Grzejniki REGULUS-system w instalacjach wyposażonych w bufor

Co to jest bufor centralnego ogrzewania?
Ostatnio w ogrzewnictwie daje się zauważyć tendencję polegającą na różnicowaniu źródeł ciepła w instalacjach. Często spotyka się instalacje wyposażone w dwa lub więcej źródła ciepła np. kocioł gazowy i kocioł stałopaliwowy, kocioł gazowy i kominek, kocioł elektryczny, kominek i instalacja solarna. Użytkownicy takich instalacji mogą manewrować źródłami ciepła w zależności od zmian kosztów eksploatacji, dostępności paliwa, pory roku, potrzeb grzewczych w stosunku do potrzeb c.w.u., możliwości obsługi itp. Problemem eksploatacyjnym w takich złożonych instalacjach jest konfiguracja.
 
Niezależnie od aktywnego w danym momencie źródła ciepła układ powinien uzyskać optymalny efekt cieplny. Zadanie to jest o tyle skomplikowane, że różne źródła ciepła stawiają różne wymagania instalacji i jej pracy. Kotły c.o. często dobierane są z nadmiarem do przeciętnych potrzeb. Zewnętrzna temperatura obliczeniowa dla III strefy w Polsce to -20stC, a średnia temperatura dobowa okresu grzewczego wynosi ok. 3-4 st C. Wynikiem tego jest praca kotła poniżej jego optymalnych parametrów, a przez to powodowanie jego przyspieszonego zużycia.
 
Urządzenie takie jak zasobnik c.o. (bufor) jest najlepszym rozwiązaniem optymalizującym pracę instalacji c.o. oraz łączącym liczne źródła ciepła w jeden jego strumień.
 
W polskim klimacie z łagodnymi zimami, dość gwałtownymi skokami temperatury jest szczególnie wskazane stosowanie instalacji z buforem c.o. Zapewnia ona bardziej ekonomiczny i komfortowy sposób utrzymania w pomieszczeniach zadanej temperatury. Bufor ładowany jest w czasie występowania nadwyżek energii w układzie kocioł-instalacja centralnego ogrzewania, a rozładowywany w okresie zwiększonego zapotrzebowania na energię cieplną. Następuje rozdzielenie czasu efektywnie produkowanego ciepła względem czasu jego wykorzystania. Wykorzystywane jest ciepło według dokładnej jego ilości w chwili rzeczywistego zapotrzebowania. Bufor odpowiednio dobrany dla danego obiektu i potrzeb może być „ładowany” z dowolnego źródła ciepła, pracującego w optymalnych dla siebie parametrach. Z drugiej strony, instalacja grzejna pobiera ciepło z bufora wtedy, kiedy jest zapotrzebowanie na ciepło w pomieszczeniach lub gdy istnieje zapotrzebowanie na c.w.u.
 
Bufor jest dobrym rozwiązaniem, gdy:
• planujemy instalację c.o./c.w.u zasilaną z różnych źródeł ciepła;
• dokonaliśmy termomodernizacji budynku bez wymiany źródła ciepła, mamy zainstalowany kocioł c.o. o mocy większej niż zapotrzebowanie cieplne budynku;
• źródłem ciepła jest kocioł na paliwo stałe, takie jak drewno, słoma czy węgiel;
• instalacja wyposażona jest w kocioł zasilany energią elektryczną – przy stosowaniu taryfy nocnej.

Zastosowanie bufora przy kotłach stałopaliwowych (dodatkowo pełni rolę sprzęgła hydraulicznego) pozwala na:
• prowadzenie pracy kotła w parametrach maksymalnej sprawności;
• zastosowanie mniejszych średnic rur w instalacjach zasilanych z kotłów na paliwa stałe;
• swobodne stosowanie rur typu ALU-PEX do budowy instalacji c.o. „za buforem”;
• ograniczenie częstotliwości obsługi kotła;
• sporadyczne uruchamianie kotła w okresach przejściowych przy zachowaniu pełnego komfortu cieplnego.

W instalacji c.o. bufor jest magazynem ciepła, którego zadaniem jest dostarczać ciepło do poszczególnych odbiorników w obiekcie. Bufor może być „ładowany” z różnych źródeł i ich kombinacji. Na przykład:
• stałopaliwowy kocioł c.o.
• solar
• kominek
• kocioł elektryczny (II taryfa)
• pompa ciepła (np. powietrze-woda)
 
Zaletą bufora jest to, że pobiera ciepło niezależnie od chwilowego zapotrzebowania obiektu wtedy, kiedy jest ono najtańsze (z solaru – w dzień, z koła elektrycznego – w II taryfie, z pompy ciepła – przy dodatnich temperaturach) lub w optymalnych parametrach pracy źródła (z kotła stałopaliwowego – przy, bardziej korzystnych dla kotła i ekonomicznych, wysokich parametrach; z kominka – wtedy, kiedy się w nim pali). Mając do dyspozycji ciepło zgromadzone w buforze możemy z niego korzystać wtedy, kiedy w obiekcie pojawi się zapotrzebowanie. Czas pracy instalacji między kolejnymi ładowaniami bufora zależy od jego pojemności cieplnej i precyzji pobierania z niego ciepła. Pojemność cieplna bufora zależy od jego wielkości i rodzaju zastosowanego czynnika. Powinien on być dopasowany do wydajności źródeł ciepła i zapotrzebowania obiektu.

Dobór bufora
Aby instalacja z buforem pracowała z maksymalnym efektem należy spełnić kilka warunków:
• Instalacja z buforem  musi być prawidłowo skonfigurowana i zaprojektowana.
• Wielkość bufora musi być prawidłowo dobrana dla danego obiektu i kotła.
• Bufor powinien mieć możliwość magazynowania wody o jak najwyższej temperaturze.
• Bufor powinien być dobrze zaizolowany i umieszczony w pomieszczeniu ograniczającym straty ciepła lub takim w którym, ciepło tracone przez bufor pozostaje w obiekcie.
• Instalacja c.o. powinna być prawidłowo wyregulowana hydraulicznie.
• Instalacja c.o. zasilana z bufora powinna być bardzo dobrze sterowalna (o małej bezwładności cieplej)
• Grzejniki c.o. zastosowane w instalacji powinny efektywnie pracować w dużym zakresie temperatury wody grzewczej.

Lokalizację bufora ustalić można w oparciu o rozwiązanie typowe, uwzględniając wpływ umiejscowienia zbiornika na straty zmagazynowanego ciepła poprzez izolację. Natomiast jego pojemność określić można ze wzoru:
 
VSP = 15 TB * QN [1-0,30 QH/QMIN]
 
gdzie:
VSP – pojemność zbiornika buforowego [dm3]
TB – czas spalania [h]
QN – nominalna moc cieplna kotła [kW]
QH – obciążenie cieplne budynku [kW]
QMIN – minimalna moc cieplna [kW]
 
Dla przeciętnych warunków pracy, wielkości instalacji i kotła c.o. pojemność zbiornika buforowego zawiera się między 500 a 1500 dm3. Najbardziej uproszczony dobór określa wzór: VSP = 40 QN
 
Efektywność instalacji z buforem
Bufor c.o. jest urządzeniem bardzo wygodnym i uniwersalnym, mogącym efektywnie współpracować z dowolnym źródłem ciepła. Inaczej wygląda to od strony „rozładowywania” bufora. Tutaj najważniejsze jest, aby zgromadzone w buforze ciepło wystarczyło na jak najdłużej. Dla efektywności układu ogrzewania z buforem ogromne znaczenie ma relacja między pojemnością (bezwładnością) bufora, a pojemnością (bezwładnością) instalacji z grzejnikami. Jako odbiornik ciepła z bufora, na potrzeby c.o. najlepiej sprawdza się instalacja o małej pojemności czynnika grzewczego, wyposażona w grzejniki pracujące w dużym zakresie temperatur. Instalacja o małej bezwładności, odpowiednio sterowana, bardzo precyzyjnie pobiera i dawkuje ciepło. Dzięki temu jednokrotne „załadowanie” bufora wystarcza na dłuższy okres pracy instalacji.
 
W trakcie pobierania ciepła z bufora obniża się temperatura czynnika grzewczego. Dlatego w instalacji potrzebne są grzejniki, które będą efektywnie pracować w różnych parametrach. Takimi grzejnikami są przede wszystkim grzejniki REGULUS®-system, które charakteryzuje się bardzo małą masa własną, pojemnością wodną (bezwładnością) i bardzo dużą powierzchnią oddawania ciepła (efektywną pracą w dużym zakresie temperatury zasilania).   
 
W świetle powyższego, optymalnym rozwiązaniem jest:
• połączenie kilku źródeł ciepła: ekonomicznego – solar, kocioł stałopaliwowy, pompa ciepła, kominek z wygodnym i praktycznym – kocioł gazowy, elektryczny
• zmagazynowanie uzyskanego w ten sposób ciepła w dobrze zaizolowanym buforze (lub baterii buforów)
• dystrybucja ciepła z bufora na potrzeby c.o. poprzez prawidłowo zaprojektowaną, wykonaną i wyregulowaną instalację wyposażoną w optymalne dla tego układu grzejniki
• dodatkowo ciepło z bufora można wykorzystać na potrzeby c.w.u.

REGULUSY – NOWE SPOJRZENIE NA SYSTEM C.O.
Układ grzejnikowy o dużej masie całkowitej jest zdecydowanie mniej ekonomiczny w eksploatacji od układu grzejnikowego o małej masie. Z przeprowadzonych doświadczeń i wyliczeń wynika, iż optymalny jest następujący układ:
• kocioł stałopaliwowy (lub układ źródeł ciepła) + zbiornik (zbiorniki) buforowy – układ o znacznej (zmiennej w przypadku kilku zbiorników) masie całkowitej z funkcją wytwarzania i akumulowania wytworzonej energii cieplnej.
• bufor cieplny końcowy – akumulujący ciepło budynek (dobrze docieplony) wraz z jego wyposażeniem, a między tymi buforami:
• szybko reagująca instalacja wyposażona w grzejniki o małej masie całkowitej – np. REGULUS®-system – odbierająca optymalne ilości ciepła z układu pierwszego i dawkująca to ciepło w zależności od potrzeb do pomieszczeń zgodnie z ich zapotrzebowaniem, czyli bilansem cieplnym.

Regulusy, w porównaniu do układu grzejnikowego o dużej masie, zdecydowanie szybciej i kosztem mniejszego początkowego wydatku energii, uzyskują swoją pełną moc nominalną. Znacznie szybciej podejmują swoją efektywną pracę. Podobnie przy rozładowywaniu bufora i obniżaniu się temperatury wody, dużą zaletą regulusów jest ich bardzo rozbudowana powierzchnia grzewcza. Ponadto użyte materiały – miedź i aluminium – bardzo dobrze przewodzą ciepło i powodują, że cała powierzchnia grzejnika intensywnie pracuje. Po uzyskaniu zaplanowanej przez użytkownika temperatury, grzejniki równie szybko zaprzestają grzania – bez zbędnej inercji.

Nadwyżka ciepła magazynowana jest w dobrze zaizolowanych buforowych zbiornikach wody, które podgrzewają c.w.u i w razie potrzeby nadal dawkowana jest precyzyjnie na cele grzewcze. Stąd bardzo ważne jest, by utrata ciepła ze zbiornika była jak najmniejsza, a utracone ciepło pozostało w obrębie budynku.
 
Im bardziej rozbudowany jest układ grzewczy tym bardziej widoczne są pozytywne skutki ekonomiczne zastosowania regulusów – grzejników o małej masie całkowitej. Na przykład:
• instalacja złożona z 50 grzejników Regulus – masa układu = grzejniki – 350 kg, masa wody – 35 kg – ogółem = 385 kg
• instalacja złożona z 50 grzejników panelowych o tych samych mocach – masa układu = grzejniki – 2165 kg, masa wody – 345 kg – ogółem = 2510 kg
• instalacja złożona z 50 grzejników żeberkowych – starego typu – masa układu = grzejniki – 3750 kg, masa wody – 1000 kg – ogółem = 4750 kg
 
Ogromna różnica bezwładności cieplnej poszczególnych układów znacznie wpływa na ich efektywność – koszty eksploatacji. Precyzja dająca całodobowy komfort cieplny oraz wysoka ekonomika pracy to cecha układu grzejnikowego o małej masie własnej.
 
Zalety układu z buforem c.o.
Bufor c.o. jest bardzo dobrym rozwiązaniem dla instalacji ciepłowniczych zarówno nowych jak i modernizowanych budynków. Posiada szereg zalet, które w konsekwencji podnoszą komfort i znacznie obniżają koszty eksploatacji.
• Możliwość zasilania instalacji c.o. oraz podgrzewania wody użytkowej.
• Bezpieczne i efektywne łączenie w jedną instalację źródeł ciepła o różnej charakterystyce pracy (dobrze sterowalny nowoczesny kocioł gazowy z dość bezwładnym i pracującym w innych parametrach kotłem stałopaliwowym).
• Efektywne wykorzystanie w ogrzewaniu niekonwencjonalnych źródeł energii (np. solary, pompa ciepła) z tradycyjnymi i manewrowanie nimi w zależności od warunków pogodowych i potrzeb obiektu.
• Bezpieczne i efektywne połączenie w jednej instalacji kominka z płaszczem wodnym (pracujący w instalacji otwartej)  z bardziej praktycznym kotłem gazowym lub elektrycznym (pracującym w instalacji zamkniętej).
• Praca kotła c.o. w optymalnych parametrach, nadmiar energii magazynowany jest do wykorzystania wtedy, kiedy jest to potrzebne.

Zalety instalacji c.o. z buforem ciepła w której zastosowano grzejniki REGULUS®-system
• Rozdzielenie optymalnego gromadzenia wytworzonego ciepła od jego precyzyjnej dystrybucji.
• Niższa częstotliwość „ładowania” bufora wynikająca z ekonomicznej pracy grzejników REGULUS®-system (precyzyjne pobierania ciepła z bufora).
• Niższa częstotliwość „ładowania” bufora wynikająca z efektywnej pracy grzejników REGULUS®-system w miarę obniżania się temperatury wody w buforze (duża powierzchnia oddawania ciepła i użyte materiały).
• Możliwość „ładowania” bufora ze źródeł niskotemperaturowych (pompa ciepła, solar w zimie) wynikająca z efektywnej pracy grzejników REGULUS®-system w niskich parametrach (duża powierzchnia oddawania ciepła i i wysoki współczynnik oddawania ciepła – Cu+Al).

Grzejniki REGULUS®-system z powodzeniem montowane są w instalacjach c.o. wyposażonych w bufor. Wykazują tam swoje zalety jako bardzo dobre i efektywne dystrybutory ciepła. Dzięki nim istnieje możliwość maksymalnego wykorzystania zgromadzonego w buforze ciepła.