Nowoczesne technologie w instalacjach grzewczych

W nowoczesnych aglomeracjach miejskich budynki zaopatrywane są w ciepło oraz chłód z układów sieciowych, ale nie takich gdzie źródłem jest elektrociepłownia opalana węglem, lecz takich gdzie wykorzystywana jest: energia odnawialna, ciepło odpadowe oraz nowoczesne systemy produkcji energii. W tym kontekście należy wspomnieć o stacjach mieszkaniowych, czy też węzłach mieszkaniowych, ale nie tych mechanicznych opartych na układach różnicy ciśnienia, ale o precyzyjnych elektronicznych urządzeniach. W tej dziedzinie bardzo dużo się zmieniło od czasu kiedy po raz pierwszy mieliśmy do czynienia w naszych instalacjach z tego typu rozwiązaniem. Dowiedz się więcej >>

Podstawowe pytanie: Co daje zastosowanie stacji mieszkaniowych w instalacji?

1. Uproszczona instalacja (Rys 1., Rys 2.)

W przeciwieństwie do instalacji z centralnym przygotowaniem ciepłej wody użytkowej stacje mieszkaniowe pozwalają ograniczyć ilość przewodów doprowadzanych do mieszkań, eliminując 2 z 5 przewodów. Takie rozwiązanie może obniżyć nakłady inwestycyjne. Niezwykle istotne jest, aby w trakcie porównania kosztów wykonania, brać pod uwagę nie tylko nakłady związane z zakupem materiałów, ale również czas wykonania oraz koszty pracy.

2. Łatwe i przejrzyste pomiary (Rys 1., Rys 2.)

Pomiar zużycia odbywa się przy pomocy licznika ciepła (do celów związanych z ogrzewaniem i produkcją ciepłej wody użytkowej) oraz przy pomocy jednego wodomierza pracującego na potrzeby zimnej i ciepłej wody użytkowej. Dodatkowo konieczność dostarczenia ciepłej wody użytkowej w określonym czasie powoduje konieczność wykonania dodatkowych przewodów cyrkulacyjnych w obrębie mieszkania. Tego typu rozwiązanie sprawia ogromne problemy w sposobie prawidłowego opomiarowania zużycia, ze względu na fakt, że wody cyrkulacyjna nie jest faktycznym zużyciem.

3. Eliminacja zagrożenia bakteriami Legionelli

Lokalne przygotowanie ciepłej wody użytkowej eliminuje zagrożenia rozwoju bakterii Legionelli, ponieważ ciepła woda jest produkowana tylko w momencie poboru. W takiej instalacji nie ma potrzeby wykonywania dezynfekcji termicznej, do której wykonywania obligują zarządcę budynku odrębne przepisy. Procedura dezynfekcji termicznej jest uciążliwa i bardzo często z tego względu nie jest wykonywana.

4. Uproszczona konserwacja

Największym zagrożeniem dla instalacji przygotowania ciepłej wody użytkowej, niezależnie od tego, czy jest to stacja mieszkaniowa, czy kocioł wiszący, jest gromadzenie się kamienia kotłowego w wymienniku ciepła. Im wyższa temperatura ciepłej wody użytkowej, tym wyższe jest ryzyko tworzenia się tego typu osadów. Ponieważ stacja mieszkaniowa została wyposażona w elektroniczny regulator, który zapewnia przygotowanie ciepłej wody użytkowej o zadanej temperaturze (bez stosowania zaworów mieszających za wymiennikiem), temperatura wody w wymienniku jest możliwie minimalna.
Dodatkowo zawór regulacyjny obiegu pierwotnego reaguje natychmiastowo po zamknięciu punktu czerpalnego, co zapobiega przegrzaniu się wody w wymienniku ciepła: efektywność wymiany termicznej jest maksymalna, a ryzyko tworzenia się kamienia zminimalizowane.

Jedną z podstawowych zalet stacji mieszkaniowych jest komfort użytkowania, który uzależniony jest od ich miejsca montażu i wewnętrznej szybkości regulacji. W wersjach mechanicznych stacji mieszkaniowych do sterowania procesem przygotowania c.w.u. wykorzystuje się układy hydrauliczne, których zasada działania w dużym uproszczeniu opiera się na różnicy ciśnienia powstałej podczas poboru c.w.u. Charakterystyka takich układów jest wprost proporcjonalna do ilości wody zużywanej.

Sercem elektronicznych stacji mieszkaniowych jest cyfrowy regulator, który w sposób ciągły steruje pozycją  siłowników zaworów dwudrogowych, a przez to kontroluje pracę zarówno instalacji grzewczej w mieszkaniu jak również przygotowaniem c.w.u. Takie rozwiązanie sprawia, że sam układ jest niezwykle precyzyjny oraz wprowadza szereg użytecznych funkcji. Dowiedz się więcej >>

Elektroniczne stacje mieszkaniowe

• funkcje ogrzewania

Tego typu urządzenia oferowane są w wielu konfiguracjach umożliwiających optymalne dopasowanie do aktualnych potrzeb instalacji. Możemy zatem wybierać wersje:

• wysokoparametrową – zapewniającą temperaturę zasilania wewnętrznej instalacji c.o. równą temperaturze w układzie pierwotnym (maksymalnie 85°C) oraz sterowanie typu ON/OFF;
• średnioparametrową – wyposażoną w dodatkową pompę zapewniającą temperaturę zasilania wewnętrznej instalacji c.o. w zakresie 45÷75°C oraz sterowanie na zasadzie utrzymania stałej temperatury zasilania instalacji lub w odniesieniu do temperatury wody powracającej z instalacji;
• niskoparametrową – wyposażoną w dodatkową pompę zapewniającą temperaturę zasilania wewnętrznej instalacji c.o. w zakresie 25÷45°C oraz sterowanie na zasadzie utrzymania stałej temperatury zasilania instalacji lub w odniesieniu do temperatury wody powracającej z instalacji;

Funkcja utrzymania stałej temperatury zasilania

W wersji średnio i nisko temperaturowej cyfrowy regulator w przypadku otrzymania sygnału zapotrzebowania na ciepło uruchamia pompę obiegową oraz steruje pozycją otwarcia zaworu regulacyjnego w taki sposób, aby utrzymać stałą temperaturę zasilania. W przypadku wersji wysokoparametrowej zawór regulacyjny będzie otwarty zgodnie z ustawionym ograniczeniem.

Funkcja utrzymania stałej temperatury powrotu obiegu pierwotnego

Cykl pracy odbywa się podobnie jak w wyżej wymienionej funkcji w przypadku kiedy temperatura powrotu obiegu pierwotnego jest równa lub niższa od ustawionej wartości. Jeśli wartość ta wzrośnie powyżej limitu w przypadku wersji z pompą temperatura zasilania, zostanie obniżona lub w wersji bez pompy natężenia przepływu zasilania zostanie ograniczone.

Takie rozwiązanie jest kluczowe dla zapewnienia wysokiej efektywności energetycznej instalacji, ponieważ:

• przy takiej samej mocy cieplnej wyższa różnica temperatury oznacza mniejsze natężenie przepływu, a  co za tym idzie mniejsze średnice przewodów, mniejszą wymaganą moc pomp obiegowych, czyli mniejsze koszty,
• możliwość efektywnego wykorzystania niskoparametrowych źródeł ciepła, a w przypadku stosowania kotłów kondensacyjnych wysoką sprawność tych urządzeń.

Funkcja regulacji pogodowej

Dzięki zastosowaniu dodatkowego czujnika temperatury zewnętrznej instalacja może być sterowana z wykorzystaniem odpowiednich krzywych grzewczych w zależności od temperatury zewnętrznej.

Elektroniczne stacje mieszkaniowe

• funkcje przygotowania ciepłej wody użytkowej

Funkcja utrzymania stałej temperatury wody

Rozpoczęcie podgrzewu ciepłej wody użytkowej poprzedzone jest otwarciem punktu czerpalnego. Przepływomierz wykrywa pobór wody, zawór regulacyjny otwiera się w stopniu pozwalającym na uzyskanie ciepłej wody użytkowej, o zadanej temperaturze, która jest kontrolowana za pomocą czujników połączonych z regulatorem. Po zakończeniu cyklu zawór regulacyjny zostaje zamknięty.

Funkcja utrzymania stałej temperatury powrotu obiegu pierwotnego

Cykl pracy odbywa się podobnie jak w wyżej wymienionej funkcji w przypadku kiedy temperatura powrotu obiegu pierwotnego jest równa lub niższa od ustawionej wartości. Jeżeli ten warunek nie jest spełniony, temperatura zasilania jest obniżana (maksymalnie o 7°C do temperatury, która nie może być mniejsza niż 40°C), w celu przywrócenia temperatury powrotu w ramach ustawionych wartości granicznych.

Funkcja utrzymania gotowości podgrzewu wody

W okresie braku rozbioru c.w.u., jeżeli czujnik wykryje za niską temperaturę w stosunku do wartości ustawionej, regulator częściowo otwiera zawór regulujący ciepłą wodę użytkową na wymagany czas (maks. 5 minut), aby doprowadzić wymiennik do stanu, w którym może zapewnić szybką produkcję c.w.u.

Funkcja sterowania cyrkulacją ciepłej wody użytkowej

W okresie braku rozbioru c.w.u., jeżeli czujnik wykryje za niską temperaturę w stosunku do wartości ustawionej, regulator uruchamia pompę cyrkulacyjną.

W co w zasadzie oprócz cyfrowego regulatora wyposażone są takie układy?  (Rys. 3 i 3a)

Rys. 3 Przykład stacji elektronicznej Caleffi SATK2230 – wersja wysokoparametrowa

(1. Rama 2. Elektroniczny regulator 3. Zawór regulacyjny c.o. 4. Zawór regulacyjny c.w.u. 5. Miejsce montażu ciepłomierza 6. Podłączenie czujnika ciśnienia 7. Czujnik temp. powrotu 8. Podłączenie czujnika ciepłomierza 9. Zawór odwadniający 10. Regulator różnicy ciśnienia 11. Filtr siatkowy 12. Przyłącze regulatora różnicy ciśnienia obiegu wtórnego 13. Filtr siatkowy 15. Miejsce montażu regulatora różnicy ciśnienia obiegu wtórnego 16. Przepływomierz 17. Filtr siatkowy 18. Odpowietrznik/odwodnienie obiegu pierwotnego wymiennika 19. Czujnik temp. c.w.u. 20. Wymiennik ciepła 21. Podłączenie czujnika ciepłomierza 22. Tłumik uderzeń hydraulicznych 23. Odpowietrznik/odwodnienie obiegu pierwotnego wymiennika)

W przypadku omawianej stacji mieszkaniowej istnieje możliwość wykorzystania panelu sterowania jako termostatu mieszkaniowego, może ona również zostać podpięta do BMS.