Współpraca automatyki solarnej i kotła grzewczego

O cyklach pracy, ładowaniu zasobnika, wygrzewie…

Automatyka solarna oferowana na rynku  przez różnych producentów w sposób zbliżony reguluje pracę instalacji solarnej. Zwykle jej zadanie ogranicza się do załączania solarnej pompy obiegowej w momencie, gdy temperatura czynnika solarnego zmierzona w kolektorze słonecznym przekracza o ustawioną różnicę wartość temperatury czynnika solarnego zmierzoną w odbiorniku ciepła np. podgrzewaczu wody użytkowej. Z tego też powodu regulatory solarne określa się mianem regulatorów różnicowych. Rzecz jasna do załączenia pompy solarnej wymagany jest jeszcze warunek występowania zapotrzebowania na ogrzewanie np. wody w podgrzewaczu wody użytkowej.
Najczęstszym schematem realizowanym przez automatykę solarną jest wspomaganie ogrzewania wody użytkowej w podgrzewaczu dwuwężownicowym we współpracy z kotłem. Instalacja solarna dostarcza ciepło do dolnej części podgrzewacza, natomiast kocioł utrzymuje temperaturę wody w górnej części.

Istotne, z praktycznego i ekonomicznego punktu widzenia jest to, aby regulatory, solarny i kotłowy „widziały” się wzajemnie. Pracująca solarna pompa obiegowa oznacza bowiem, że dostępna jest energia słoneczna i tym samym ograniczona powinna być praca kotła. Im niższa będzie temperatura wody w podgrzewaczu, tym więcej energii słonecznej uda się odzyskać.

Poniższy diagram przedstawia w jaki sposób tłumiona jest wymagana przez kocioł temperatura wody w podgrzewaczu w zależności od pracy pompy solarnej:

Dość skomplikowany na pierwszy rzut oka diagram w rzeczywistości można łatwo wyjaśnić. W czasie pracy pompy solarnej, a więc kiedy dostępna jest energia słoneczna, obniżana jest wymagana wartość temperatury w podgrzewaczu, którą ma utrzymywać kocioł. Jest to jednak zrobione na tyle ciekawie, że tłumienie wymaganej temperatury wody występuje na dwóch poziomach.

Każde 2 h ciągłej pracy instalacji solarnej oznaczają obniżenie na kotle wymaganej temperatury wody użytkowej do tzw. minimalnej wartości komfortowej. Wartość ta, zadana jest w kodowaniu regulatora kotłowego i fabrycznie wynosi 40°C.

Krótsze niż 2-godzinne cykle pracy pompy solarnej powodują obniżenie w kotle wymaganej temperatury wody użytkowej jedynie o połowę różnicy pomiędzy wartością zadaną przez użytkownika, a wartością minimalnej wartości komfortowej. Czas obniżenia wymaganych wartości temperatury wody jest 6-krotnie dłuższy niż czas pracy instalacji solarnej. Oznacza to, że użytkownik zawsze ma do dyspozycji ciepłą wodę użytkową, a instalacja solarna ma szansę pracować na możliwie najniższych wartościach temperatury, uzyskując najwyższe sprawności. Dzięki współpracy obu regulatorów dla typowej instalacji solarnej z dwoma kolektorami płaskimi i zbiornikiem o pojemności 300 litrów, można zwiększyć uzyski instalacji solarnej o dodatkowe 370 kWh w ciągu roku (zależnie od rozbioru wody). Przypomnę, że 1 m2 kolektora pozwala w optymalnych warunkach na uzysk około 525 kWh w ciągu roku.

Wygrzewanie zbiornika – dodatkowe korzyści współpracy regulatorów

Dzięki współpracy regulatorów solarnego i kotłowego, można także zwiększyć bezpieczeństwo i higienę wody użytkowej. Dla domów jednorodzinnych zbiornik wody użytkowej do współpracy z instalacją solarną ma najczęściej pojemność 250-300 litrów. Tak dużej pojemności zbiorniki warto wygrzewać antybakteryjnie, szczególnie po dłuższym okresie nieobecności mieszkańców np. po urlopie. Każdy regulator kotła grzewczego ma taką funkcję, a dodatkowo dzięki współpracy z regulatorem solarnym umożliwia realizację wygrzewu antybakteryjnego całej objętości zbiornika.

W czasie realizacji funkcji wygrzewu antybakteryjnego przez kocioł grzewczy, automatyka solarna załącza pompę recyrkulującą wodę pomiędzy górną i dolną częścią zbiornika, zapewniając wygrzanie pełnej objętości. Dodatkową korzyścią współpracy obu regulatorów jest automatyczne blokowanie funkcji wygrzewu antybakteryjnego zbiornika przez kocioł, jeżeli tylko układ solarny wygrzał w ciągu dnia zbiornik wody użytkowej do temperatury ponad 60°C.

Układy modernizowane

Wzrost świadomości w zakresie ochrony środowiska oraz wiele programów wspomagających finansowo inwestycje w odnawialne źródła energii, powodują że nie tylko nowe budynki, ale i te już istniejące wyposażane są w instalacje solarne. Tym samym instalatorzy muszą stanąć przed wyzwaniem połączenia instalacji solarnej z istniejącą już kotłownią. Zwykle znajdujący się w budynku zbiornik wody użytkowej jest niewielkiej pojemności i nie nadaje się do bezpośredniego podłączenia instalacji solarnej. Konieczne jest zatem dostawienie dodatkowe zbiornika oraz połączenie w całość.

 

Automatyka solarna w tym przypadku realizuje dwie funkcje różnicowe: ogrzewania wody użytkowej zależnie od czujników 5 i 6, oraz przeładowanie ciepła pomiędzy zbiornikami zależnie od czujników 7 i 10. Zgromadzenie wystarczającej ilości energii od instalacji solarnej powoduje przekazanie ciepła do zbiornika podłączonego bezpośrednio z kotłem, ograniczając tym samym jego pracę. W przypadku realizacji przez kocioł funkcji wygrzewu antybakteryjnego, załączana jest pompa recyrkulacyjna pomiędzy zbiornikami, powodując wygrzewanie całej dostępnej objętości. Dwa zbiorniki wody użytkowej można także – przez zastosowanie nieco innego schematu hydraulicznego – ogrzewać równolegle z ustawionym priorytetem na jeden z nich lub zastosować ogrzewanie wahadłowe, które wydatnie zwiększa sprawność pracy instalacji solarnej.

Więcej informacji na ten temat dostępne jest na stronie internetowej www.viessmann-serwis.pl w strefie dla autoryzowanego instalatora.

 

Instalnews - bezpłatny biuletyn e-czasopisma InstalReporter 4/2017 6/2016 2/2016