Mieszkaniowe węzły cieplne

Mieszkaniowe węzły cieplne funkcjonują na rynku pod kilkoma nazwami: miniwęzły, stacje mieszkaniowe czy logotermy (spopularyzowana i traktowana jak synonim tego rozwiązania nazwa systemu jednego z producentów). Zapewniają mieszkańcom budynku wielorodzinnego kontrolę nad sposobem korzystania z ciepła, zarówno z ogrzewania, jak i przygotowania ciepłej wody użytkowej. Dają komfort indywidualnej regulacji mieszkańcom i energooszczędność całej wspólnocie zamieszkującej dany budynek.

Węzeł mieszkaniowy jest kompaktowym urządzeniem ciepłowniczym o kilku zastosowaniach – w przypadku budownictwa wielorodzinnego obsługuje pojedyncze mieszkanie. Zasilany jest wyłącznie nośnikiem ciepła, czyli wodą grzewczą.

Poszczególne węzły są przystosowane do konkretnych parametrów wody grzewczej – jak podaje jeden z producentów, maksymalna temperatura wody grzewczej wynosi 90°C. Ciepła woda pochodzi z jednofunkcyjnego źródła ciepła, np. z lokalnej kotłowni lub z węzła cieplnego zasilanego z ciepłowniczej sieci miejskiej.

Węzeł ciepłowniczy może też być skojarzony z instalacjami wykorzystującymi odnawialne źródła energii (np. kolektorami słonecznymi).

Doprowadzona do węzła mieszkaniowego ciepła woda wykorzystywana jest zarówno do ogrzewania mieszkania, jak i do miejscowego przygotowania ciepłej wody użytkowej. W instalacji z węzłami mieszkaniowymi nie ma pionów c.o., c.w.u. i cyrkulacyjnego przechodzących przez mieszkania. Są trzy przewody w częściach wspólnych: dwa grzewcze (zasilanie i powrót) i pion wody zimnej (rys. 1).

Zmniejszenie liczby przewodów to oszczędności inwestycyjne i eksploatacyjne.

W ofercie producentów dostępne są różne typoszeregi urządzeń.

Moc węzła mieszkaniowego wynosi od kilku do kilkudziesięciu kW (jeden z producentów podaje moc maksymalną 60 kW). Wartości te odpowiadają zapotrzebowaniu mieszkań na ciepło do c.o. i c.w.u.

Zasada działania i budowa węzła mieszkaniowego

Do węzła mieszkaniowego w wersji podstawowej doprowadza się sześć przewodów:

• dwa przewody - zasilanie i powrót ze źródła ciepła (z kotła, węzła ciepłowniczego),

• dwa przewody - zasilanie i powrót mieszkaniowej instalacji c.o.,

• jeden przewód - doprowadzenie zimnej wody,

• jeden przewód - wyjście c.w.u. do mieszkania.

Orurowanie może być dodatkowo uzupełnione o zasilanie ogrzewania podłogowego.

Przewodem zasilającym ze źródła ciepła (kocioł, węzeł ciepłowniczy) doprowadzany jest czynnik grzewczy – najczęściej jest to uzdatniona woda lub woda z dodatkiem glikolu. Czynnik grzewczy bezpośrednio zasila mieszkaniową instalację grzewczą (chyba że jest to ogrzewanie niskotemperaturowe, np. podłogowe) i wówczas trzeba obniżyć temperaturę zasilania tego obwodu.

Jeśli chodzi o przygotowanie ciepłej wody użytkowej, zasadę działania węzła mieszkaniowego można porównać do przepływowego podgrzewacza ciepła – tyle że źródłem ciepła jest woda grzewcza. Kiedy rozpoczyna się pobór ciepłej wody w mieszkaniu, strumień zimnej wody przepływa przez wymiennik ciepła dobrany tak, aby na wylewce woda uzyskiwała wymaganą temperaturę – tj. ok. 55°C.

W skład typowego węzła cieplnego wchodzą m.in.:

• wymiennik ciepła, służący do przekazania ciepła z nośnika (wody grzewczej) do instalacji c.w.u. W węzłach mieszkaniowych stosuje się wymienniki płytowe;

• hydrauliczny regulator przepływu (PM Regler), „decydujący” o tym, gdzie kierowana jest woda grzewcza – do instalacji c.o. czy na wymiennik w celu przygotowania c.w.u. W ten sposób realizowany jest pełen priorytet przygotowania c.w.u.;

• zawór strefowy z siłownikiem i programatorem zlokalizowanym w mieszkaniu, dający możliwość regulacji ogrzewania przez użytkownika;

• elementy pomiarowe: ciepłomierz mechaniczny lub ultradźwiękowy – może być odrębny dla c.o. i dla c.w.u., wodomierz wody zimnej, umożliwiające rozliczanie poszczególnych użytkowników z rzeczywiście zużytego ciepła i wody;

• filtry siatkowe na przewodach wody zimnej i na zasilaniu wody grzewczej, opcjonalnie także na powrocie z instalacji c.o.;

• zawór termostatyczny ograniczający temperaturę wypływu ciepłej wody do wartości normatywnej (opcja);

• mieszacz termostatyczny, którego zadaniem jest zapewnienie temperatury wypływu c.w.u. wymaganej przez użytkownika (­opcja);

• zawór termostatyczny ograniczający temperaturę powrotu c.o. – jej obniżenie zwiększa efektywność cieplną układu (opcja);

• zestaw cyrkulacyjny (opcja).

Ze względów wytrzymałościowych i higienicznych stosowane w węzłach wymienniki ciepła wykonuje się ze stali nierdzewnej. Są to wymienniki składające się z zestawu cienkich profilowanych płyt, które są umieszczone między płytą przednią i tylną i lutowane miedzią.

Technologia wykonania eliminuje konieczność stosowania uszczelek czy grubych płyt zewnętrznych, a także zapewnia optymalną efektywność wymiany ciepła. Odpowiednia wielkość wymiennika i jego profilowanie sprawiają, że temperatura c.w.u. jest stała, niezależnie od pobieranej ilości. Z wymiennikiem może współpracować zawór bezpośredniego działania do automatycznej regulacji temperatury c.w.u.

Regulator przepływu, będący zaworem trójdrogowym typu PM-Regler (np. w ofercie firmy Thermic z potrójnym uszczelnieniem i samosmarującą tuleją silikonową), ma za zadanie m.in. realizację priorytetu przygotowania c.w.u. W momencie przygotowywania ciepłej wody w węźle PM-Regler zamyka przepływ powracającego czynnika grzewczego, co sprawia, że moc cieplna mieszkań przygotowujących w danej chwili c.w.u. nie wlicza się do całkowitej mocy źródła ciepła. Umożliwia to obniżenie mocy zamówionej u dostawcy ciepła. Zadaniem regulatora jest też proporcjonalne, odpowiednio do ilości aktualnie zużywanej c.w.u., podawanie nośnika ciepła na wymiennik. Może on też współpracować ze zdalnym programatorem (umieszczonym w obsługiwanym lokalu).

Zestaw cyrkulacyjny, w skład którego wchodzi m.in. termiczny zawór cyrkulacyjny TTV (spinka), pozwala na cyrkulację czynnika grzewczego dla całego pionu. Przepływ uruchamiany jest, jeśli temperatura wody grzewczej spadnie poniżej konkretnej nastawy na głowicy termostatycznej. Rozwiązanie to zapobiega wychładzaniu instalacji.

Zawór cyrkulacyjny montowany jest w obrębie ostatniego węzła podłączonego do pionu. Traktowany jest jako rozwiązanie opcjonalne, niemniej np. firma Thermatic zaleca, by dla węzłów usytuowanych w dużej odległości od pionu (ponad 8 m) zawór cyrkulacyjny umieszczony był na każdym węźle mieszkaniowym. Rozwiązanie to ma zapobiec wychłodzeniu czynnika grzewczego przepływającego od pionu do węzła oraz skrócić czas dostępu do wody grzewczej.

Wszystkie komponenty węzła umieszczone są w estetycznej, kompaktowej obudowie – jej wymiar pozwala montować stację w szachtach instalacyjnych czy wnękach montażowych, ale też na ścianie. Zależnie od potrzeb danej inwestycji węzeł może wystąpić jako (podział podany wg typoszeregów firmy Meibes):

• proste rozwiązanie bez płyty tylnej i konsoli zaworowej, odpowiednie do małych szachtów – daje instalatorowi szersze możliwości w zakresie sposobu podłączenia węzła do instalacji grzewczej;

• węzeł zabudowany na płycie tylnej (bez konsoli zaworowej) – wersja ułatwiająca instalatorowi wybór sposobu montażu;

• węzeł zabudowany na płycie tylnej ze zintegrowaną konsolą – bardzo łatwa w montażu;

• węzeł zabudowany na płycie tylnej z konsolą – umożliwia wykonanie instalacji bez montażu całego urządzenia, co pozwala na etapowanie inwestycji.

Zamontowane urządzenia są (po wstępnej nastawie) bezobsługowe i ciche. Zgodnie z warunkami gwarancji wymagają regularnych przeglądów konserwacyjnych.

Komfort, indywidualizm, kontrola

Sami użytkownicy za jeden z ważniejszych aspektów stosowania węzłów mieszkaniowych uważają możliwość szerokiego regulowania warunków komfortu cieplnego w pomieszczeniach. Kierunek tej regulacji zależy od indywidualnych preferencji użytkownika lokalu – jedni będą kierować się możliwością dowolnego „podkręcania” temperatury, inni względami ekonomicznymi. Wszyscy jednak będą korzystać z możliwości, jakie daje zawór strefowy, który poprzez siłownik współpracuje z regulatorem pokojowym lub programatorem.

Użytkownik może na własną rękę zaprogramować harmonogram ogrzewania (w tym z uwzględnieniem temperatury zewnętrznej) oraz indywidualnie ustawić temperaturę powietrza w pomieszczeniu, temperaturę c.w.u. czy czas pracy pompy cyrkulacyjnej.

W węzłach mieszkaniowych najczęściej – zależy to zwykle od zasobności portfeli użytkowników – stosuje się:

• proste zestawy regulacyjne (włącz/wyłącz);

• programator temperatury w cyklu dobowym i tygodniowym;

• radiowy (zdalny) programator temperatury i nastawy czasu na pompie cyrkulacyjnej;

• „wpięcie” w automatykę inteligentnego budynku;

• sterowanie zdalne – np. przez przeglądarkę internetową lub aplikację mobilną.

Zdalne sterowanie pracą węzła mieszkaniowego stwarza użytkownikom szereg nowych możliwości. W ofercie producentów pojawiają się opcje sterowania parametrami ogrzewania i c.w.u. przez internet, za pomocą komputera lub urządzenia mobilnego.

Podobnie wygląda możliwość zdalnego odczytu stanu liczników (wodomierzy i ciepłomierzy) czy zdalnej diagnostyki przez serwis fabryczny w przypadku awarii.

Możliwość zdalnego dostępu do węzłów mieszkaniowych może ułatwić życie nie tylko użytkownikom węzłów, ale i administracji budynku. Jeśli zastosowane zostaną ciepłomierze i wodomierze wyposażone w specjalny moduł komunikacyjny, pochodzące z nich informacje mogą być odczytywane i zbierane przez specjalny centralny system. Dane zbierane są w jednym okresie i przechowywane w pamięci centrali, a administrator może ją konfigurować – np. dodawać do niej kolejne mieszkania, z których prowadzone są odczyty zdalne, czy zmieniać wielkości, które mają być odczytywane.

Zgromadzone dane można odczytywać z centrali podłączonej do odpowiedniego portu lub zdalnie.

Zastosowanie węzłów mieszkaniowych

Mieszkaniowe węzły cieplne stosuje się przede wszystkim w nowych budynkach, ale też coraz częściej w modernizowanych.

Jak podają producenci, można je znaleźć w praktycznie wszystkich wzniesionych w ostatnich latach budynkach wielorodzinnych korzystających z sieci ciepłowniczej i węzłów ciepłowniczych.

W budynkach modernizowanych, w których wymieniane są instalacje, węzły mieszkaniowe są m.in. alternatywą dla gazowych podgrzewaczy przepływowych (w ofercie firmy Meibes jest Logoterma przeznaczona właśnie do tego celu, której zadaniem jest tylko przygotowywanie c.w.u.).

Obok opisywanych węzłów do mieszkań, oferta małych węzłów obejmuje także rozwiązania dla budownictwa jednorodzinnego i małych obiektów użytkowych lub użyteczności publicznej zasilanych z sieci ciepłowniczej. Węzły te mogą występować jako dwufunkcyjne (podobnie jak mieszkaniowe) lub jednofunkcyjne, ale z możliwością produkcji ciepłej wody w zasobniku, zamontowanym albo po stronie parametrów wysokiej temperatury, albo po stronie wtórnej. Węzły takie można dodatkowo wyposażyć w regulatory pogodowe.

Oczekiwania użytkowników i deweloperów są coraz wyższe, a presja na energooszczędność nie maleje. Producenci poprawiają więc parametry węzłów, np. doskonaląc szczegóły konstrukcyjne, usprawniając sterowanie czy chociażby stosując orurowanie ze stali nierdzewnej i izolowanie.

Wszystkie te rozwiązania poprawiają komfort użytkowania, funkcjonalność i energooszczędność węzłów mieszkaniowych.             

Czytaj też: Węzły cieplne w budynkach nowych i modernizowanych >>>