- Jakie są systemy podgrzewania c.w.u.?
- Jak instalacja c.w.u. współpracuje ze źródłami ciepła?
- Jak instalacja c.w.u. współpracuje z kotłem gazowym dwufunkcyjnym?
- Jak instalacja c.w.u. współpracuje z kotłem gazowym jednofunkcyjnym?
Systemy podgrzewania c.w.u.
W zależności od możliwości technicznych, rozległości instalacji c.w.u. oraz wymaganej wydajności montowane są urządzenia przepływowe lub pojemnościowe. Urządzenia przepływowe umożliwiają czerpanie wody przez nieograniczony czas, ale intensywność strumienia i jej temperatura zależy od mocy grzewczej podgrzewacza. Natomiast urządzenia pojemnościowe zapewniają uzyskanie dowolnej intensywności czerpania, jednak przez czas ograniczony pojemnością zbiornika c.w.u. i akceptowalnym spadkiem temperatury wypływającej wody.
Urządzenia przepływowe podgrzewają wodę na bieżąco, a źródło ciepła - zazwyczaj w postaci kotła gazowego - załącza się automatycznie po otwarciu zaworu czerpalnego baterii. Te kotły mogą zasilać tylko jeden punkt czerpania ciepłej wody lub pracować jako urządzenie wieloczerpalne, a o ich wydajności decyduje moc grzewcza limitująca przepływ wody o pożądanej temperaturze.
Przyjmuje się, że przy wydajności 5 l/min i podgrzaniu wody do 35°C (temperatura wypływu 40-45°C zależnie od temperatury doprowadzonej zimnej wody) - moc grzejna powinna wynosić co najmniej 12 kW. Jest to moc wystarczająca przy korzystaniu z jednej baterii umywalkowej, zlewozmywaka czy natrysku, ale w praktyce pożądana moc podgrzewania to ponad 20 kW, co zapewni komfortowy, pobór ciepłej wody, np. z dwóch baterii i szybkie napełnienie wanny. Wadą podgrzewaczy przepływowych jest zmienność strumienia wody, gdy korzystamy jednocześnie z dwóch punktów czerpania, a także oczekiwanie na wypływ ciepłej wody, gdy podgrzewacz znajduje się w dużej odległości od baterii.
Urządzenia pojemnościowe - zasilane z instalacji centralnego ogrzewania - instalowane są jako oddzielne zbiorniki nazywane zasobnikami. Mogą współpracować praktycznie z dowolnym źródłem ciepła - kotłem gazowym, na paliwo stałe, pompą ciepła czy instalacją solarną - a ich wielkość dobierana jest do planowanej wydajności poboru c.w.u..
W domach jednorodzinnych instalowane są najczęściej zasobniki o pojemnościach 100-200 l. Pracują one cyklicznie w trybie ładowania, magazynowania i poboru ciepłej wody, dlatego istotny jest stosunek mocy ładowania do pojemności zbiornika. Duża moc zapewnia szybki wzrost temperatury po wyczerpaniu ciepłej wody i utrzymanie stabilnego poziomu temperatury podczas poboru c.w.u.. Z magazynowaniem ciepłej wody, zwłaszcza przez dłuższy czas, łączą się straty cieplne, zależne od izolacyjności termicznej zbiornika i osprzętu oraz temperatury otoczenia. Orientacyjnie można przyjąć, że w ciągu doby ze zbiornika uchodzi ok. 1 kWh energii na każde 100 l jego pojemności.
Współpraca instalacji c.w.u. ze źródłami ciepła
Najczęściej montowanymi urządzeniami do całorocznego przygotowania ciepłej wody są kotły gazowe dwufunkcyjne lub jednofunkcyjne, współpracujące z zasobnikiem. Kotły dwufunkcyjne podgrzewają wodę w sposób przepływowy, zatem ich moc powinna zapewniać uzyskanie dostatecznej wydajności wypływu c.w.u. i zawiera się w granicach 24-28 kW. Często tak duża moc nie jest potrzebna do zasilania instalacji centralnego ogrzewania, ale nowoczesne kotły wyposażone są w modulowane palniki, które pozwalają na optymalną pracę przy obciążeniu w zakresie 20-100% mocy nominalnej. Niekiedy kotły wyposażone są w niewielki zbiornik buforowy, co umożliwia uzyskanie natychmiastowego wypływu ciepłej wody i podłączenie obiegu cyrkulacyjnego.
Kotły dwufunkcyjne to kompaktowe urządzenia zawierające wszystkie elementy niezbędne do zasilania centralnego ogrzewania i przygotowania ciepłej wody użytkowej. W trybie c.w.u. kocioł automatycznie po odkręceniu kranu z ciepłą wodą przełącza zawór trójdrogowy na mały obieg, odłączając czasowo zasilanie c.o.. Podgrzana woda kotłowa krąży wtedy między komorą spalania a wymiennikiem płytowym, który przekazuje ciepło do przepływającej przez niego zimnej wody. Dzięki temu wymiennikowi następuje też hydrauliczne rozgraniczenie obiegu wody kotłowej i w instalacji c.w.u.. W nowoczesnych kotłach układy elektroniczne utrzymują nastawioną temperaturę na stałym poziomie - niezależnie od intensywności przepływu wody mierzonej przez turbinę elektryczną.
Wbudowany w kocioł wymiennik płytowy ma odpowiednie parametry przekazywania ciepła, dostosowane fabrycznie do maksymalnej wydajności przepływu c.w.u. o regulowanej temperaturze - najczęściej do 60°C.
Kotły gazowe jednofunkcyjne współpracują z instalacją c.w.u. za pośrednictwem zasobnika, który pełni funkcje wymiennika ciepła i magazynowania ciepłej wody. Funkcjonowanie takiej instalacji przebiega podobnie jak w kotle dwufunkcyjnym, ale załączanie podgrzewania wody w zasobniku następuje po obniżeniu się jej temperatury poniżej nastawionej wartości. W tym momencie przełącza się zawór trójdrogowy kotła, kierując ciepłą wodę do obiegu w zasobniku, gdzie następuje wymiana ciepła poprzez wężownicę lub płaszcz zbiornika. Gdy woda osiągnie nastawioną temperaturę, przełącza się zawór trójrożny i kocioł przechodzi w tryb zasilania centralnego ogrzewania.
W celu zapewnienia komfortowego korzystania z ciepłej wody, oprócz dostatecznej pojemności zasobnika, trzeba ocenić efektywność przekazywania ciepła przesyłanego z kotła. W dokumentacji zasobnika powinny być podane wartości mocy wymiany ciepła dla określonych parametrów wody grzejnej i zmagazynowanej. Przykładowo w zasobniku o pojemności 100 l przekazywana moc grzejna, określona przez producenta to 8 kW, pod warunkiem zasilania z kotła wodą o temperaturze 70°C, a w zbiorniku utrzymywana będzie temperatura 45°C przy zasilaniu z sieci wodociągowej wodą o temperaturze 10°C. Wartości te odnoszą się do określonego przepływu po stronie grzejnej, który zależy od wydajności pompy obiegowej kotła. Moc wymiany ciepła w zasobniku wpływa na stabilność temperatury c.w.u., zwłaszcza przy dłuższym i intensywnym jej czerpaniu. Zbyt mała moc spowoduje odczuwalny, powolny spadek temperatury wody.
Wymiana ciepła w zasobniku może odbywać się dzięki rurowej wężownicy lub jego dwupłaszczowej konstrukcji. Pod względem użytkowym ma to wpływ na:
- rozkład temperatur zgromadzonej wody,
- efektywność wymiany ciepła,
- tzw. straty postojowe.
Zasobniki dwupłaszczowe mają z reguły większą powierzchnię wymiany ciepła, ale generują też wyższe straty energii przez gorącą warstwę zewnętrzną. Współpraca instalacji c.w.u. z innymi źródłami zasilającymi centralne ogrzewanie w postaci kotłów węglowych, pomp ciepła czy kolektorów słonecznych odbywa się poprzez wykorzystanie wymiany ciepła w zasobnikach, przy czym ich konstrukcja powinna być dostosowana do parametrów zasilania i umożliwiać, np. ładowanie warstwowe.
Przy współpracy z kotłami na paliwo stałe zasobniki z reguły wyposażane są w dodatkowe grzałki elektryczne, co pozwala na podgrzewanie wody poza sezonem grzewczym. Ładowanie ciepłem tych zasobników z kotła węglowego odbywa się bezpośrednio wodą grzejną z instalacji c.o. lub oddzielnym obiegiem z własną pompą i układem załączania termostatem. Współpraca z pompą ciepła przebiega podobnie jak przy zasilaniu z jednofunkcyjnego kotła gazowego. Natomiast zasobniki do współpracy z kolektorem słonecznym mają podwójną wężownicę, co umożliwia podłączenie kotła na okres zimowego zasilania, gdy ograniczone nasłonecznienie nie pozwala na efektywne pozyskiwanie c.w.u. z solarów.
Autor: Redakcja BudujemyDom
Opracowanie: Martyna Nowak-Ciupa
fot. otwierająca: Viessmann
Dodaj komentarz