Sprzęgło hydrauliczne (inaczej: zwrotnica hydrauliczna) jest w obecnym czasie integralną częścią praktycznie każdej większej instalacji grzewczej. Coraz częściej również stosuje się je w mniejszych układach o mocy do 70 kW.

Mimo, że nazwa – sprzęgło – może kojarzyć się z czymś mocno skomplikowanym, samo urządzenie jest bardzo proste w budowie i działaniu. Jest to zamknięta przestrzeń wykonana zazwyczaj ze stali węglowej lub nierdzewnej, do której przyspawane są dwa króćce przyłączeniowe obiegu pierwotnego (strona źródła/źródeł ciepła) oraz dwa króćce obiegu wtórnego (strona instalacji). Strona pierwotna dostarcza ciepło do sprzęgła, natomiast strona wtórna to odbiornik. Głównym zadaniem sprzęgła jest połączenie obiegu pierwotnego i wtórnego oraz jednoczesne ich zrównoważenie pod względem hydraulicznym.

Jak działa sprzęgło hydrauliczne?

Zasadę działania zwrotnicy hydraulicznej najprościej zrozumieć można, posługując się konkretnym przykładem. Wyobraźmy sobie instalację, gdzie w obiegu pierwotnym znajduje się źródło ciepła z własną pompą, natomiast obieg wtórny stanowią cztery niezależne piony – na każdym zamontowana jest oddzielna pompa (rys. 1).

Instalacja grzewcza

W takiej sytuacji ze względu na przepływy mogą wystąpić trzy przypadki (rys. 2). Należy przy tym pamiętać, że wartości przepływów (w naszym przypadku po stronie pierwotnej, na odcinku kocioł-sprzęgło) są stałe. Zmiany będą następować po stronie odbiorócw, ponieważ część odbiorników (np. grzejnik, pętla ogrzewania podłogowego, wężownica zasobnika ciepłej wody użytkowej) będzie się zamykać lub otwierać w zależności od zapotrzebowania na ciepło.

Sprzęgło hydrauliczne - zasada działania

Przypadek 1

Pierwszy przypadek jest wtedy, kiedy przepływ po stronie kotła jest większy niż po stronie instalacji. Dzieje się tak, kiedy w pomieszczeniach zostanie uzyskana żądana temperatura, a co za tym idzie – zostaną zamknięte poszczególne grzejniki lub pętle ogrzewania podłogowego. Może także chwilowo nie pracować pompa na jednym z pionów. Część wody trafiającej do sprzęgła ze źródła ciepła zostanie więc zawrócona z powrotem (rys. 2). Łatwo zauważyć, że spowoduje to podwyższenie temperatury powrotu i obniżenie mocy kotła (temperatury zasilania) przez jego system sterujący.

Przypadek 2

Drugi przypadek występuje wtedy, kiedy całość energii wytworzonej przez kocioł jest bez reszty przekazana do instalacji. Przepływy obiegu pierwotnego i wtórnego są wtedy równe (rys. 2). Patrząc na ilość odbiorników i wciąż zmieniające się warunki w instalacji, taka sytuacja występuje bardzo rzadko.

Przypadek 3

Ostatni, trzeci przypadek może wystąpić przy wzroście zapotrzebowania na ciepło po stronie instalacji. Wszystkie pompy na poszczególnych pionach są wtedy włączone. Suma ich wydajności jest większa od wydajności pompy przy źródle ciepła, dlatego przypływ strony wtórnej będzie większy. Część wody w sprzęgle, powracającej z instalacji, zostaje skierowana powtórnie na zasilanie (rys. 2). Powoduje to obniżenie temperatury zasilania i zostaje wychwycone przez czujnik temperatury umieszczony w sprzęgle. Na podstawie jego wskazania automatyka kotła zwiększa moc (temperaturę zasilania).

Podsumowując opisany przykład, można zadać pytanie: Jak działałaby opisana powyżej instalacja bez zamontowanego sprzęgła hydraulicznego? W pierwszym i trzecim przypadku pompy w instalacji oddziaływałyby na siebie niekorzystnie, powodując szybsze zużycie podzespołów. Źródło ciepła, obniżając lub podwyższając moc grzewczą, nie robiłoby tego płynnie. Odbywałoby się to skokami, powodując większe zużycie paliwa.

Opisany powyżej przykład można dodatkowo rozszerzyć o przypadek z kilkoma źródłami ciepła, czyli tzw. kaskadę kotłów. Wtedy warunki zmieniają się pod względem przepływów również po stronie pierwotnej. W okresie zwiększonego zapotrzebowania na ciepło załączane są kolejne kotły, a tym samym kolejne pompy. Bez sprzęgła hydraulicznego taka instalacja nie pracowałaby poprawnie.

Gdzie stosować sprzęgło hydrauliczne?

Na pewno wszędzie tam, gdzie występuje kilka niezależnych pionów z osobnymi pompami, a źródłem ciepła jest kocioł lub kaskada kotłów wyposażona w swoje pompy obiegowe. Unikniemy w ten sposób wzajemnego zakłócania się szeregowo połączonych pomp w instalacji.

Rodzaje sprzęgieł hydraulicznych

Ze względu na sposób montażu i rozwiązania techniczne obecnie na rynku można podzielić sprzęgła na trzy grupy: poziome, poziome zintegrowane z rozdzielaczem oraz pionowe. Większość z nich standardowo wyposażona jest w izolację termiczną ograniczającą straty ciepła (fot.). Sprzęgła poziome to małe urządzenia mające bardzo kompaktową budowę. Umożliwia to bezpośredni ich montaż do rozdzielacza obiegów grzewczych i tworzenie jednego układu (rys. 1).

Podobną konstrukcją jest sprzęgło poziome zintegrowane z rozdzielaczem (rys. u góry strony). Jest to urządzenie łączące dwie funkcje, co stanowi dla instalatora dodatkowy plus w przypadku samego montażu.

Sprzęgło hydrauliczne pionowe z izolacją termiczną

Sprzęgła pionowe, jak sama nazwa wskazuje, montowane są w pozycji wertykalnej. Oprócz swojego głównego zadania posiadają często funkcje separatora powietrza i zanieczyszczeń. Specjalny wkład znajdujący się wewnątrz urządzenia pomaga wychwytywać pęcherzyki powietrza oraz drobne zanieczyszczenia znajdujące się w czynniku grzewczym. Pęcherzyki zbierają się w górnej części urządzenia i usuwane są przez odpowietrznik zamontowany w specjalnym króćcu. Drobne zanieczyszczenia spadają do dolnej części i mogą być usunięte przez zamontowany tam zawór spustowy.

Dobór sprzęgła

Aby odpowiednio dobrać sprzęgło, musimy znać zapotrzebowanie na moc danego obiektu. Dobierając zwrotnicę hydrauliczną na podstawie podawanej przez producenta maksymalnej mocy, trzeba zwrócić uwagę, przy jakiej różnicy temperatur pomiędzy zasilaniem i powrotem ta moc jest podawana. Przykładowo: producent deklaruje moc sprzęgła przy ΔT = 20ºC wynoszącą 70 kW, a zapotrzebowanie na moc obiektu wynosi 30 kW. W budynku posiadamy ogrzewanie wyłącznie podłogowe. Wiadomo, że różnica temperatur ΔT będzie wynosić maksymalnie 10ºC. Sprzęgło o mocy 70 kW należy przeliczyć do realnej delty, jaka będzie występować w instalacji. Jeżeli ΔT jest dwukrotnie mniejsza, to moc sprzęgła zmaleje także dwukrotnie, czyli do wartości 35 kW.

Przy doborze zwrotnicy hydraulicznej przewymiarowanie nie będzie miało negatywnych skutków dla działania instalacji. Jedyną konsekwencją będzie większy wydatek finansowy poniesiony przez inwestora. Sytuacja odwrotna może już skutkować brakiem możliwości przekazania do instalacji całej energii wytworzonej przez źródło ciepła w chwili maksymalnego zapotrzebowania na moc grzewczą.

Łukasz Biernacki.

Ilustracje z arch. OTTONE.

Rys. 1. Przykładowy schemat instalacji z wykorzystaniem sprzęgła poziomego, rozdzielacza obiegów i grup pompowych.

Rys. 2. Zasada działania sprzęgła hydraulicznego.

Rys. 3. Sprzęgło poziome zintegrowane z rozdzielaczem obiegów.

Fot. Sprzęgło pionowe z izolacją termiczną.

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