Powietrzna pompa ciepła i kominek z płaszczem wodnym


Reklama

Pompa ciepła Stiebel Eltron

W artykule postaram się udzielić odpowiedzi na zasadność, aspekty techniczne i ewentualne problemy, które mogą się pojawić w instalacji domu jednorodzinnego, gdzie oprócz powietrznej pompy ciepła typu powietrze-woda znajdzie się dodatkowo kominek z płaszczem wodnym.

Nie będę starał się dowieść zasadności takiego rozwiązania, lecz skupię się na aspektach technicznych takiego połączenia i jego opłacalności.

Powietrzna pompa ciepła i kominek z płaszczem wodnym – zasilanie

Podstawowym faktem, z którego musimy sobie zdać sprawę, jest zasilanie obu systemów (kominka i pompy ciepła) energią elektryczną, która – o czym możemy zapominać – jest niezbędna, aby kominek z płaszczem wodnym pracował zgodnie z przeznaczeniem. Jest ona potrzebna do zasilania pomp obiegowych, elementów automatyki etc. W przypadku braku zasilania pompa ciepła oczywiście nie będzie pracować, jednakże system dystrybucji ciepła z kominka również.

Aby wyeliminować taką ewentualność konieczne jest zastosowanie dodatkowego, alternatywnego źródła zasilania energii elektrycznej, np. UPS czy generatora spalinowego. Podnosi to koszty inwestycji, mimo iż moc drugiego źródła zasilania jest dobierana do zasilania elementów kominka, a nie pompy ciepła, która bez braku zasilania jest po prostu wyłączona.

Dwa układy – powietrzna pompa ciepła i kominek z płaszczem wodnym

Pompy ciepła pracują w układach zamkniętych, ciśnieniowych, a kominki najczęściej w układach otwartych. Aby połączyć je w jedną całość, konieczny jest pośredni wymiennika ciepła, co wiąże się oczywiście z dodatkowymi kosztami, ale także ze stratami energii na wymienniku i z koniecznością zastosowania dodatkowej pompy obiegowej. Powoduje to rozbudowanie układu (wzrost kosztu instalacji i kosztów eksploatacji) i zwiększenie jego awaryjności, gdyż w systemie pojawiają się dodatkowe elementy hydrauliki i automatyki.

Sterowalność układu powietrzna pompa ciepła i kominek z płaszczem wodnym

Powietrzna pompa ciepła jest źródłem w pełni sterowanym, układ hydrauliczny centralnego ogrzewania i przygotowania ciepłej wody użytkowej jest stosunkowo prosty. Inaczej do sprawy należy podejść w przypadku połączenia płaszcza wodnego, który jest źródłem nieprzewidywalnym, jeżeli chodzi o moc, temperaturę oraz czas jego pracy.

To nie powietrzna pompa ciepła lub żadna nadrzędna automatyka decyduje o jego załączeniu i mocy, natomiast logika sterowania jest całkowicie odwrotna. To automatyka sterująca pompą ciepła lub układu ogrzewania musi być zawsze gotowa do wykorzystania energii w momencie pracy kominka. System ogrzewania podłogowego musi zostać wyposażony w układ mieszający, aby zapobiec przegrzaniu podłogi.

Logika wykorzystania ciepła

Również niebagatelną rolę odgrywa logika wykorzystania ciepła z płaszcza w przypadku c.o. oraz c.w.u. Przy podgrzewaniu zasobnika c.w.u. należy zastosować zasobnik z dwiema wężownicami, tak aby oba źródła ciepła mogły współpracować bez kolizji. Sprawa dodatkowo się komplikuje, jeżeli mamy do czynienia z równoczesnym ogrzewaniem basenu lub z kilkoma obiegami grzewczymi. Na rysunku 2 zaprezentowane zostało kompleksowe rozwiązanie źródła ciepła podłączonego do dodatkowego bufora grzewczego.

Wykorzystanie kominka z płaszczem wodnym do centralnego ogrzewania, basenu, ciepłej wody użytkowej poprzez dodatkowy zasobnik buforowy

Rys. 2. Instalacja uniwersalnego wykorzystania kominka z płaszczem wodnym do centralnego ogrzewania, basenu, ciepłej wody użytkowej poprzez dodatkowy zasobnik buforowy. Źródło podstawowe pompa ciepła typu powietrze/woda.

Na tym schemacie nie został zaprezentowany pośredni wymiennik ciepła, z uwagi iż w tym konkretnym rozwiązaniu piec pracował w układzie zamkniętym z wężownicą schładzającą. Niemniej jednak dodatkowy bufor daje nam niemal nieograniczone możliwości łączenia dodatkowych źródeł ciepła i wykorzystania ich w bezwzględnym priorytecie. Pojemność dodatkowego bufora dobrana jest do maksymalnej mocy grzewczej kominka. W buforze znajduje się czujnik temperatury (R13), który przesyła informacje do automatyki sterującej w pompie ciepła.

Jeżeli temperatura w dodatkowym buforze jest odpowiednio wyższa od aktualnej temperatury pracy pompy ciepła, to następuje zablokowanie pompy ciepła i wszystkie odbiorniki ciepła (dwa obiegi grzewcze, ciepła woda użytkowa, obieg basenowy) według ustalonych priorytetów zostają ogrzewane poprzez ciepło zgromadzone w buforze. Ilość ciepła oraz temperatury są regulowane przez zawór mieszający M21. Kiedy bufor jest już rozładowany, następuje zamknięcie zaworu M21 i pominięcie bufora w procesie grzania, ogrzewanie przejmuje pompa ciepła.

Podejście uproszczone

Uproszczone rozwiązanie zostało pokazane na schemacie z rysunku nr 1.

Podłączenie kominka z płaszczem wodnym do bufora grzewczego powietrznej pompy ciepła.

Rys. 1. Podłączenie kominka z płaszczem wodnym do bufora grzewczego powietrznej pompy ciepła. Rozwiązanie uproszczone. Źródło podstawowe pompa ciepła typu powietrze/woda.

 

Tutaj kominek jest podłączony do wspólnego bufora pompy ciepła. Energia z kominka jest wykorzystywana tylko do ogrzewania obiektu, nie stosuje się jej do ogrzewania. Dwa zawory zwrotne (KR) chronią pompę ciepła przed przegrzaniem. Układ taki może być wykorzystany w sytuacjach, gdy chcemy podłączyć kominek do instalacji, ale zależy nam na minimalizacji nakładów inwestycyjnych. Układ ogrzewania podłogowego jest zabezpieczony przez zastosowanie zaworu mieszającego.

Pamiętaj o grzałce – wspomaganie powietrznej pompy ciepła

Pomimo faktu posiadania drugiego źródła ciepła w postaci kominka konieczne jest zastosowanie grzałki elektrycznej do wspomagania pracy pompy ciepła. Wraz ze spadkiem temperatury zewnętrznej moc grzewcza pompy ciepła typu powietrze/woda spada, konieczne jest więc doposażenie układu w sterowalne źródło ciepła, czyli grzałkę elektryczną.

Może bez płaszcza?

Jeżeli zależy nam na walorach estetycznych kominka, a jednocześnie decydujemy się na źródło podstawowe, jakim jest pompa ciepła, to najprostszym, najtańszym rozwiązaniem może być zastosowanie kominka bez płaszcza wodnego, nie podłączonego do wodnego systemu ogrzewania.

Sterowanie pompy ciepła można doposażyć w regulator temperatury pomieszczenia, który w momencie pracy kominka zablokuje daną sekcję budynku lub obniży zadaną temperaturę pracy pompy ciepła do momentu spadku temperatury w pomieszczeniu. Kominek bez nagrzewnicy wodnej nie wymaga również zasilania w energię elektryczną, co powoduje, że jest idealnym drugim źródłem ciepła w czasie przerwy w zasilaniu.

Przemysław Radzikiewicz

Prenumerata Magazynu Instalatora

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij