O wszechobecnym w budownictwie ogrzewaniu podłogowym pisaliśmy już w najróżniejszych aspektach: od rur, kompletnych systemów, przez problemy eksploatacyjne wynikające z błędów montażowych, po elementy systemów płaszczyznowych takich jak np. rozdzielacze. Dziś chcielibyśmy poruszyć aspekt doboru i pracy pomp obiegowych w prostych układach ogrzewania podłogowego w małych obiektach. Zadaliśmy więc kilka pytań firmie Wilo – producentowi pomp, z prośbą o odpowiedź (od redakcji).
Jak dobierać pompę obiegową do ogrzewania podłogowego?
Punktem wyjściom będzie opór. Dlatego należy pamiętać o nieprzekraczaniu pewnych granicznych długości pętli dla danej średnicy przewodu. W przypadku popularnej średnicy PEX 16×2,0 mm jest to wartość około 120 metrów na jedną pętlę. Oczywiście można położyć i 250 metrów rury lub nawet 500 metrów, ale wszystko pewnym kosztem… Dłuższa rura to większy opór, większy opór to większa pompa, większa pompa to większy pobór prądu, większa nastawa na pompie to również większy hałas przepływu w rurach oraz na zaworach regulacyjnych związany ze spadkiem ciśnienia.
„Optymalnie długie” pętle ogrzewania podłogowego pozwolą na bardziej komfortową pracę całego systemu.
Wysokość podnoszenia pomp będzie wynikiem obliczenia oporów dla najbardziej niekorzystnego odcinka, czyli dla przykładu 120 metrów najdłużej pętli (np. w salonie) + odcinek zasilenia i powrotu. Pamiętajmy, aby nie sumować długości wszystkich pętli. Jeżeli pompa wytwarza ciśnienie dla najbardziej niekorzystnego odcinka (najdłuższego), będzie również wytwarzała ciśnienia dla krótszych odcinków, ponieważ one charakteryzują się niższymi oporami.
Od tego jak dużą moc grzewczą wprowadzamy w podłogę, będzie zależała wydajność pompy obiegowej i dla przykładu rozpatrzmy dom o powierzchni grzewczej 140 m2 z 11 pętlami, o mocy grzewczej około 8 kW. W przykładowej domowej instalacji ogrzewania podłogowego przy odpowiednim wykonaniu systemu, wystarczająca do pracy wszystkich 11 pętli (ok. 8 kW mocy) powinna być nastawa stałej różnicy ciśnienia i 3 metrów podnoszenia. Co ważne zapamiętania: 3 metry podnoszenia przy obliczonej wydajności to u nas będzie to ok. 800 l/h. Na takie parametry dobrana powinna być być np. pompa Wilo-Stratos PICO 25/1-4 w trybie stałej różnicy ciśnienia.
Jak sprawdzić czy pompa obiegowa kotła grzewczego jest wystarczająca do danego systemu?
Instalacja grzewcza w domu jest jak zbiór naczyń połączonych. Od tego, jak pracuje jeden z elementów będzie zależała praca kolejnego.
Podobne pytanie zadali sobie producenci urządzeń grzewczych, w wyniki czego coraz częściej w urządzeniach typu kocioł wiszący lub pompa ciepła znajdziemy zintegrowaną pompę obiegową. Taka pompa dobrana jest przez producenta urządzenia tak, aby zapewnić odpowiedni przepływ dla nominalnych parametrów grzewczych urządzenia przy jednoczesnym pokonaniu wewnętrznych oporów np. wymiennika ciepła.
Kotły wiszące o małej pojemności wodnej charakteryzują się stosunkowo wysokimi oporami wewnętrznymi (wymiennika), dla przykładu kocioł wiszący o mocy 4-26 kW charakteryzuje się oporami wewnętrznymi na poziomie 280 mbar przy maksymalnym przepływie = 1200 l/h (1,2 m3/h) dla parametrów dT = 20 K. Zazwyczaj na takie parametry dobierana jest pompa o maksymalnej wysokości podnoszenie 6 metrów oraz mocy ok. 43 W np. Wilo-Para 15/6-43. Od 2015 roku również pompy zintegrowane z urządzeniami innych producentów tzw. pompy OEM, które płynnie zmieniają regulację prędkości obrotowej, tak aby zmniejszać i zwiększać pobór mocy elektrycznej w zależności od zmiany zapotrzebowania na ciepło.
Dlatego tego typu pompy wyposażone są w dodatkowe wejście sterujące z regulację prędkości obrotowej np. przez sygnał PWM. Jest to dodatkowy poziom optymalizacji pracy całego układ kocioł-pompa, w którym sterownik kotła w zależności od pogody zewnętrznej, temperatury zasilania i powrotu załącza, wyłącza i reguluje prącą pompy w taki sposób, aby utrzymać wysoki komfort cieplny przy niskich kosztach eksploatacyjnych. Nie oznacza to jednak, że dobrze dobrana pompa kotłowa będzie dobra dla każdej instalacji w domu.
Pomimo licznych innowacji, producent urządzenia takiego, jak pompa czy kocioł nie zna instalacji grzewczej w danym obiekcie i nie wie, w jakim reżimie została ona wykonana. Tym samym zawsze niezbędne jest odpowiednie zwymiarowanie instalacji i wstępne przygotowanie projektu instalacyjnego. Dzięki niemu może okazać się, że pompa kotłowa będzie wystarczająca do zasilenia kilku grzejników i zasobnika ciepłej wody lub też dowiemy się, że konieczne będzie zastosowanie sprzęgła i drugiej pompy obiegowej czy też dodatkowej grupy mieszającej.
Czas poświęcony na przygotowanie do wykonania instalacji w domu pozwala nie tylko na optymalizację kosztów inwestycyjnych, ale przede wszystkim uchroni przyszłego użytkownika obiektu przed późniejszymi nieprzyjemności związanymi z nieodpowiednim przepływem ciepłej wody i pojawieniem się stref niedogrzania.
Jakie są różnice w oporach hydraulicznych dla systemu ogrzewania podłogowego a systemu z grzejnikami np. płytowymi? Czy są specjalne pompy przeznaczone do każdego z tych systemów? Czy każda pompa obiegowa może pracować w każdym systemie c.o.?
Największą różnicą jest parametr pracy i dynamika działania. Praca systemów ogrzewania płaszczyznowego jest znacznie mniej dynamiczna niż ma to miejsce przy grzejnikach.
Instalacje ogrzewania podłogowego pracują na znacznie niższym parametrze różnicy temperatury (zasilanie/powrót), co przekłada się na pracę z większym natężeniem przepływu.
Dla przykładu przy zapotrzebowaniu na ciepło 10 kW i instalacji grzejnikowej pracującej na parametrze 70/55°C, optymalna wydajność pompy to 0,57 m3/h.
Dla tej samej mocy grzewczej 10 kW przy systemie ogrzewania podłogowego pracującego na parametrze 35/28°C pompa będzie musiała pracować z wydajnością 1,23 m3/h.
Pomimo że w instalację wprowadzamy tę samą moc, zmiana systemu z grzejnikowego na płaszczyznowy będzie wiązała się z 2-krotnie większym przepływem. Co nie jest bez znaczenia, ponieważ wraz ze wzrostem przepływu rosną również opory hydrauliczne.
Dlatego też do domowych instalacji grzewczych na obiegi ogrzewania podłogowego najczęściej stosuje się pompy do 6 metrów podnoszenia, a do ogrzewania grzejnikowego zazwyczaj 4-metrowe.
Sama pompa obiegowa będzie tą samą pompą przy podłogówce, jak i przy grzejnikach. Nie ma tu różnic konstrukcyjnych, jest za to „specjalny” tryb pracy pomp obiegowych.
Dla systemów:
• grzejnikowych – tryb proporcjonalny (dp-v).
• podłogowych – tryb stałej różnicy ciśnień (dp-c) .
• mieszanych … również zalecany tryb stałej różnicy ciśnień (dp-c).
Gdzie należy zainstalować pompę obiegową?
W nowych instalacjach grzewczych i chłodniczych ze względu na niską temperaturę czynnika oraz charakterystykę układu zamkniętego bez większego ryzyka rekomendowany jest montaż zarówno na powrocie, jak i zasilaniu instalacji. Zalecane jest jednak montowanie pomp oraz grup pompowych w pomieszczeniu kotłowni czy też maszynowni. Zarówno ze względów technicznych, konserwacyjnych, jak i estetycznych.
Aspekt miejsca montażu nabiera większego znaczenia w systemach (najczęściej grzejnikowych, rzadziej podłogowych) współpracujących z kotłami stałopalnymi. W tym przypadku zalecany jest montaż pomp na powrocie z dwóch kluczowych przyczyn. Przede wszystkim pompa będzie pracowała z niższą temperaturą medium. Dodatkowo w systemach z otwartymi naczyniami wzbiorczymi zastosowania pompy na powrocie, czyli na rurze, która jest niżej – daje dodatkową nadwyżkę ciśnienia i zabezpiecza pompę przed pojawieniem się kawitacji. Im wyższa temperatura czynnika grzewczego, tym większe wymagane nadciśnienie na wejściu do pompy obiegowej.
Jaka pompa do c.o. jest najlepsza?
Ciężko jest odpowiedzieć na pytanie, co jest najlepsze dla danego Klienta. Na pewno można zwrócić uwagę na cechy i korzyści wynikające z danego rozwiązania. Należy jednak pamiętać, że wśród inwestorów zawsze znajdą się osoby, które wolą kupić taniej i nie widzą problemu związanego z częstszymi naprawami, niższym komfortem pracy czy nawet nieco większymi kosztami energii poszczególnego urządzenia. Ja zawsze staram się zadawać sobie pytanie: czy stać mnie na tańsze rozwiązania oraz sprawdzić, co oferuje mi producent danego rozwiązania.
W przypadku pomp obiegowych kluczowym aspektem jest niezawodność. Troszkę wyświechtane określenie nie mniej pompa obiegowa ma swoje konkretne zadanie, ma dostarczać ciepło do odbiorników. Każda przerwa w pracy tego urządzenia oznacza problem i obniżenie komfortu użytkownikowi. Dlatego warto wybierać sprawdzone np. przez Instalatora rozwiązania, ponieważ w przeciwieństwie do Inwestora, wykonawca zainstalował i serwisował w życiu setki pomp i wie, do których przyjeżdża częściej, a do których rzadziej.
Kolejny aspekt to ekonomia. W tym przypadku lepsze równa się droższe.. choć nie zawsze. Być może lepsza pompa będzie nieco droższa w zakupie, natomiast może okazać się, że ta różnice zawróci się po pierwszych sezonach pracy w związku z niższym zużyciem energii elektrycznej.
Nie możemy również zapomnieć o aspekcie estetycznym. Coraz rzadziej kotłownia znajduje się w ciemnej, nieodwiedzanej przed użytkownika piwnicy. W dużej większości nowych domów kotłownia znajduje się w przechodnim pomieszczeniu gospodarczym i znacznie milej dla oka mieć w nim urządzenia, które się po prostu podobają. Ja osobiście lubię kolor zielony, ale to już pozostawiam subiektywnej ocenia Instalatorom i Klientom.
Fot. i rys. Wilo