Jednym z wielu możliwych sposobów sterowania kotłem c.o. i regulacji temperatury pomieszczeń są zamontowane w kotłach termostaty c.o. Pełnią one często swoją rolę w sposób wystarczający i zadowalający.

Podstawowym zadaniem kotłów gazowych i instalacji centralnego ogrzewania jest zapewnienie odpowiedniej temperatury pomieszczeń mieszkalnych. Ogrzewanie powinno być dostosowane do potrzeb i wymagań użytkowników, a także uwzględniać indywidualne warunki budowlane i pogodowe. Jednym z wielu możliwych sposobów sterowania kotłem c.o. i regulacji temperatury pomieszczeń są zamontowane w kotłach termostaty c.o. Pełnią one często swoją rolę w sposób wystarczający i zadowalający.

Realizacja sterowania – termostaty i regulatory

Sterowanie kotłem centralnego ogrzewania można realizować na wiele sposobów za pomocą:

* termostatów kotła;

* termostatów pokojowych;

* regulatorów pokojowych;

* regulatorów pogodowych;

* regulatorów pogodowych ze zdalnym sterowaniem.

Jeśli do tego uwzględnimy jeszcze regulatory bezprzewodowe, regulatory sterujące wieloma urządzeniami grzewczymi oraz termostaty grzejnikowe różnych wersji (tradycyjne, elektroniczne, zdalnie sterowane), to mamy do rozważenia tak wiele możliwości, że zachodzi realna trudność przy ostatecznej decyzji wyboru.

Ponadto wybór urządzeń sterowania zależy w zasadniczym stopniu od instalacji c.o., w tym liczby obiegów grzewczych, rodzaju ogrzewania (grzejnikowe, płaszczyznowe) i zawsze od potrzeb oraz wymagań użytkowników.

Te kwestie rozwiązuje z definicji projekt instalacji grzewczej, w którym zwykle bywa wytypowany rodzaj i marka kotła oraz urządzenia regulacyjne, o ile taki projekt fizycznie istnieje. Często jest on jednak tylko w głowie instalatora centralnego ogrzewania.

Zagadnienie doboru urządzeń sterujących kotłem i instalacją c.o. jest na tyle obszerne, że nawet skrótowe przedstawienie wymaga kilku artykułów w „Magazynie Instalatora”. Poniżej najważniejsze informacje o termostatach kotłów i ich możliwościach sterownia kotłem i instalacją c.o.

Termostaty kotłów gazowych

Kotły c.o. są wyposażone w sterowniki (termostaty) zarówno centralnego ogrzewania, jak i przygotowywania ciepłej wody użytkowej. Montowane są fabrycznie i stanowią integralne podzespoły kotłów zgodnie z odnośnymi wymaganiami prawnymi. Za ich pomocą możliwe jest sterowanie kotłem w obu przypadkach: pracy na c.o. i przygotowania c.w.u.

Termostaty kotła mogą być wykorzystane w instalacjach grzewczych jednoobiegowych w domu jednorodzinnym. Mogą być również stosowane w budynkach wielorodzinnych, gdzie mimo wielu mieszkań jest jeden obieg grzewczy – tzw. pion i odejścia do poszczególnych mieszkań, w których zamontowane są grzejniki.

Termostaty w kotle gazowym

Kocioł sterowany przez termostaty kotła zachowuje się podobnie jak węzeł cieplny zasilany z sieci ciepłowniczej. Utrzymuje w sposób ciągły temperaturę zasilania czynnika grzewczego według zadanych ustawień, niezależnie od zapotrzebowania na ciepło przez instalację c.o. Termostat kotła współpracuje ściśle w czujnikiem temperatury na zasilaniu, który znajduje się wewnątrz kotła na rurze zasilającej.

Podobny czujnik znajduje się również na rurze powrotnej czynnika grzewczego. Ten jednak pełni głównie funkcje ochronne i wykorzystywany jest do zabezpieczenia kotła przed przegrzewem na skutek braku odbioru ciepła z wymiennika, np. przez zablokowanie przepływu czynnika roboczego przez wymiennik ciepła lub na skutek zapowietrzenia wymiennika.

Zbyt mała różnica temperatur pomiędzy czujnikiem na zasilaniu i na powrocie, ale też zbyt szybki wzrost temperatury na zasilaniu, są interpretowane jako brak odbioru ciepła przez czynnik roboczy i kocioł wyłącza się automatycznie w trybie awaryjnym. Uruchomienie kotła w tej sytuacji wymaga interwencji serwisanta, który powinien ustalić przyczyny przegrzewu, usunąć je i uruchomić ponownie kocioł.

W szczególnych przypadkach, np. gdy instalacja grzewcza składa się tylko z jednego obiegu podłogowego, czujnik temperatury na powrocie może być wykorzystany zamiast czujnika na zasilaniu. Wymaga to odpowiedniego ustawienia w kotle. Takie rozwiązanie ma tę zaletę, że kontroluje pracę całej powierzchni ogrzewanej pętlami podłogowymi i ujawnia przechłodzenie czynnika roboczego w podłodze, co w efekcie oznaczałoby ogrzewanie tylko części podłogi. Na tej podstawie możliwe jest takie ustawienie temperatury na zasilaniu, które pozwala na efektywne ogrzewanie całej powierzchni podłogi.

Histereza temperatury zasilania

Kocioł sterowany termostatami nie pracuje cały czas. Jego zadaniem jest utrzymywanie zadanej temperatury na zasilaniu w pewnych granicach tolerancji, nazywaną histerezą temperatury zasilania. Na rysunku przedstawiono uproszczony przebieg histerezy oraz okresy pracy palnika.

uproszczony przebieg histerezy oraz okresy pracy palnika

Rys. Histereza temperatury zasilania kotła gazowego (50 ± 4°C) i okresy pracy palnika.

Histereza temperatury zasilania jest ustawiana fabrycznie przez producentów w różnych zakresach, np. symetrycznie: ±4°C, ±5°C lub asymetrycznie: +6°C ÷ -2°C, czy +8°C ÷ 0°C. Wartość histerezy liczona jest od temperatury zadanej, stąd gdy ją podwyższa, przyjmuje wartość dodatnią, gdy obniża – przyjmuje wartość ujemną.

Praktycznie, przy zadanej temperaturze np. 50°C i histerezie ±4°C kocioł w czasie nagrzewania wyłączy się gdy na zasilaniu zostanie osiągnięta temperatura 54°C i włączy się ponownie po obniżeniu się temperatury do 46°C.

Funkcjonowanie histerezy grzania powoduje często obawy użytkowników, że sterowanie kotła działa nieprawidłowo, że nie respektuje wartości ewidentnie ustawionych, np. 50°C, i kocioł wyłącza się zbyt późno: zamiast np. przy 50°C – dopiero przy 54°C. Spostrzeżenie związane jest z obawą, że kocioł tym samym spala więcej gazu. Czas pracy kotła określa linia wznosząca się (czerwona) na wykresie na rys., a czas postoju kotła – linia opadająca (niebieska). Poniżej zaznaczono okresy pracy palnika (linia zielona).

Możliwa jest zmiana tych wartości histerezy we własnym zakresie w granicach, jakie ustalił producent kotła, może to być nawet zakres rzędu ±15°C. Wartości histerezy grzania dobierane są odpowiednio do wielkości instalacji i budynku, które wspólnie tworzą tzw. bezwładność termiczną obiektu. Ogólna zasada mówi, że im większa bezwładność termiczna obiektu, tym większa powinna być histereza grzania z przewagą na plus. Trudno jest jednak przewidzieć z góry, jakie wartości tych parametrów powinny być ustawione w danym obiekcie. Nawet doświadczeni instalatorzy i serwisanci mogą mieć sporo wątpliwości. Dobiera się je sukcesywnie poprzez kolejne praktyczne regulacje.

Zbyt duży zakres histerezy prowadzi do zwiększonego wahania temperatury wewnątrz ogrzewanych pomieszczeń i użytkownik będzie odczuwał dyskomfort ogrzewania. Zbyt mały zakres histerezy będzie powodował częste włączanie się kotła i większe straty paliwa na ogrzewaniu.

Modyfikacje procedury grzania

Wielu producentów kotłów centralnego ogrzewania stosuje dodatkowe modyfikacje procedury grzania przy sterowaniu termostatami kotła, jak i przy sterowaniu dodatkowymi regulatorami zewnętrznymi. Niezależnie od zadanej temperatury na zasilaniu kocioł od startu pracuje z minimalną mocą przez określony czas, np. 2 minuty, po czym przechodzi płynnie (w trybie modulacji) na wyższą moc i pracuje aż do osiągnięcia temperatury zadanej, podwyższonej o wartość histerezy dodatniej.

Czas pracy minimalnej może być fabrycznie określony jako stały i niezmienny lub określony w pewnych granicach, np. od 1 do 5 minut, i regulowany automatycznie w zależności od prędkości przyrostu temperatury na zasilaniu. Gdy przyrost temperatury jest szybki, co oznacza, że bezwładność termiczna obiektu jest mała (mała instalacja c.o.), czas pracy z minimalną mocą będzie dłuższy. Przy powolnym wzroście temperatury na zasilaniu (duża instalacja c.o.) czas pracy kotła z minimalną mocą będzie krótszy. Kocioł szybciej przejdzie na wyższą moc ze względu na domniemane, większe zapotrzebowanie ciepła.

Głowice na grzejnikach

Na końcowy efekt ogrzewania pomieszczeń, jak i na pracę kotła, wpływ mają głowice termostatyczne zamontowane obligatoryjnie na grzejnikach. One decydują o ilościowym dostarczeniu ciepła do grzejników, poprzez regulację ręczną (nastawy wstępne i pokrętło) i automatyczną, która zależy od ustawienia głowicy i temperatury pomieszczenia. Odbiór ciepła z grzejników powoduje obniżenie temperatury wody grzewczej. Schłodzona woda grzewcza wraca z powrotem do kotła, jej temperatura z kolei ma wpływ na temperaturę zasilania, a ta poprzez termostat kotła „rządzi” pracą kotła.

W efekcie tej współpracy głowic termostatycznych i kotła może się zdarzyć, że w jednym pomieszczeniu grzejniki będą ciepłe, a w drugim zimne, mimo pracy kotła. Głowice termostatyczne odcinają przepływ czynnika grzewczego do grzejników w pomieszczeniach, w których została osiągnięta temperatura ogrzewcza. W tym przypadku temperaturę tę określa położenie głowicy termostatycznej. Producenci zwykle podają, jakiemu ustawieniu głowicy termostatycznej, w zakresie od 1 do 5 lub 6, odpowiada maksymalna temperatura pomieszczenia.

Zalety i wady

Sterowanie kotła jego termostatami ma zalety i wady – jak wszystkie, nawet najbardziej rozwinięte urządzenia sterujące i metody sterowań.

Do zalet możemy zaliczyć brak wydatków finansowych na dodatkowe sterowniki. Termostaty są fabrycznie zamontowane w kotle. Ich obsługa jest bardzo prosta i intuicyjna, nie wymaga specjalnego przygotowania.

Najczęściej są to pokrętła, do których jesteśmy od dawna przyzwyczajeni, z zaznaczoną skalą. Mogą to być też przyciski. Kotły obecnie są wyposażone w ekran, na którym wyświetlane są wartości ustawianych parametrów temperatury w stopniach Celsjusza, co upewnia użytkownika o wartościach ustawień zgodnych z życzeniem.

Do zalet można też zaliczyć częstszą obecność użytkownika przy kotle i tym samym lepszą kontrolę kotła i podłączeń mediów ze względu na ręczną zmianę temperatury zasilania w przypadku nocnego obniżenia temperatury lub okresów urlopowych. Użytkownik otrzymuje w takiej sytuacji na bieżąco informację o parametrach pracy kotła.

Wadą sterowania termostatami jest fakt, że kocioł jest ciągle „pod parą” i w takim stanie będzie zużywał więcej paliwa, a obniżenie nocne i urlopowe wymaga ręcznej regulacji. Tej wady nie ma w przypadku, gdy użytkownik chce mieć stałą temperaturę pomieszczenia przez całą dobę. Często tak bywa, nawet gdy użytkownik zdaje sobie sprawę, że takie warunki pracy kotła powodują zwiększone zużycie gazu i większe koszty. Nie jest to jednak duży wzrost.

dr inż. Jan Siedlaczek

Fot. Junkers, Brotje.

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