ABC ogrzewania. Sterowanie spalaniem

zobacz artykuł w formie pdf zobacz pdfa zobacz pdfa 

W przypadku kotłów możemy wybierać pomiędzy sterownikiem ręcznym i automatycznym. Oba rodzaje sterowników występują na naszym rynku. Oba są już dostatecznie sprawdzone praktycznie, aby można było o nich pisać. Spróbujmy więc usystematyzować nieco ten temat.

Proces ogrzewania domów za pomocą instalacji centralnego ogrzewania opartej na kotle zasilanym paliwem stałym składa się z wielu procesów składowych o różnym charakterze. Najważniejsze z nich to (idąc po kolei):

* proces spalania paliwa (proces wytwarzania ciepła – podstawowy proces, bez którego nie byłoby całej reszty) zachodzący w palniku i komorze dopalania kotła,

* proces wymiany ciepła pomiędzy gorącymi spalinami (o temperaturze od ponad 1000˚C do poniżej 100˚C) a ciepłą wodą (o temperaturze od poniżej 90˚C do ponad 40˚C), zachodzący w kotle, w wymienniku ciepła,

* proces rozdziału wody (nośnika ciepła) na poszczególne układy i obiekty instalacji wodnej,

* proces wymiany ciepła pomiędzy ciepłą wodą (o temperaturze od poniżej 90˚C do ponad 40˚C) a powietrzem (o temperaturze około 20˚C), zachodzący w grzejnikach, zlokalizowanych w ogrzewanych pomieszczeniach.

Zadaniem kotła jest uzupełnianie strat ciepła z ogrzewanych pomieszczeń, czyli ogrzewanie wody od temperatury, z jaką woda powraca do kotła, do temperatury, jaką ktoś (człowiek) lub coś (jakieś urządzenie sterujące) zada mu jako wartość zadaną temperatury wody wylotowej.

Czy potraficie sobie Państwo wyobrazić pomiar dziesiątków (a może setek) strumyków ciepła uciekającego z domu przez ściany, okna, drzwi, nieszczelności, mostki cieplne itp.? Być może ktoś powie, że przecież można założyć licznik ciepła na obiegu wodnym. Można. Czy jednak ten licznik ciepła będzie mierzył straty ciepła z budynku? Nie będzie. On będzie mierzył ilość ciepła podanego do budynku (wytworzonego przez kocioł).

Statystycznie – w dłuższej perspektywie czasowej – pomierzona ilość ciepła podanego do budynku będzie równa stratom ciepła z tego budynku. Ta perspektywa czasowa jest jednak zbyt długa z punktu widzenia prowadzenia procesu regulacji kotła. Ponadto relacje pomiędzy chwilowymi stratami ciepła z budynku i chwilową wydajnością cieplną kotła są „zakłócane” wpływem ogromnej bezwładności cieplnej budynku, czyli kilkuset tysięcy kilogramów różnych materiałów, które cały czas na przemian oddają i odbierają ciepło ogrzewanym pomieszczeniom.

Dlatego w procesie regulacji kotła nie możemy opierać się na pomiarach mocy chwilowej, choć w rzeczywistości regulujemy właśnie moc kotła. Musimy oprzeć się na pomiarach innych parametrów, które mają związek ze stratami ciepła z budynku i z mocą kotła, choć nie dają bezpośredniej informacji o ich chwilowej wartości. Takim parametrem jest temperatura wody wylotowej z kotła. Temperatura wody wylotowej rośnie, jeśli kocioł wytwarza więcej ciepła, niż potrzeba do zrównoważenia strat ciepła, a maleje, jeśli wytwarza mniej ciepła niż potrzeba do zrównoważenia strat ciepła z budynku. Na tej prawidłowości opiera się proces regulacji kotła. W praktyce wygląda to tak, że wszystkie występujące na naszym rynku sterowniki kotłów wymagają od użytkownika nastawy wartości zadanej temperatury wody wylotowej.

Nie ma jakiejś jednej konkretnej wartości zadanej temperatury wylotowej, która powinna być stosowana we wszystkich kotłach. Ba, nie ma także jakiejś jednej konkretnej wartości zadanej temperatury wylotowej, która powinna być stosowana w jednym kotle przez cały okres jego pracy. W procesie ogrzewania domów za pomocą instalacji centralnego ogrzewania wartość zadana temperatury wody wylotowej nie jest parametrem bezwzględnym (w odróżnieniu od niektórych procesów technologicznych opartych na ogrzewaniu). Wartość zadana temperatury wody wylotowej jest parametrem operacyjnym, dobieranym przez użytkownika w zależności od szeregu czynników obiektywnych i subiektywnych.

Wartość zadana temperatury wody wylotowej nie może być oczywiście wyższa od temperatury, która zapewnia stosowny margines bezpieczeństwa dla „wybiegu” kotła powyżej wartości zadanej temperatury wody wylotowej przy szybkim dochodzeniu do tej temperatury, aby nie przekroczyć temperatury bezpieczeństwa. Ten margines może być różny, w zależności od algorytmu sterowania pracą kotła.

Wartość zadana temperatury wody wylotowej nie może być oczywiście niższa od temperatury wymaganej przez zainstalowane odbiorniki ciepła. Rodzaj i jakość grzejników, w powiązaniu z pożądanym komfortem cieplnym, determinują wysokość temperatury wody zasilającej te grzejniki. Rodzaj i jakość zbiornika c.w.u., w powiązaniu z pożądaną temperaturą c.w.u., determinują wysokość temperatury wody ogrzewającej zbiornik c.w.u.

Wartość zadana temperatury wody wylotowej nie może być niższa od temperatury zabezpieczającej żądany poziom temperatury wody powrotnej w powiązaniu z aktualną rzeczywistą mocą kotła (aktualną różnicą temperatur wody wylotowej i powrotnej). Ten żądany poziom temperatury wody powrotnej może wynikać z warunków gwarancyjnych narzuconych przez producenta lub z własnej woli użytkownika (jedni użytkownicy uważają, że niska temperatura wody powrotnej nie jest zagrożeniem z punktu widzenia żywotności kotła, inni uważają, że jest).

To tylko przykłady takich czynników, bowiem trudno wymienić je wszystkie, nie narażając się na zarzut opuszczenia któregoś z ważnych, szczególnie tych subiektywnych.

Kolejna część dotyczyć będzie m.in. kwestii wpływu układu wodnego na sterowanie kotłem.

dr inż. Jacek Zawistowski

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