Rozdzielacze i grupy pompowe, czyli o stabilnej instalacji ogrzewczej

Za prawidłowe, komfortowe dla użytkownika i ekonomiczne dla instalacji rozprowadzanie ciepła do poszczególnych pomieszczeń odpowiadają rozdzielacze, coraz częściej – ze względu na rosnące rozbudowanie i skomplikowanie systemów – wspomagane przez tzw. grupy pompowe. Producenci prześcigają się w ofertach tych urządzeń, uzyskując ich coraz większą trwałość i niezawodność, a także poprawiając zdolność automatycznej regulacji i reagowania na zmiany w instalacji ogrzewczej – coraz częściej oferując rozwiązania kompletne, bez konieczności ich dodatkowego dozbrajania. 

Za stosowaniem rozdzielaczy w instalacjach grzewczych przemawiają korzyści, które czerpią z nich wszystkie zainteresowane osoby:

• projektant: uproszczenie wymiarowania, standaryzacja;
• instalator: prostszy i szybszy montaż, mniejsze ryzyko błędu, sprawna regulacja;
• użytkownik: poprawny rozdział ciepła i statyczność hydrauliczna instalacji.

Wykonanie materiałowe

Rozdzielacze wykonuje się najczęściej ze stali i mosiądzu, dostępne są także rozwiązania z tworzyw sztucznych odpornych termicznie (najczęściej poliamidu PA 66, rzadziej polifluorku winylidenu PVDF czy polikarbonatu) oraz ze stali nierdzewnej. Pod względem własności hydraulicznych nie ma większej różnicy w pracy żadnego z tych rozwiązań. Cechy rozdzielaczy z mosiądzu i stali są znane – to materiały trwałe i odporne na temperaturę. Tworzywa obecnie stosowane do budowy rozdzielaczy są także wytrzymałe. Przykładowo poliamid PA 66 cechuje się dużą wytrzymałością mechaniczną (wyróżniającą go spośród innych tzw. niemodyfikowanych poliamidów) i wysoką odpornością na starzenie chemiczne, przy dobrych parametrach pracy w instalacji grzewczej – np. 60°C dla 6 barów i do 90°C dla 3 barów. W ostatnim czasie uznanie zdobywa też stal nierdzewna, a niektórzy producenci dla takich rozdzielaczy dają nawet 15 lat gwarancji. Poliamid PA 66 i stal nierdzewna wyróżniają się również szczególną odpornością na korozję.

Konstrukcja rozdzielacza

Rozdzielacze w wersji podstawowej składają się z dwóch belek o standardowym rozstawie osi 210 i 235 mm, z króćcami umożliwiającymi podłączenie od 2 do 12 obiegów grzewczych (odległość między nimi wynosi standardowo 50 mm, choć spotyka się także wielkość 45 mm). Rozstaw między osiami belek utrzymywany jest dzięki specjalnym uchwytom, które umożliwiają także mocowanie urządzenia. Po lewej lub prawej stronie belki podłącza się zestaw odpowietrzająco-spustowy. 

Do belek montuje się komponenty regulacyjne umożliwiające odpowiednie funkcjonowanie obsługiwanej instalacji grzewczej. Zawory regulacyjno-odcinające w instalacji grzejnikowej pełnią funkcję odcinającą, ale ich znaczenie zupełnie się zmienia w przypadku ogrzewania podłogowego. 

Rozdzielacz może zostać złożony samodzielnie z dostępnych na rynku komponentów, ale lepszym i bardziej polecanym rozwiązaniem jest rozdzielacz kompletny (od producenta), przygotowany do bezpośredniego montażu w szafce rozdzielaczowej, co znacznie ułatwia i usprawnia montaż. Zastosowanie rozdzielacza złożonego z dostępnych na rynku komponentów obarczone jest ryzykiem ich nieprawidłowego połączenia – dostępnych jest na tyle dużo elementów o różnych gwintach i komponentach pracy, że przy samodzielnym doborze łatwo o błąd. Na przykład dobranie zbyt małego gwintu wpływa na zastosowanie mniejszego zaworu odcinającego, powodującego ograniczenie przepływu czynnika grzewczego i spadek wydajności ogrzewania podłogowego.

Rozdzielacze skompletowane fabrycznie, wyposażone także w elementy regulacyjne i pomiarowe, zapewniają prawidłową pracę całego układu, są szczelne i bardziej kompaktowe w porównaniu do „składaków”, a z punktu widzenia gwarancji traktowane są jako pełne urządzenie. W przypadku złożenia rozdzielacza z komponentów dostępnych na rynku gwarancja dotyczy tylko poszczególnych elementów, ale już nie ich połączenia.Wiele rozdzielaczy to rozwiązania uniwersalne – nadają się zarówno do instalacji wysokoparametrowych (grzejnikowych), jak i niskoparametrowych (podłogowych). Niektóre z nich cechuje praktyczna modułowa konstrukcja. Dzięki temu układ można doposażyć w dodatkowe obiegi grzewcze w prosty sposób, gdyż przezbrajanie na większe urządzenie przez dodawanie modułów odbywa się bez użycia narzędzi.

Ważne zawory regulacyjne

Bardzo istotnym czynnikiem regulacji ogrzewania podłogowego na rozdzielaczu jest uniezależnienie obiegów – tak, by zmiana na jednym obiegu nie wpływała na zmianę dobrze ustawionego przepływu czynnika w obwodzie sąsiednim. Taki problem może się pojawić przy stosowaniu zależnych od ciśnienia zaworów dławiących, w przypadku których obniżenie przepływu na jednym obiegu powoduje nadprzepływ na innym. 

Zadanie utrzymania ustawionego przepływu na danym obiegu bez względu na zachowanie pozostałych należy do wkładek regulacyjnych niezależnych od ciśnienia. Dzięki ich zastosowaniu wymagany przepływ [l/h] ustawia się bezpośrednio na zaworze. Przepływ pozostaje niezmienny, kiedy zmieniają się przepływy w innych obiegach. Takie podejście pozwala także złagodzić skutki błędów projektowych albo wykonawczych – np. źle wyliczone nastawy, inne długości pętli, zagięcia czy załamania rur.

Wkładki regulacyjne są przygotowane do montażu głowic termoelektrycznych z nastawami wstępnymi do regulacji hydraulicznej. Uzupełniają je wskaźniki przepływu (rotametry lub przepływomierze), które ułatwiają poprawną regulację obiegów grzewczych (pętli).

Każda pętla ogrzewania podłogowego musi być wyregulowana z uwzględnieniem jej długości (czyli oporu hydraulicznego). W projekcie powinny być przewidziane nastawy, które ustawia się podczas rozruchu ogrzewania, odpowiednio ustawiając przepływomierze w rozdzielaczu (wykonując odpowiednią liczbę obrotów kluczem imbusowym). Nastawa zależy od zapotrzebowania na ciepło, wielkości (średnicy i grubości ścianki) i rozstawu rur oraz długości pętli. Wielkości przepływu mogą wynosić od 0,5 do ok. 4 l/min, przy czym największe przepływy dotyczą najdłuższych pętli. Przepływomierze nie powinny więc być ani odkręcone całkowicie, ani ustawione na jednakową wartość. 

Sytuacja instalatora komplikuje się, jeśli brakuje projektu instalacji i nastawy wstępne trzeba ustawiać metodą prób i błędów, dławiąc przepływy na rozdzielaczu dla najmniejszych pętli. Do tego celu przydają się przepływomierze z zaworami regulacyjnymi zamontowane na rozdzielaczu lub siłowniki termoelektryczne na zaworach termostatycznych – będą one otwierały i zamykały zawory, osiągając zadaną na termostacie temperaturę. Siłowniki termoelektryczne wymagają doprowadzenia napięcia 230 V, ponieważ reagują na jego zmiany – w sytuacji beznapięciowej dociskają trzpień zaworu (zawór zamknięty), a przy pojawieniu się napięcia sterującego trzpień zostaje zwolniony (zawór zamknięty). Napięcie sterujące podawane jest zależnie od zmian temperatury w pomieszczeniu, z uwzględnieniem spowolnienia reakcji nawet do kilku minut. Za taką pracę odpowiadają specjalne sterowniki zewnętrzne lub listwy montażowe.

Instalacja grzewcza łącząca różne parametry

W budynkach zarówno nowych, jak i remontowanych (mieszkalnych, biurowych czy hotelowych) coraz częściej spotyka się połączenie grzejnikowego ogrzewania wysokotemperaturowego (np. 80/60°C) z kilkoma obiegami ogrzewania płaszczyznowego, najczęściej podłogowego (np. 45/35°C). Aby zapewnić płynną i ekonomiczną współpracę między tymi dwoma składnikami instalacji ogrzewczej, można zastosować różne rozwiązania techniczne. Jeśli ogrzewanie podłogowe jest mało rozbudowane – np. występuje tylko w jednym-dwóch pomieszczeniach o powierzchni nie większej niż 15 m2 i składa się z krótkich pętli – dobrym rozwiązaniem może się okazać zawór regulacyjny RTL, montowany na każdej pętli i pełniący dla niej funkcję ogranicznika temperatury. Zawór taki odcina dopływ wody do pętli podłogówki aż do momentu, w którym osiągnie ona temperaturę odpowiednią do zasilenia pętli. Przy stosowaniu tego rozwiązania – często praktykowanego, gdy instalacja ogrzewania podłogowego znajduje się w łazienkach – ważne jest, by obsługiwane pętle nie były dłuższe, niż zostało to wskazane w instrukcji producenta. 

Natomiast w przypadku instalacji bardziej rozbudowanych zarówno pod względem ekonomicznym, jak i prostoty i pewności wykonania i regulacji całego rozwiązania bardzo dobrze sprawdzają się grupy mieszające (spotykane na rynku także pod nazwami zestawy pompowo-mieszające, grupy pompowe, grupy podmieszania), przystosowane do bezpośredniego montażu na rozdzielaczach obiegów grzewczych.

Grupa mieszająca – choć wymaga dodatkowych wydatków i uwzględnienia w projekcie instalacji – umożliwia uzyskanie oszczędności inwestycyjnych i eksploatacyjnych. Zastępuje fragment instalacji ogrzewania podłogowego (orurowanie od kotła do rozdzielacza „podłogówki”), rozdzielacz kotłowy pozwalający na rozdział wody grzewczej do zasilania części nisko- i wysokotemperaturowej oraz zawór mieszający do ogrzewania podłogowego.

Grupy pompowe – centralnie czy lokalnie?

Grupy pompowe można zamontować zgodnie z dwoma podejściami – centralnie lub lokalnie. Zestawy miejscowe montuje się bezpośrednio na rozdzielaczu danego obiegu. Zwykle obsługują one konkretną kondygnację. Tak rozumiana grupa pompowa powinna być gotowym zestawem przygotowanym przez producenta, dobieranym w oparciu o charakterystykę pompy obiegowej, co upraszcza dobór i pozwala uniknąć błędów. Gotowe rozwiązanie jest kompaktowe, przygotowane do łatwego i szybkiego montażu w szafce rozdzielaczowej oraz zoptymalizowane pod kątem parametrów poszczególnych elementów i ich współpracy. 

Gotowe zestawy pompowe można połączyć z rozdzielaczami dowolnego typu, m.in. podczas prac remontowych i modernizacji instalacji. Ograniczeniem może być jedynie rozstaw belek rozdzielaczy oraz wielkość gwintów – powinny być standardowe (tj. rozstaw powinien wynosić 210 mm, a średnica przyłączy 1"). Należy być szczególnie uważnym, dobierając grupę pompową do już posiadanego (pracującego) rozdzielacza. Prawidłowo dobraną grupę pompową można połączyć z rozdzielaczem za pomocą specjalnej złączki, bez użycia śrubunków.

Na pracę lokalnej grupy pompowej mają wpływ następujące parametry i komponenty:

1. parametry pracy układu:układ pompowy dobiera się do parametrów pracy obiegu pierwotnego (instalacji grzejnikowej). Parametry pracy wpływają także m.in. na materiał, z którego wykonywany jest zawór mieszający;
2. pompa obiegowa:w nowych grupach pompowych stosuje się najczęściej energooszczędne, elektronicznie sterowane pompy zamiast np. pomp trzybiegowych. Przy samodzielnym doborze pompy pojawia się ryzyko wybrania urządzenia o zbyt małej wysokości podnoszenia. Za mała pompa nie jest w stanie pokonać oporów hydraulicznych w pętlach ogrzewania podłogowego. Dodatkowo w przypadku pompy stałoobiegowej konieczne jest zastosowanie by-passu (dodatkowego obiegu), który zabezpiecza ją przed uszkodzeniem w przypadku zamknięcia wszystkich zaworów termostatycznych. By-pass umożliwia kontrolowany odpływ czynnika grzewczego tłoczonego przez pompę, żeby nie doszło do jej przegrzania;
3. element mieszający (mieszacz, zawór):kluczowe jest też odpowiednie dobranie parametru kvs zaworu mieszającego – musi on pokryć zapotrzebowanie obsługiwanego obiegu tak, aby przez zawór mogła przepłynąć wystarczająca ilość czynnika grzewczego;
4. odpowietrznik automatyczny:zwykle montowany po stronie obiegu niskotemperaturowego;
5. termometr (np. tarczowy):umożliwiający kontrolę temperatury wody wchodzącej do obiegu ogrzewania podłogowego i zapewniający zabezpieczenie przed przegrzaniem, wraz z zaworem spustowym.

Standardowo w lokalnej grupie pompowej stosuje się zawory termostatyczne współpracujące z głowicą termostatyczną wyposażoną w kapilarę. Jeden z producentów proponuje grupy pompowe wyposażone w czterodrogowe zawory termostatyczne, które – podobnie jak w układach c.w.u. – działają na zasadzie termostatycznych zaworów mieszających. Zawór taki reguluje temperaturę zasilania pętli ogrzewania podłogowego dzięki zmieszaniu wody z belki powrotnej rozdzielacza (wody powrotnej z ogrzewania podłogowego, najzimniejszej w całym układzie grzewczym) i wody dostarczanej z kotła. Tak przygotowana woda kierowana jest do belki zasilającej część podłogową. Dzięki temu utrzymywana jest zadana temperatura czynnika grzewczego, która nie zależy od wahań temperatury strumieni wody dopływających do mieszacza – ani wody powrotnej z układu ogrzewania podłogowego, ani wody zasilającej z kotła. Omija się też raczej skomplikowaną procedurę montażu i regulacji z wykorzystaniem zaworu grzejnikowego i głowicy z kapilarą.

Centralne mieszanie

Grupy centralne instalowane są w kotłowni, a ich zadaniem jest podanie czynnika grzewczego o odpowiednich parametrach do całego pionu. Grupa pompowa pracująca centralnie działa na zasadzie zbliżonej do grupy miejscowej, a główną różnicą jest możliwość jej funkcjonalnego połączenia z automatyką kotła, m.in. sterowaniem pogodowym. Jeden układ w kotłowni ogranicza prace montażowe na kolejnych kondygnacjach, ale też daje duże możliwości sterowania. 

Od strony wyposażenia grupy pompowej oznacza to możliwość doposażenia zaworu w siłowniki elektryczne oraz konieczność zastosowania dodatkowej armatury zabezpieczającej – zaworu zwrotnego i filtra. Stosowane zawory mieszające także zwykle różnią się od rozwiązań stosowanych w grupach lokalnych. Przykład ilustruje tabela 1.

Zawory mieszające doposażone w siłownik elektryczny korzystają z dobrodziejstw regulacji pogodowej, w którą wyposażony jest kocioł. Dzięki temu temperatura czynnika grzewczego dostosowana jest do warunków atmosferycznych (temperatury zewnętrznej) oraz krzywej grzania ustawionej w regulatorze bez ingerencji użytkownika.

W układzie sterowanym centralnie można uzupełnić samoregulację o system termostatów, jeśli poszczególne pomieszczenia w domu mają mieć różną temperaturę. W tym podejściu zakłada się, że inaczej ogrzewa się garaż lub pomieszczenie gospodarcze (niższa temperatura), inaczej pomieszczenie użytkowane okresowo lub nieregularnie (np. gabinet lub pracownię przeznaczoną do użytkowania przez kilka godzin dziennie albo pokój gościnny), a jeszcze inaczej pomieszczenie, w którym przebywają małe dzieci lub osoby starsze czy chore (wyższa temperatura). Krzywą grzewczą ustawia się wówczas do potrzeb najcieplejszego pomieszczenia, a w pozostałych (wszystkich lub wybranych) stosuje się termostaty.