Według danych GUS [1] na 2 miejscu całkowitych wydatków ponoszonych w gospodarstwach domowych znajdują się wydatki związane z użytkowaniem budynków, w tym przeznaczone na zakup mediów i nośników energii. A co ma wspólnego z tym faktem cyrkulacja ciepłej wody użytkowej? Okazuje się, że całkiem sporo.
Cyrkulacja c.w.u. – komfort i ekonomia
Poza kluczową funkcją ochrony instalacji wody użytkowej przed stagnacją i rozwojem bakterii, zastosowanie cyrkulacji c.w.u. w budynku wynika z potrzeby zapewnienia komfortu. Jest to związane z długim czasem oczekiwania na ciepłą wodę. Szczególnie dotyczy to oddalonych punktów poboru o małych wypływach, gdzie czas oczekiwania na ciepłą wodę np. w umywalce na piętrze domu może przekraczać 30 sekund.
Po drugie z oczekiwaniem na ciepłą wodę wiążą się straty niedogrzanej wody. Uwzględniając pewną bezwładność cieplną przy rurze Ø20 o długości 12 m prowadzącą do wspomnianej umywalki, zostanie utracone około 2,5 litra niedogrzanej wody (rys. 1).
Roczna strata 15 m3 wody oznacza, że przy aktualnych cenach zakupu wody i odprowadzania ścieków [2], dodatkowe koszty wyniosą od 230 do 475 zł/rok. Mając do dyspozycji 15 m3 wody w ciągu roku, można było ją wykorzystać do takich celów, jak:
• 300÷400 kąpieli pod prysznicem,
• 15 podlań trawnika o powierzchni 200 m2.
Propozycje Wilo dla układów cyrkulacji c.w.u. są przeznaczone do różnych wielkości obiektów i zawierają zróżnicowane zakresy funkcji użytkowych. Przykładem mogą być 3 poniższe rozwiązania.
1 przykład: Wilo-Star-Z NOVA T z rozszerzonymi funkcjami regulacji nawet dla najmniejszych układów cyrkulacji c.w.u.
Praca cyrkulacji musi uwzględniać ograniczenie do minimum zużycia energii przez pompę i strat ciepła w obiegu.
Pierwszy z czynników nie stanowi wyzwania dla nowoczesnych pomp. Przykładem może być pompa cyrkulacyjna Wilo-Star-Z NOVA-T (rys. 2) przeznaczona do małych obiegów cyrkulacji c.w.u. Zużycie energii wynosi od 5 do 7 W, co przy wykorzystaniu nastaw czasowych i funkcji termostatu oznacza, że dzienne koszty eksploatacji nie powinny przekraczać 3 gr., a roczne 10 zł (6 W * 5 h * 340 d; cena energii 1,03 zł/kWh [3])
Cechy użytkowe Wilo-Star-Z NOVA-T
• Minimalne zużycie energii: od 5 do 7 W;
• Możliwość pracy z podwyższoną temp. wody: do 95°C;
• Możliwość pracy z twardą wodą: do 3,57 mmol/l (20°dH);
• Programator czasowy z wygodnym panelem obsługowym;
• Wbudowany czujnik temperatury dla funkcji regulacyjnych;
• Wykrywanie trybu dezynfekcji termicznej w obiegu CWU;
• Wbudowany zawór zwrotny i kulowy odcinający.
2 przykład: Wilo-Yonos MAXO-Z z ponadstandardowymi możliwościami eksploatacji
Warunki pracy pomp cyrkulacyjnych nie należą do łatwych, szczególnie w większych obiegach, gdzie są one obciążone i wykorzystywane w bardziej intensywny sposób.
Dla takich potrzeb stworzono m.in. Wilo-Yonos MAXO-Z (rys. 3). Pompa wyróżnia się w swoim segmencie rynkowym wyjątkowo szerokim przedziałem temperatury przetłaczanej wody: aż do 80°C (110oC 2h), podczas gdy standardem jest 65oC.
Przede wszystkim jednak pompa może pracować z wodą o dużej twardości do 3,57 mmol/l (20°dH), gdzie większość pomp z tego segmentu dopuszcza pracę z wodą o średniej twardości do 14°dH. W praktyce pompa doskonale sprawdza się w systemach o jeszcze wyższej twardości wody, jak obecna jest w wielu regionach naszego kraju. Zawdzięcza to m.in. unikalnemu rozwiązaniu automatycznego odblokowywania wirnika w razie trudności rozruchu przy zwiększonej ilości osadów.
O wytrzymałości nie tylko hydrauliki, ale także automatyki pompy świadczy znacznie zwiększona możliwa liczba załączeń do 20/h i 100/dzień (standardowo pompy: 3÷4 /h). Pozwala to na zastosowanie nawet prostego napięciowego sterowania pracą pompy. W razie potrzeby współpracy z automatyką BMS budynku pompę można rozbudować o moduł Wilo-Connect Yonos MAXO. Zyskuje się wówczas możliwość sterowania pracą przez wejście „Ext.OFF”, a także sygnał gotowości do pracy SBM (styk sygnału usterki SSM znajduje się w standardzie pompy).
Precyzyjne dopasowanie trybu pracy do instalacji jest możliwe przy wyborze jednego z trzech trybów regulacji: Δp-c, Δp-v i stałych obrotów, ponieważ w większych budynkach możliwa jest obecność zaworów regulacyjnych w instalacji c.w.u.
3 przykład: Wilo-Stratos MAXO-Z z kontrolą pracy wykraczającą daleko poza obręb pompy
Najbardziej zaawansowane technicznie pompy cyrkulacyjne umożliwiają kontrolę swojej pracy nie tylko w swojej bezpośredniej bliskości, ale także wykraczając znacznie dalej „wgłąb instalacji”. Takim przykładem jest Wilo-Stratos MAXO-Z (rys. 4), pompa zaprojektowana według filozofii Smart, dla nawet najbardziej zaawansowanych algorytmów regulacji i współpracy z automatyką zewnętrzną.
z możliwością dalszej rozbudowy
Przykładem użytecznej funkcji może być regulacja pracy T-const. dla Wilo-Stratos MAXO-Z z uwzględnieniem czujnika temperatury zabudowanego w dowolnej części instalacji c.w.u. (rys. 5). Pozwala to zapewnić kontrolę wymaganego poziomu komfortu i higieny podczas normalnej pracy instalacji c.w.u., jak też podczas dezynfekcji termicznej. Dodatkowo często używaną funkcją jest nastawa Q-Limit ograniczająca minimalne i maksymalne natężenie przepływu wody c.w.u. Celem jest ograniczenie ryzyka powstawania martwych stref w układzie i rozwoju bakterii legionella.
Wyzwanie dla pomp do wody użytkowej – twardość!
Dopuszczalna twardość wody przeznaczonej do spożycia, mieści się w zakresie 50÷500 mg CaCO3/l czyli 3÷28°dH (stopni niemieckich). Jednak zalecana twardość wody ze względu na wyeliminowanie jej niekorzystnego wpływu na urządzenia grzewcze, AGD itp., wynosi 3÷6°dH. Większość pomp cyrkulacyjnych ma dopuszczenie producenta do stosowania z wodą o średniej twardości rzędu 14°dH. Przy braku zmiękczania wody w budynku, w wielu regionach kraju warunki eksploatacji mogą wpływać na ich trwałość.
Taką sytuację opisano m.in. dla pomp pracujących w Inowrocławiu z wodą o twardości… 40°dH. Kilkanaście pomp Wilo-Stratos PICO-Z i Wilo-Yonos MAXO-Z zastąpiło awaryjne pompy stałoobrotowe od wielu lat radząc sobie w tak trudnych warunkach eksploatacyjnych (rys. 6). Więcej informacji w opisie inwestycji na stronie Wilo.pl: Pompy cyrkulacyjne do c.w.u. firmy Wilo w Zakładzie Energetyki Cieplnej Inowrocław | Wilo – kliknij.
Zdecydowana większość pomp cyrkulacyjnych Wilo pozwala na pracę z wodą o dużej twardości tzn. do 20°dH, a w przypadku pomp Wilo-VeroLine IPL-Z (do 20 m3/h) dopuszczalna jest woda bardzo twarda, do 28°dH.
Literatura:
[1] „Sytuacja gospodarstw domowych w 2023 r. w świetle wyników badania budżetów gospodarstw domowych”, GUS 2024
[2] Cena wody i odprowadzenia ścieków w Polsce, średnio 15 zł/m3, maksymalnie 31 zł/m3, cena-pradu.pl, 14.04.2025
[3] Średnia cena zakupu 1 kWh energii elektrycznej, cena-pradu.pl, 14.04.2025
[4] Pompy cyrkulacyjne do c.w.u. firmy Wilo w Zakładzie Energetyki Cieplnej Inowrocław, wilo.pl