim podsumowaniu zabraknąć kilku wad takiego rozwiązania:

  • system elektronicznego sterowania – bardziej złożony niż przy układzie bezpośrednim,
  • więcej urządzeń to wyższe koszty inwestycji oraz większe prawdopodobieństwo usterki pojedynczego elementu (są, więc mogą się zepsuć).

System wielomieszaczowy jest korzystny z punktu widzenia ekonomii pracy kotła, zapewnia również wysoki komfort dostawy ciepła i wysoką elastyczność pracy dla użytkowników. Nie ma, oczywiście, nic za darmo. Zastosowanie układu wielomieszaczowego będzie inwestycyjnie droższe niż układy bezpośrednie z samymi pompami, jednak dla kotłowni o większej mocy takie rozwiązanie wydaje się racjonalnie uzasadnione. Najważniejsze jest, moim zdaniem, to, że o zastosowaniu układu z wieloma mieszaczami powinien zawsze decydować projektant instalacji sanitarnych w porozumieniu z inwestorem, a artykuł ten ma przyczynić się do tego, by wiedzieli, co robią.

Marcin Piekarski

Artykuł mojego autorstwa, pierwotnie opublikowany w numerze 11/2014 Magazynu Instalatora.