Buforowe zbiorniki ciepła

Bufor ma też szereg innych przydatnych funkcji. Pozwala m.in. na regulowanie temperatury w pomieszczeniach. Za jego pośrednictwem można także kontrolować zasilanie w niskotemperaturowych systemach grzewczych. Funkcja jest bardzo przydatna w przypadku kotłów na paliwo stałe lub zgazowujących drewno, a także w kominkach z płaszczem wodnym, źródła te nie pracują bowiem ze stabilną mocą.

Buforowe zbiorniki ciepła umożliwiają współpracę nawet kilku urządzeń grzewczych, w tym również pozyskiwanie energii cieplnej bezpośrednio z instalacji fotowoltaicznych, gdy występuje jej nadmiar. Korzystanie z wielu urządzeń grzewczych możliwe jest dzięki specjalnym wężownicom wbudowanym w zasobnik. Wiele buforów wyposażonych jest w króćce przyłączeniowe umożliwiające podłączenie większej liczby źródeł ciepła oraz wężownicę spiralną do dodatkowego podgrzewania czynnika grzewczego.

Urządzenia te pełnią istotną funkcję zwłaszcza w instalacjach z pompami ciepła, ponieważ zmierza się w nich do uzyskania dużego zładu, co powoduje, że sprężarka ma wystarczająco długie czasy pracy. To z kolei skutkuje mniejszą liczbą włączeń i tym samym efektywniejszą pracą oraz dłuższą żywotnością. Zgodnie z zaleceniami producentów na 1 kW mocy pompy ciepła powinno przypadać min. 25 l pojemności w instalacji. W takiej sytuacji zbiornik akumulacyjny jest swego rodzaju magazynem energii. Energia ta służy również do odmrażania parownika w pompach powietrze/woda. Zbiornik może gromadzić ciepło także z innych źródeł zasilania, w tym szczytowych.

Zbiornik akumulacyjny może być także stosowany jako wymiennik ciepła czy podgrzewacz ciepłej wody, który zasilany jest z różnych źródeł za pośrednictwem połączonych z tymi źródłami wężownic. Źródło o najniższej temperaturze będące częścią układu powinno mieć możliwość montażu grzałki elektrycznej. Dzięki efektywnej izolacji termicznej straty ciepła w zbiorniku nie są zbyt duże – przy pojemności 1000 l nie powinno dojść do większego spadku temperatury cieczy niż ok. 2°C na dobę. Bufory są duże – jest to cecha, którą trzeba uwzględnić już na etapie projektowania kotłowni. Należy także pamiętać, że zbiorniki akumulacyjne wymagają zazwyczaj większego naczynia wzbiorczego.

Typy zbiorników

Na rynku znaleźć można wiele rodzajów buforów cieplnych, które dość ogólnie podzielić można na proste i kombinowane. W każdej z tych grup znaleźć można zbiorniki z jedną lub kilkoma spiralnymi wężownicami. Jeśli bufor ma wspomagać przepływowy podgrzewacz wody, zastosowanie znajdują wężownice c.w.u. Oczywiście trzeba wówczas pamiętać, że temperatura cieczy grzewczej musi być utrzymana na wysokim poziomie. Producenci oferują także ciśnieniowe pojemnościowe podgrzewacze wody wyposażone w grzałkę elektryczną i wężownicę. Mogą one zapewniać odpowiednią temperaturę wody nawet w kilku miejscach jej poboru.

Zbiorniki buforowe wykonywane są najczęściej ze stali pokrytej emalią. Posiadają także anodę magnezową i izolację (zwykle z pianki poliuretanowej). Mogą mieć orientację pionową lub poziomą. Na wielkość zbiorników wpływa m.in. liczba wężownic. Im jest ich więcej, tym zbiorniki mogą mieć większe wymiary. Warto wziąć ten fakt pod uwagę, planując miejsce instalacji bufora. w rozbudowanych zbiornikach korzystna jest możliwość etapowego wykonywania instalacji, czyli swobodnego podłączania kolejnych źródeł ciepła w dowolnym czasie.

Sposoby konfiguracji

Najprostszą konfiguracją jest bufor z wężownicą do c.w.u. oraz podłączeniem urządzenia grzewczego wprost z płaszczem wodnym. Innym przykładem może być bufor z dwiema wężownicami, podłączony do kolektorów słonecznych, c.w.u. oraz bezpośrednio do płaszcza urządzeń grzewczych. Stosunkowo popularna konfiguracja opiera się na połączeniu bufora ciepła z pompą ciepła. Taka aplikacja ma dwie wężownice (c.w.u. i pompy ciepła), a urządzenia grzewcze podłączone są bezpośrednio do płaszcza. Jeśli natomiast mamy do czynienia z instalacjami wielomedialnymi, dobrą praktyką jest wykorzystanie trzech wężownic (pompy ciepła, c.w.u. i kolektorów) oraz podłączenie urządzeń grzewczych bezpośrednio do płaszcza.

Zbiornik z kotłem na paliwo stałe

Istotnym walorem zastosowania buforów ciepła wraz z kotłami na paliwo stałe jest zmniejszenie kosztów ogrzewania i mniejsze zużycie kotła. Uzysk ten związany jest z pracą kotła z mocą nominalną, co zapewnia mu największą sprawność. Wiąże się to z faktem, że nawet w szczycie sezonu grzewczego zapotrzebowanie na moc nominalną jest niewielkie – występuje właściwie jedynie podczas bardzo niskich temperatur. Również w okresach przejściowych zapotrzebowanie na energię jest mniejsze i dla zachowania wysokiej sprawności instalacji trzeba magazynować ciepło. Zmagazynowane ciepło gwarantuje stabilizację temperatury czynnika roboczego w instalacji grzewczej.

Podgrzewanie c.w.u.

Jeżeli chcemy zbiornik akumulacyjny wykorzystać do podgrzewania c.w.u., możemy zastosować jeden z możliwych systemów instalacyjnych. Na przykład wężownica znajdująca się we wnętrzu zbiornika połączona jest z zewnętrznym zasobnikiem c.w.u. Układ posiada zawór zamontowany na połączeniu zbiornika c.w.u. i wężownicy, który odpowiada za przerwę w nagrzewaniu c.w.u. Natomiast użycie pompy do wymuszenia obiegu powoduje przerwanie nagrzewania z chwilą wyłączenia pompy. Woda znajdująca się w wężownicy może pobierać ciepło także przepływowo od cieczy zmagazynowanej w zasobniku.

Bufor jako wymiennik ciepła

Bufory ciepła mogą także pracować jako wymienniki mające więcej niż jedną wężownicę. Gdy woda płynie przez zbiornik, przekazuje ciepło wodzie w wężownicy. Pozwala to często na rozdzielenie obiegów zamkniętych od otwartych. Takie rozwiązanie to pewna alternatywa dla wymienników płytowych. Nierzadko bufory połączone są z kilkoma źródłami ciepła, m.in. instalacjami PV. W tych sytuacjach źródła ciepła podgrzewają wodę w zasobniku, a poszczególne wężownice znajdują zastosowanie do odseparowania obiegów.