Współpraca pompy ciepła z kotłem gazowym lub olejowym. Z pompą i na gazie

Na rynku dostępne są zarówno kotły, jak i pompy różnej jakości (bardzo dobrej i tej wątpliwej). Wynika to raczej z czynnika natury psychologicznej. Pompa ciepła bierze energię ze środowiska naturalnego, które – zdaniem przyszłych użytkowników – bywa kapryśne. Nikt nie bierze pod uwagę tego, jak kapryśne, a raczej jak różnej jakości może być paliwo dla kotła (co przełoży się, oczywiście, na jego niezawodność lub jej brak). Poza tym, nawet w przypadku stosowania paliwa najwyższej jakości, podczas spalania odkładają się w kotle produkty tego procesu, które z czasem mogą obniżać jego niezawodność – szczególnie jeśli użytkownik zapomni o potrzebie zlecania okresowych przeglądów technicznych urządzenia.

Branżyści nie próbują jednak wyprowadzać swoich klientów z błędu – i to nie tylko w przypadku pomp ciepła typu powietrze/woda, które rzeczywiście wymagają wspomagania drugim generatorem. Raczej nie robią tego również w przypadku pozostałych typów pomp. Kierują się oni zasadą, że nie zaszkodzi, by klient, który kupił urządzenie z najwyższej obecnie półki technicznej, miał zapewnioną jeszcze większą niezawodność instalacji. Zdarza się też, że na początku eksploatacji budynek jest bardziej energochłonny niż wynikałoby to z obliczeń i wtedy grzałka elektryczna – będąca najbardziej popularnym wspomaganiem – bywa użyteczna. W przypadku kotłów gazowych lub olejowych powód jest często jeszcze prostszy. Użytkownik ma już kocioł i nie zamierza pozbywać się go, a jedynie rozbudować instalację o pompę ciepła.

Problem do rozwiązania Tu pojawia się pierwsza kwestia, którą należy rozwiązać. Pompa jest często dokładana do instalacji kotła, ale to nie ona ma być wspomaganiem, a wspomniany już drugi (jak samo określenie wskazuje) generator. Oznacza to, że jej regulator powinien przejąć wszystkie funkcje sterowania instalacją grzewczą – oczywiście w zakresie swoich możliwości. To automatyka pompy powinna wysyłać sygnał pracy do kotła, a on powinien go przyjmować. Wykonawca musi tu uwzględnić dwie kwestie: jaki sygnał pracy wysyła pompa, a jaki sygnał może przyjąć kocioł. Nawet jeśli – zgodnie z przyjętym podczas kodowania regulatora pompy algorytmem – w pewnych warunkach przekaże ona zadanie pokrycia całego zapotrzebowania na ciepło na rzecz kotła, musi być w stanie nadal sterować dystrybucją energii, czyli obiegami grzewczymi.

Do jednej „miski”? Problemem często występującym w tego typu instalacjach są: w przypadku domków jednorodzinnych – użytkownicy „o wybitnych uzdolnieniach w zakresie inżynierii sanitarnej i automatyki” (zdarzają się tacy nawet wśród absolwentów szkół humanistycznych), a w przypadku dużych obiektów – projektanci, którzy zakładają, że wszystkie urządzenia należy wrzucić do jednej miski (pomieszczenia technicznego) i dobrze wymieszać (jakoś połączyć hydraulicznie), a potem „niech ten, co to będzie uruchamiał, martwi się, jak zrobić, żeby instalacja chciała działać”.

W pierwszym przypadku taki użytkownik nie przyjmuje do wiadomości, że automatyka urządzenia jest dostosowana do koncepcji układów hydraulicznych zalecanych przez jego producenta i tylko takimi układami może poprawnie sterować. Wyobraża on sobie, że automatyka ta jest genialnym sterownikiem swobodnie programowalnym, którego wyjątkowość polega na tym, że steruje on wszystkim i to bez potrzeby zastosowania dodatkowych narzędzi wykonawczych (takich jak styczniki, zawory czy pompy obiegowe)… i tylko „ten leniwy i złośliwy serwisant (lub instalator) nie chce tej magicznej skrzynki zaczarować tak, by spełniała wszystkie życzenia”.

W drugim przypadku projektanci zapominają czasami, że to na etapie projektu należy rozwiązać wszystkie kwestie związane ze sterowaniem instalacją. Na ich usprawiedliwienie należy jednak dodać, że często działają pod presją czasu i nie zawsze mają wpływ na późniejsze zmiany związane z zamianą pierwotnie projektowanych urządzeń na inne – niby równoważne, a jednak nieco odmienne.

Korzystna współpraca Zaprezentowany schemat współpracy z gazowym lub olejowym kotłem jest propozycją przedstawianą dla pomp ciepła małej mocy (dla domków jednorodzinnych). W systemie tym pompa ciepła stanowi podstawowe urządzenie grzewcze. Jej automatyka jest sterownikiem nadrzędnym w stosunku do regulatora kotła grzewczego. Serwisant, który dokonuje pierwszego uruchomienia pompy, ustawia w jej sterowniku temperaturę zewnętrzną, poniżej której dopuszczalna jest praca drugiego generatora ciepła. Dla urządzeń typu powietrze/woda granicą tą powinna być z reguły wartość od -5 do 0˚C. Dla pomp ciepła typu solanka/woda, które po odpowiednim ich dobraniu w ogóle nie potrzebowałyby wspomagania, będzie to najczęściej niższa wartość. Jeśli temperatura zewnętrzna spadnie poniżej wartości ustawionej w automatyce, a rzeczywista temperatura wody powracającej z instalacji (wymagana wartość odczytywana jest przez regulator z krzywej grzewczej) spadnie poniżej zakresu histerezy, urządzenie pozyskujące energię odnawialną będzie próbowało pokryć zapotrzebowanie na ciepło jeszcze przez godzinę. Jeśli po tym czasie temperatura powrotu nie wzrośnie do wartości mieszczącej się w zakresie histerezy, automatyka pompy ciepła poda sygnał pracy do drugiego generatora ciepła. Ponieważ będzie to sygnał 230 V, prawdopodobnie niezbędne będzie użycie elementu pośredniego (np. stycznika) do przekształcenia tego sygnału w beznapięciowe zamknięcie obwodu. Większość regulatorów kotłów jest bowiem przystosowana do przyjmowania takiego sygnału pracy z zewnątrz. Czasami też realizują tę funkcję dopiero po rozbudowaniu ich o dodatkową elektronikę. Jeśli kocioł nie ma możliwości przyjęcia zewnętrznego sygnału, przedstawiony schemat nie może zostać zastosowany.

Kocioł dostał sygnał, uruchomił się i… co dalej? Tu pojawia się pytanie: Jak zachowuje się on w takiej sytuacji? Czy pracuje tak, by osiągnąć stałą zadaną temperaturę, czy też pracuje pogodowo? Zaprezentowany schemat zakłada pierwszy wariant: kocioł pracuje stałotemperaturowo, a automatyka pompy reguluje temperaturę w instalacji czterodrogowym zaworem mieszającym. Co jeśli automatyka kotła jest pogodówką? Wtedy mieszacz należy zastąpić trójdrogowym zaworem przełączającym, a rola regulatora pompy ograniczy się do podania sygnału pracy i przełączenia zaworu tak, by woda wychodząca z pompy ciepła płynęła do instalacji poprzez kocioł. Oczywiście, automatyka będzie wiedziała, czy mieszać, czy też tylko przełączać, jeśli zostanie poinformowana o tym odpowiednim kodem przez uruchamiającego ją serwisanta. Musi on również zakodować jej informację, czy po uruchomieniu drugiego generatora ciepła pompa nie będzie pracować, czy też jednak powinna próbować wyprodukować tyle energii, ile potrafi (praca biwalentna alternatywna / równoległa).

Na zakończenie warto zaznaczyć, że przedstawiony schemat jest propozycją uzupełnienia brakującej mocy pompy ciepła, a nie podbicia temperatury w instalacji. Jeśli kocioł będzie dawał temperatury wyższe niż maksymalna wartość możliwa do osiągnięcia przy pomocy danej pompy ciepła, istnieje bardzo duże ryzyko występowania awarii zadziałania presostatu wysokiego ciśnienia w pompie. Z innych uwag praktycznych: warto skonsultować taki schemat z dostawcą kotła (szczególnie jeśli jest to urządzenie wiszące – mała pojemność wodna, zabudowana pompa obiegowa) i zapytać o jego zalecenia, np. czy nie należy zastosować jeszcze sprzęgła hydraulicznego?

Zaprezentowana koncepcja schematu jest propozycją jednego z producentów pomp ciepła. Schematy proponowane przez poszczególne firmy mogą różnić się od siebie zarówno pod względem układów hydraulicznych, jak i funkcji automatyki.

Gabriel Grabowski

Fot. Zewnętrzna pompa ciepła typu powietrze/woda.

Rys. Koncepcja schematu hydraulicznego współpracy pompy ciepła z gazowym lub olejowym kotłem grzewczym.

Ilustracje z archiwum firmy Glen Dimplex.
Zobacz artykuł w wersji pdf pdf pdf

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