Ogrzewanie podłogowe z kotłem na paliwo stałe

Modułowa regulacja

Niepewność na rynku paliw, co do stabilności cen i gwarancji dostaw, powoduje, że coraz więcej osób, zastanawiając się, z jakiego źródła ciepła skorzystać w projektowanym domu, poważnie myśli o kotle na paliwo stale. Mówiąc „paliwo stale", mamy na myśli najczęściej węgiel kamienny lub drewno. Pod tym pojęciem musimy także umieścić wszystkie tzw. biopaliwa, jak wierzbę energetyczną, słomę, zboża oraz przerobione trociny drzewne (pelet, brykiety). Wyjątkiem jest metan, powstający w procesach gnilnych, który także wykorzystywany jest do spalania w kotłach centralnego ogrzewania.

Praca kotła na paliwo stałe w ogrzewaniu podłogowym

Dlaczego kotły na paliwo stałe trzeba traktować inaczej niż kotły na gaz czy olej opałowy? Przede wszystkim podawanie paliwa, ale na pewno sposób zabezpieczania przed wzrostem ciśnienia. W Polsce wszystkie kotły na paliwo stałe muszą być zabezpieczane naczyniem rozszerzalnym otwartym, zgodnie z PN-91/B-02413. W Niemczech kotły takie, jeżeli są wyposażone w zawór termostatyczny połączony z wężownicą bezpieczeństwa, mogą być zabezpieczone naczyniem rozszerzalnym przeponowym. Prawdopodobnie z czasem i my doczekamy się zgody (powstanie odpowiedni przepis lub przejmiemy go jako przepis unijny) na tego rodzaju rozwiązanie. Jak długo takiego przepisu nie ma, trzeba sobie radzić inaczej, niż to robią w Niemczech.

Zakaz stosowania naczyń przeponowych, bez dodatkowego elementu, wynika stąd, że w przypadku jakiejś awarii (np. zatrzymanie pompy obiegowej) mamy przerwę w odbiorze ciepła z kotła, a włożone do kotła paliwo dalej się pali, ciągle dostarczając nową porcję ciepła. Mamy wtedy gwałtowny wzrost temperatury i ciśnienia, jeżeli układ jest zamknięty. W układzie z naczyniem otwartym, gdy temperatura wzrośnie do 100°C, następuje odparowanie wody bez wzrostu ciśnienia. W kotłach gazowych i olejowych wyłączenie palnika powoduje jednocześnie przerwę w dopływie ciepła, a w związku z tym nie ma groźby wzrostu ani temperatury, ani ciśnienia.

Wszystkie kotły, bez względu czym są opalane, nie lubią zbyt niskiej temperatury powierzchni wymiany ciepła, bo powoduje to wykraplanie się na niej pary wodnej lub (także) substancji oleistych. Jedno i drugie wpływa na trwałość kotła i warunki wymiany ciepła (sprawność kotła). Dla kotłów gazowych jest to min. 42°C, dla węglowych zaś 60°C. Niższe temperatury to także szybsze zanieczyszczanie kotła. Aby zapewnić trwałość i niezawodność kotła podczas eksploatacji, należy go regularnie czyścić. Kocioł zanieczyszczony posiada mniejszą sprawność cieplną, ponieważ sadza osadzona na ściankach kotła powoduje ich izolację i naraża na działanie agresywnych związków niszczących kocioł. A kto chciałby czyścić swój kocioł co 2-3 dni?

Optymalna praca układu

Patrząc na ogrzewanie podłogowe jako na odbiornik ciepła, widzimy, że mamy do czynienia z dużą niezgodnością temperatur, przy jakich dobrze pracuje kocioł i jakie potrzebuje ogrzewanie podłogowe (max. 55°C). Jak więc poradzić sobie z tą niezgodnością, jeżeli chcemy mieć ogrzewanie podłogowe i kocioł na paliwo stałe? Popatrzmy na schemat instalacji centralnego ogrzewania, gdzie źródłem ciepła jest kocioł na paliwo stałe, a odbiornikami ogrzewanie podłogowe i grzejnikowe. Przypuszczam, że jest to obecnie najczęściej stosowany układ. Co zrobić, aby optymalne warunki pracy kotła i ogrzewania podłogowego były spełnione? Zacznijmy od opisania niektórych elementów tego schematu. Pod nr 4 mamy moduł kotłowy z zaworem trójdrogowym i pompą obiegową (Regumat RTA-180). Ma on za zadanie utrzymanie w kotle wymaganej temperatury minimalnej, dopuszczonej przez producenta kotła. Podobnym w swej funkcji modułem jest nr 5 Regumat M3-130, regulujący przepływ w tej części instalacji grzewczej, w której są grzejniki, a nr 6 Regumat F-130, regulujący przepływ w instalacji ogrzewania podłogowego.

Praca ogrzewania podłogowego z kotłem bez zakłóceń

Aby cały układ pracował bez zakłóceń, potrzebujemy jeszcze jednego elementu. Jest to tzw. sprzęgło hydrauliczne, przez instalatorów nazywane wajchą hydrauliczną, w którym następuje dopasowanie przepływów zarówno w obiegu grzewczym (grzejniki, podłogówka), jak i kotła. Nie wolno zapominać, że optymalne przepływy w instalacji grzewczej i kotła bardzo się od siebie różnią, stąd też konieczność zastosowania sprzęgła hydraulicznego, które sprzeczne interesy obu obiegów stara się pogodzić (nr 7). Na schemacie pokazane jest zabezpieczenie kotła naczyniem rozszerzalnym przeponowym (dopuszczone w Niemczech), u nas, jak podaje to ww. norma, musimy zastosować otwarte naczynie rozszerzalne.

Jak to działa?

Dla osób mniej wtajemniczonych parę słów opisu, jak to wszystko działa. Zacznijmy od kotła. Zawór trójdrogowy mieszający, z czujnikiem temperatury, dba o to, aby do kotła nie wracała zbyt chłodna woda, która może powodować wykraplanie się w nim pary wodnej. Gdy na powrocie ma odpowiednie temperatury, otwiera przepływ do sprzęgła hydraulicznego, skąd gorąca woda pobierana jest do ogrzewania podłogowego, które nadzoruje podobny układ (moduł nr 6), ale z nastawionymi temperaturami, jakie potrzebuje instalacja podłogowa. Niezależnie od niego moduł nr 5 zapewnia odpowiednie warunki pracy grzejnikom znajdującym się w tej części instalacji. W ten sposób ciepło produkowane przez kocioł jest bez problemów dostarczane do instalacji grzewczej, a przepływy w instalacji wzajemnie się nie zakłócają.

autor: Przemysław Szczęsny